Нитраты

Разработанный физиологами растений метод оздоровления посадочного материала внедряется не только в картофелеводстве, но и  при возделывании земляники, малины, плодовых культур, декоративных растений. Во Франции культура меристем нашла широкое применение для оздоровления георгин, гвоздик, орхидей. В ряде стран оздоровленный методом культуры меристем посадочный материал стал предметом экспорта. В ВНР с 1980 г. действует специальное агропромышленное объединение, получающее методами клонального микроразмножения безвирусную рассаду овощных, плодовых и ягодных культур. В 1983 г. выращено 5 млн. штук стерильной рассады. Применение ее (по некоторым-оценкам) позволит Венгрии получить сорта винограда, в течение, двадцати лет не подверженные заболеваниям, удвоить урожай картофеля, в 20 раз повысить урожайность ежевики. Культура тканей — эффективный и самостоятельный метод оздоровления. Он годится для всех вирусов и поражаемых ими культур.

Наряду  с методом культуры тканей в избавлении растений, от вирусов имеют значение и методы генетической инженерии. Так, например, клонирование нуклеиновых кислот позволяет выявлять присутствие в растительной ткани вирусов и выбраковывать зараженные растения. Ученые из исследовательской сельскохозяйственной службы министерства сельского хозяйства США выделили РНК вироида веретеновидности клубней картофеля, синтезировали при помощи обратной транскриптазы соответствующую ей ДНК-копию и клонировали ее. Избавиться от этого вироида нелегко, а его идентификация в клубнях картофеля позволяет выбраковывать зараженный посадочный материал. Использование только здоровых клубней ведет к значительному повышению "урожая. Таким образом, клонированная ДНК позволяет точно и надежно обнаруживать вирусы и вироиды, она способна к гибридизации с вирусной РНК. [3]

В естественной обстановку встречается немало случаев, когда на фитопатогенных грибах —  возбудителях болезней растений —  развиваются и ведут паразитический образ жизни другие грибы. Такие  паразитические грибы, развивающиеся на других грибах-паразитах, получили название паразитов второго порядка (гиперпаразитов). Если первичный паразит является возбудителем какого-то заболевания, то вторичный паразит может быть использован для борьбы с этим заболеванием. Задачей биотехнологии является разработка процессов производства микробиологических препаратов, предназначенных для борьбы с фитопатогенными грибами в условиях открытого и закрытого грунта.

Важное  место в защите растений от возбудителей болезней принадлежит вырабатываемым микроорганизмами антибиотическим  веществам которые возникли в  ходе эволюции как мощное средство борьбы микроорганизмов друг с другом. Использование некоторых антибиотиков для борьбы с болезнями растений ознаменовало собой начало эры биотехнологического  производства различных агрохимикатов, среди которых следует отметить гербициды микробного происхождения, аттрактанты, экдизоны, фитогормоны  и другие вещества, получаемые из живых  организмов непредназначенные для использования в сельском хозяйстве. [3]

Антибиотики в качестве средства борьбы с фитопатогенными  микроорганизмами обладают рядом преимуществ  по сравнению с другими используемыми  для той же цели веществами. Они  легко проникают в органы и  ткани растений, поэтому их. действие в меньшей степени зависит  от неблагоприятных факторов среды. Особенно быстро проникают в растения антибиотики нейтральной природы (хлорамфеникол, пенициллин), медленнее  — амфотерные (хлортетрациклин, окситетрациклин) и антибиотики-основания (неомицин, стрептомицин). По сравнению с животными  тканями растительные ткани инактивируют антибиотики значительно медленнее. Таким образом, быстрое проникновение  антибиотиков в ткани растений и  интенсивное перемещение их по органами при сравнительно медленном разрушении позволяет создавать определенные насыщения антибиотиками, необходимые  для подавления фитопатогенной микрофлоры. Исследования ученых показывают, что  в тканях растений биологическая  активность антибиотиков, проявляется  значительно сильнее, чем в животных тканях. Большинство фитопатогенных грибов и бактерий можно успешно  подавить в растениях с их помощью.

Кроме того, антибиотики, используемые для подавления фитопатогенных бактерий и грибов, нетоксичны для растений и питающихся ими животных. В некоторых случаях они даже стимулируют рост и развитие растений, что способствует повышению их урожайности.

Попадая в почву или водоемы, антибиотики  довольно быстро разрушаются. Этим они существенно отличаются от синтетических препаратов, применяемых в сельском хозяйстве. Ученые объясняют быструю" деградацию антибиотиков в окружающей среде тем, что их синтез осуществляется при участии ферментных систем. С помощью же ферментов происходит и разрушение антибиотиков. Соединения, синтезированные химическим путем, часто медленно разрушаются в природной среде из-за отсутствия микроорганизмов соответствующих ферментов. Интерес к использованию антибиотиков в растениеводстве резко возрос после того, как стали очевидными неблагоприятные последствия использования в этой же сфере ядохимикатов, которые наряду с подавлением фитопатогенных микроорганизмов отравляют полезные виды животных, питающихся обработанными растениями. Попадая из почвы в водоемы, ядохимикаты вызывают массовое отравление рыбы и других представителей водной фауны. Все это, в конечном счете, оказывает неблагоприятное воздействие на человека. [4]

Впервые антибиотики в качестве средства борьбы с болезнями растений были применены в некоторых европейских  странах и в США. Стрептомицин в комбинации с тетрациклином  был использован против бактериальных  заболеваний овощных и плодовых культур. Позднее с той же целью  стали употреблять циклогексимид  и гризеофульвин. В зарубежных странах  для защиты растений от болезней и  сейчас нередко используют антибиотики  медицинского назначения (стрептомицин, террамицин, тетрациклин и др.). Так, например, препарат агристеп представляет собой 37%-ный сульфат стрептомицина, фитомицин — 20%-ный нитрат стрептомицина, агримицин-100 — 15%-ная смесь стрептомицина с окситетрациклином в соотношении 10:1 и т.д.

Следует, однако, иметь в виду, что многие болезнетворные для человека микроорганизмы присутствуют в почве или на поверхности  растений. Обработка растений антибиотиками  медицинского предназначения может  способствовать отбору устойчивых к  ним болезнетворных для человека микроорганизмов, что в конце  концов приведет к падению эффективности  медицинских антибиотиков. Поэтому  в последние годы усилились поиски антибиотиков, специально предназначенных  для борьбы с болезнями растений. Наиболее широко и успешно такие  поиски ведутся в Японии, где за последние 15 лет создано крупнотоннажное  производство более десяти наименований препаратов — бластицидин, касугамин, полиоксины, валидамицин, целлоцидин, тетранактин. [4]

Интересно то обстоятельство, что изучение и  освоение препаратов промышленностью  Японии осуществляется очень быстро. Так, например, первый антибиотик для сельского хозяйства бластицидин-S, отобранный для борьбы с пирикуляриозом риса, был выделен в 1958 г., зарегистрирован в 1961 г., а уже в 1962 г. производство его составило 3,7 тыс. т. Спустя три года выпуск этого антибиотика увеличился в 5 раз. Общий объем антибиотиков, предназначенных для защиты растений, в 1977 г. превысил 100 тыс. т. Различные японские фирмы начали выпускать комбинированные препараты, содержащие антибиотики и синтетические фунгициды. Такие препараты имеют более широкий спектр действия и применяются для борьбы с комплексом болезней и вредителей. Антибиотики японского производства нашли широкое применение во многих странах мира: Канаде, Нидерландах, Австрии, Румынии, Польше, Египте, Пакистане, на Филиппинах и др.

Поиски  антибиотиков для защиты растений ведутся  и в ряде других стран. В США  запатентованы антибиотики, эффективный против мучнистой росы, увядания томатов и других болезней. В Индии изготовляется и применяется в производственных масштабах антибиотический препарат ауреофунгии. В Бельгии запатентован никомицин, эффективный против бактериальных и грибных болезней растений. [5]

В бывшем Советском союзе использование медицинских антибиотиков для борьбы с заболеваниями растений было запрещено. В различных учреждениях страны начиная с 50-х годов велись поиски немедицинских антибиотиков для защиты растений от болезней. В результате проведенных исследований выделены, изучены, испытаны и рекомендованы для применения в сельском хозяйстве антибиотики фитобактериомицин и трихотецин.

Фитобактериомицин — антибиотик из группы стрептотрицинов, обладающий широким спектром бактерицидного и фунгицидного действия. Его получают с помощью актиномицета Actinomyces lavendulae, выделенного из почв Крыма. На основе фитобактериомицина разработано несколько товарных форм препарата: 2—5%-ный дуст фитобактериомицина, фитолавин-100, предназначенные для обработки семян, 10%-ный смачивающийся порошок — для опрыскивания растений. Дусты фитобактериомицина прошли государственные испытания и рекомендованы для производственного применения в борьбе с бактериозом сои (2 %-ный дуст), бактериозом фасоли, корневой гнилью пшеницы и ячменя (5 %-ный дуст), полеганием сеянцев сосны и ели (1 %-ный дуст). Препараты применяют для предпосевной обработки семян из расчета 2—3 кг/т. Предпосевные обработки семян фасоли способствуют снижению поражаемости растений бактериозом на 70 % и дают прибавку урожая в 1,5—3 ц/га.

Получены  данные, свидетельствующие об эффективности  фитобактериомицина в борьбе с гоммозом хлопчатника, фузариозным увяданием  бобовых, вертициллезным увяданием  перца, антракнозом смородины, пятнистостью люцерны. Это говорит о том, что  спектр эффективного применения препарата  фитобактериомицина может быть расширен.[5]

Наряду  с изучением эффективности применения препаратов фитобактериомицина во ВНИИбакпрепарат  разработана технология их промышленного  производства. Освоено опытно-промышленное производство дустов фитобактериомицина. Внедрение технологических разработок позволило значительно снизить  себестоимость выпускаемых препаратов, повысить эффективность их применения.

Фитолавин-100 представляет собой активное вещество фитобактериомицина. Его используют для предпосевного опудривания семян пшеницы и ячменя с целью профилактики корневой гнили, а также против бактериозов сои.

Трихотецин  — антибиотик, имеющий широкий  спектр функционального действия. Его получают из гриба трихотециума розового (Trichothecium roseum). Этот некротрофный микроорганизм обитает нередко как сапрофит на растительных остатках. Вместе с тем он часто встречается как гиперпаразит на многих фитопатогенных грибах. Способность трихотециума паразитировать на грибах тесно связана с образованием им противогрибкового антибиотика трихотецина. Этот антибиотик убивает гифы грибов, и трихотециум розовый заселяет их, получая из убитых клеток питательные вещества.

Трихотецин  выпускается в виде 10 %-ного смачивающегося порошка и 10%-ного дуста. Он применяется  путем опрыскивания растений при  первых признаках болезни, замачивания  и опудривания семян. Трихотецин эффективен при мучнистой росе огурцов  в закрытом и открытом грунте, мучнистой  росе табака, оидиуме винограда, мониальном ожоге косточковых плодовых деревьев, парше яблони. Опудривание семян  пшеницы и ячменя снижает поражаемость растений корневыми гнилями. Успешное внедрение в растениеводство  первых отечественных антибиотиков побуждает более энергично вести  поиски новых препаратов немедицинского профиля, активных в отношении бактериальных, грибных и вирусных болезней растений.[6]

Явление антагонизма микроорганизмов было известно давно. В 20-х годах, задолго  до открытия антибиотиков, оно использовалось для борьбы с фитопатогенной флорой. Положительные результаты были получены при применении некоторых актиномицетов и миколитических бактерий в борьбе с болезнями льна,, сеянцев сосны, хлопчатника, овощных культур, садовых косточковых пород и др. Микробы-антагонисты могут быть использованы для общего оздоровления почвы. [6]

После открытия антибиотиков для борьбы с заболеваниями  растений, как правило, стали использовать не сами микроорганизмы, а продуцируемые  ими вещества. Однако и сейчас в  ряде стран выпускаются препараты, содержащие микроорганизмы, которые оказывают губительное действие на возбудителей болезней растений, причем произошло разделение сферы применения антибиотиков и микроорганизмов-антагонистов.

Для борьбы с семенной инфекцией и для обработки пораженных вегетирующих растений используют антибиотические вещества, тогда как для борьбы с почвенной инфекцией, сохраняющейся на растительных остатках, применяют микробы-антагонисты в виде чистых культур или компостов для обогащения почвы. Дело в том, что эффективность внесения антибиотиков в почву, как уже отмечалось, невелика из-за быстрого разрушения их почвенными микроорганизмами. В качестве антагонистов могут выступать бактерии, грибы, вирусы.

Из грибов-антагонистов широко используются представители  рода триходерма (Trichoderma). В Великобритании, Франции, Швеции, Австралии триходерму применяют для борьбы с млечным блеском плодовых культур. В США разработаны способы выращивания и внесения в почву триходермы для борьбы со склеротинией на арахисе и некоторыми другими заболеваниями.

Во Франции  получен положительный эффект в  борьбе с серой гнилью винограда  при опрыскивании растений препаратами  триходермы. В Израиле создан препарат, используемый против ризоктониоза картофеля  и других возбудителей болезней.

Препарат  триходермин получают на основе культивирования  гриба на различных растительных отходах и других субстратах (хлебном  мякише, соломенной резке, отходах зернового  хозяйства, торфе).

Он используется для подавления в почве возбудителей болезней льна, корневых гнилей, вертициллезного  увядания хлопчатника и других болезней сельскохозяйственных растений

Триходерма  зеленая (Trichoderma viride), употребляемая для изготовления этого препарата, продуцирует два антибиотика: глиотоксин и виридин, обладающие антибактериальными и антигрибковыми свойствами.

Триходермин получают также методом глубинного культивирования. Опыты показали, что предпосевная обработка семян пшеницы триходермином из расчета 4 г/кг снижает поражаемость растений на протяжении всего периода вегетации на 54—71% и увеличивает урожай на 2 ц/га. Внесение триходермина в торфоперегнойные горшочки в количестве 50 мг снижает поражаемость огурцов корневыми гнилями на 60 % и увеличивает урожай на 31—74 %.

Биотехнология и генетическая инженерия открывают  новые широкие возможности в  деле создания форм микроорганизмов, губительно влияющих на возбудителей болезней растений, отличающихся высокой эффективностью и безвредностью для человека и полезных животных. [6]