Биопрепараты для растений
Биологические препараты для защиты растений являются средствами защиты сельскохозяйственных растений от вредителей, таких как насекомые, клещи, сорняки и болезни растений с помощью других организмов: бактерий, грибов, растений.
Агрономически полезная микрофлора (PGPB)
Основой для производства микробиологических препаратов для защиты растений является агрономически полезная микрофлора.
PGPB (Plant-Grows Promotion Bacteria) – агрономически полезные микроорганизмы. Грунт заселен микроскопическими формами жизни, которые включают бактерии, грибы, актиномицеты, простые и водоросли. Их основная роль – сохранение плодородия почвы, обеспечивая растения всеми необходимыми элементами питания. Количество и тип микроорганизмов в различных почвах отличаются и находятся под влиянием температуры, влажности, наличия солей и других химических веществ, а также от разнообразия растений, которые растут на данных почвах. При этом влияние конкретной бактерии на растение, может изменяться в зависимости от условий. Например, микроорганизмы, которые способствуют росту растений путем обеспечения ее фиксированным азотом или мобилизованными соединениями фосфора, теряют свою эффективность при внесении значительных количеств химических удобрений.
Типы микробиологических препаратов (PGPB)
По типу взаимодействия с растениями PGP бактерии разделяют на:
свободноживущие;
ассоциативные (живут в прикорневой зоне растения-хозяина);
симбионты (формируют взаимовыгодные отношения с растениями) ;
эндофиты (колонизируют некоторые растения или части их внутренних тканей).
Несмотря на различия между этими бактериями, все они используют одни и те же механизмы для влияния на развитие растений – увеличивая доступность питательных соединений и модулируя фитогормональной активности (прямые) или уменьшая ингибирующее действие различных биотических и абиотических факторов, то есть, выполняя роль биопестицидов и иммуномодуляторов (косвенные).
Механизмы влияния микроорганизмов на растения
Механизмы влияния агрономически полезной микрофлоры на растения разделяют на прямые и косвенные.
Прямые механизмы
Повышение доступности элементов питания: наиболее изучены механизмы стимулирования роста растений бактериями включают обеспечение растений дефицитными или труднодоступными питательными веществами: азотом, фосфором, калием, железом.
Модуляция уровня фитогормонов
Многие PGP бактерий могут влиять на гормональный баланс растений и, соответственно, его реакцию на стресс. Например, в ряде исследований было показано, что значительное количество почвенных бактерий могут продуцировать соединения ауксинового, цитокининовой или гиббереллиновой природы или несколько видов одновременно.
Косвенные механизмы
Антибиотики и аналитические ферменты:
PGPB синтезируют целый ряд различных антибиотиков. Однако существует одна из проблем использования антибиотиков в качестве агентов биоконтроля: постепенно фитопатогены становятся устойчивыми к этим антибиотикам. Исследователи решили данную проблему благодаря использованию биоконтролирующих штаммов, синтезирующих цианистый водород, а также применение одного или нескольких антибиотиков одновременно.
Некоторые биоконтролирующие бактерии вырабатывают ферменты, такие как: хитиназы, целлюлазы, глюканазы, протеазы и липазы. Они могут расщеплять части клеточных стенок многих патогенных грибов. Соответственно, PGP бактерии, синтезирующие один или несколько из этих ферментов, проявляют мощную биоконтролирующую активность против патогенных грибов.
Сидерофоры
Некоторые бактериальные штаммы могут применять в качестве агентов биоконтроля собственные сидерофоры. Этот эффект достигается благодаря снижению содержания доступного железа, ограничивает способность патогенов к размножению.
Индуцирования системной устойчивости
PGP бактерии могут вызвать в растениях явление, известное как индуцированная системная устойчивость (ИСС). ИСС-положительные растения быстрее и активнее реагируют на воздействие патогена, благодаря быстрой индукции защитных механизмов.
Моделирование эффекта стрессовых факторов окружающей среды
Изменение гормонального баланса растений: снизить чрезмерный уровень этилена можно за счет использования PGPB, синтезирующих фермент AЦК-дезаминаз. Проведенные по всему миру исследования, показывают, что множество различных PGPB с АЦК-дезаминазной активностью могут обеспечить существенную защиту растений от целого ряда абиотических стрессов.
Синтез трегалозы и антифризов белков
Трегалоза является распространенным в природе невозобновляемым дисахаридом. Она встречается в бактериях, дрожжах, грибах, растениях, насекомых и беспозвоночных животных. Высокий уровень трегалозы может выступать защитой от нескольких различных абиотических стрессов.
Трегалоза – высокостабильные молекула, которая устойчива к кислотам и высоким температурам и способна связывать воду в клетках, образуя гелевую фазу и, как следствие, снижает ущерб от засухи и засоления.
Виды биологических препаратов
Биологические фунгициды
Это препараты живых организмов, продукты их жизнедеятельности, используемых аграриями для защиты растения в период вегетации от болезней, которые вызывают грибные и бактериальные возбудители.
Биологические фунгициды обладают значительным диапазоном действия, позволяет защитить растения от широкого спектра болезней, в том числе: плесневения семян, корневых гнилей, снежной плесени, мучнистой росы, бурой росы, фитофтороза, альтернариоза, фузариоза, фомоза, кокомикоза, бактериозов и разного рода пятнистости и гнилей.
Биологические инсектициды и акарициды
Это узкоспециализированные микроорганизмы и продуцируемые ими специфические биотоксины направленного действия, предназначенные для борьбы с имаго и личинками вредоносных насекомых, клещей и комаров.
Биологические инсектициды обладают широким спектром действия, что позволяет им эффективно бороться со следующими вредителями: колорадским жуком, капустной совкой, огневкой, яблоневой плодожоркой, луговой мотылек, американской белой бабочкой, яблоневой и плодовой молью, паутинный клещ, большим количеством видов гусениц и тому подобное.
При этом препараты абсолютно безопасны для пчел.
Биологические инокулянты
Биологические препараты, используют живые культуры полезных для растений микроорганизмов для укрепления здоровья культуры. Наибольшую популярность и распространенность в мире препарат получил как инокулянт для сои (рус. Инокулянт для сои). Но использование инокулянтов сегодня не ограничивается только бобовыми культурами.
Инокулянты используют, также, для предпосевной обработки семян различных сельскохозяйственных культур: технических, пропашных, зерновых колосовых, кукурузы и подсолнечника.
Биологические деструкторы растительных остатков
Это препараты, которые способствуют ускорению разложения растительных остатков в почве, подавлению патогенной микрофлоры и оздоровлению почвы. В Украине и мире наиболее распространены деструкторы биологического происхождения.
Биологические удобрения
Это специфические почвенные микроорганизмы, которые, вместе с синтезированными ими биологически активными веществами, применяются для обеспечения культуры доступными формами азота, фосфора и калия, а также стимуляции их роста и развития, увеличения урожайности и улучшения качества продукции.
