Фунгициды — это пестициды, используемые для уничтожения паразитических грибов или их спор . [1] [2] Грибы могут нанести серьезный ущерб сельскому хозяйству , что приводит к потере урожая и качества. Фунгициды используются как в сельском хозяйстве, так и для борьбы с грибковыми инфекциями у животных . Фунгициды также используются для борьбы с оомицетами , которые таксономически /генетически не являются грибами, хотя и имеют схожие методы заражения растений. Фунгициды могут быть контактными, трансламинарными или системными. Контактные фунгициды не проникают в растительную ткань и защищают только то растение, на которое распыляется препарат. Трансламинарные фунгициды перераспределяют фунгицид с верхней, опрысканной поверхности листа на нижнюю, не опрысканную поверхность. Системные фунгициды проникают и перераспределяются через сосуды ксилемы. Немногие фунгициды проникают во все части растения. Некоторые из них локально системные, а некоторые движутся вверх. [3] [4]
Большинство фунгицидов, которые можно купить в розницу, продаются в жидкой форме, причем активный ингредиент присутствует в концентрации 0,08% в более слабых концентратах и до 0,5% в более мощных фунгицидах. Фунгициды в порошкообразной форме обычно содержат около 90% серы.
Некоторые основные грибковые угрозы для сельского хозяйства (и связанные с ними заболевания) - это аскомицеты («фитофтороз картофеля»), базидиомицеты (« мучнистая роса »), дейтеромицеты (различные виды ржавчины) и оомицеты (« ложная мучнистая роса »). [1]
Как и другие пестициды , фунгициды многочисленны и разнообразны. Эта сложность привела к различным схемам классификации фунгицидов. Классификации основаны на неорганических (элементарная сера и соли меди) и органических , химических структурах (дитиокарбаматы и фталимиды) и, что наиболее успешно, механизме действия (МОА). Эти соответствующие классификации отражают эволюцию базовой науки .
Традиционные фунгициды — это простые неорганические соединения , такие как сера [5] и соли меди. Хотя они и дешевые, их нужно применять многократно, и они относительно неэффективны. [2] Другие активные ингредиенты фунгицидов включают масло нима , масло розмарина , масло жожоба , бактерию Bacillus subtilis и полезный грибок Ulocladium oudemansii .
В 1930-х годах стали доступны фунгициды на основе дитиокарбамата , первые органические соединения, используемые для этой цели. К ним относятся фербам , зирам , зинеб , манеб и манкоцеб . Эти соединения неспецифичны и, как полагают, ингибируют ферменты протеазы на основе цистеина. Аналогичным образом неспецифичны N-замещенные фталимиды . К ним относятся каптафол , каптан и фолпет . Хлороталонил также неспецифичен. [2]
Конкретные фунгициды воздействуют на определенный биологический процесс в грибке.
Некоторые фунгициды нацелены на сукцинатдегидрогеназу , метаболически центральный фермент. Грибы класса Basidiomycetes были первоначальным объектом этих фунгицидов. Эти грибы активны против злаков.
Известно, что некоторые из наиболее распространенных грибковых патогенов сельскохозяйственных культур страдают от миковирусов , и вполне вероятно, что они столь же распространены, как и вирусы растений и животных, хотя и не так хорошо изучены. Учитывая облигатную паразитическую природу миковирусов, вполне вероятно, что все они вредны для своих хозяев и, таким образом, являются потенциальными биоконтролями /биофунгицидами. [7]
Дозы, которые обеспечивают максимальный контроль над заболеванием, также оказывают наибольшее давление отбора для приобретения резистентности. [8]
В некоторых случаях патоген развивает устойчивость к нескольким фунгицидам, явление, известное как перекрестная устойчивость . Эти дополнительные фунгициды обычно принадлежат к одному и тому же химическому семейству, действуют одинаково или имеют схожий механизм детоксикации. Иногда возникает отрицательная перекрестная устойчивость , когда устойчивость к одному химическому классу фунгицидов увеличивает чувствительность к другому химическому классу фунгицидов. Это было замечено с карбендазимом и диэтофенкарбом . Также возможна устойчивость к двум химически различным фунгицидам в результате отдельных мутационных событий. Например, Botrytis cinerea устойчив как к азольным, так и к дикарбоксимидным фунгицидам .
Распространенным механизмом приобретения устойчивости является изменение целевого фермента. Например, Black Sigatoka , экономически важный патоген банана, устойчив к фунгицидам QoI из-за замены одного нуклеотида , приводящей к замене одной аминокислоты (глицина) на другую (аланин) в целевом белке фунгицидов QoI, цитохроме b. [9] Предполагается, что это нарушает связывание фунгицида с белком, делая фунгицид неэффективным. Повышение регуляции целевых генов также может сделать фунгицид неэффективным. Это наблюдается в штаммах Venturia inaequalis, устойчивых к DMI . [10]
Устойчивость к фунгицидам может также развиться за счет эффективного оттока фунгицида из клетки. Septoria tritici развила множественную лекарственную устойчивость, используя этот механизм. У патогена было пять транспортеров типа ABC с перекрывающимися субстратными специфичностями, которые вместе работают над выкачиванием токсичных химикатов из клетки. [11]
Помимо механизмов, описанных выше, грибы могут также разрабатывать метаболические пути , обходящие целевой белок, или приобретать ферменты , которые позволяют преобразовывать фунгицид в безвредное вещество.
Фунгициды, которые рискуют потерять свою эффективность из-за резистентности, включают стробилурины, такие как азоксистробин . [12] Перекрестная резистентность может возникнуть, поскольку активные ингредиенты имеют общий способ действия. [13] FRAC организован CropLife International . [14] [12]
Фунгициды представляют опасность для человека. [15]
Остатки фунгицидов были обнаружены в пищевых продуктах, предназначенных для потребления человеком, в основном в результате послеуборочной обработки. [16] Некоторые фунгициды опасны для здоровья человека , например, винклозолин , который в настоящее время выведен из употребления. [17] Зирам также является фунгицидом, который токсичен для человека при длительном воздействии и смертелен при попадании внутрь. [18] Ряд фунгицидов также используется в здравоохранении.
