10.1. АНТИБИОТИКИ В ЗАЩИТЕ РАСТЕНИЙ ОТ БОЛЕЗНЕЙ

Антибиотики — специфические продукты жизнедеятельности организмов, обладающие высокой физиологической активностью по отношению к определенным группам микроорганизмов (вирусам, бактериям, актиномицетам, грибам, водорослям, простейшим) и избирательно задерживающие их рост или полностью подавляющие развитие (Егоров, 1979).

Антибиотики в отличие от других продуктов жизнедеятельности организмов характеризуются двумя основными признаками.

Во-первых, в отличие от органических кислот и спиртов они обладают высокой активностью по отношению к чувствительным к ним организмам, т. е. действуют в очень низких концентрациях. Так, пенициллин оказывает бактерицидное действие на некоторые виды бактерий в концентрации 0,000001 г/мл.

Во-вторых, они обладают выраженной избирательностью действия. Это означает, что каждый антибиотик проявляет свое биологическое действие лишь по отношению к определенным группам организмов, не оказывая влияния на другие. Так, пенициллин G подавляет развитие грамположительных бактерий и практически не действует на грамотрицательные бактерии, грибы и другие организмы. Это качество существенно отличает антибиотики от общебиологических ядов, таких, как сулема, мышьяк, и других соединений, подавляющих жизнедеятельность любого организма, вступившего с ними в контакт (Егоров, 1979).

Биологическую активность антибиотиков обычно выражают в условных единицах, содержащихся в 1 мл раствора (ед/мл) или 1 мг препарата (ед/мг).

За единицу антибиотической активности принимают минимальное количество антибиотика, способное подавить развитие или задержать рост стандартного штамма микроорганизма в определенном объеме питательной среды. Например, за единицу антибиотической активности пенициллина принимают минимальное количество препарата, способное задержать развитие штамма 209 золотистого стафилококка в 50 мл питательного бульона. Для стрептомицина единица активности равна минимальному количеству препарата, задерживающему развитие Escherihia coli в 1 мл питательного бульона. После того как многие антибиотики были синтезированы химически, появилась возможность выразить условные единицы биологической активности в единицах массы. Например, известно, что 1 мг чистого основания стрептомицина эквивалентен 1000 единиц биологической активности.

В настоящее время описано свыше 3000 антибиотиков. Их классификация основана на следующих признаках:

• систематическая принадлежность организмов-продуцентов (бактерии, актиномицеты, грибы, водоросли, лишайники, высшие растения, животные);

• механизм биологического действия (ингибирующие синтез клеточной стенки, нарушающие функции мембран, подавляющие синтез нуклеиновых кислот, белка; ингибирующие дыхание, окислительное фосфорилирование и др.);

• химическое строение (хиноны, ароматические соединения, кислородсодержащие гетероциклические соединения, аминогли-козиды, полипептиды и др.);

• спектр действия (широко специализированные, антибактериальные, антигрибные и др.).

В аспекте биопрепаратов для защиты растений от болезней целесообразно использовать понятие «антибиотик» в более узком смысле слова. Здесь и далее под антибиотиками мы будем понимать биологически активные вещества, продуцируемые микроорганизмами.

Антибиотики, применяемые в защите растений, помимо высокой активности, избирательного действия и низкой фитотоксичности должны обладать способностью проникать в растения и перемещаться по нему. Антибиотики не только подавляют развитие возбудителей, но и способны к нейтрализации выделяемых ими токсинов и ферментов. Как биологически активные вещества они оказывают сильное влияние на растения, повышая их устойчивость к заболеваниям, стимулируя рост и способствуя повышению урожайности.

Первым антибиотиком, нашедшим применение в защите растений, стал стрептомицин на основе Streptomyces griseus. Его использовали в США, Англии, Японии, Индии и других странах для борьбы с бактериальными болезнями плодовых и овощных культур, а также картофеля, риса и табака. Этот антибиотик применяют в низких концентрациях (0,01 %), он хорошо проникает в растение через листья при опрыскивании и через корни.

Для защиты от грибных болезней используют циклогексимид и гризеофульвин (основной продуцент — гриб Penicillium griseo-fulvum).

В связи с тем что Министерство здравоохранения запретило использование в растениеводстве антибиотиков, применяемых в медицинской практике, использование указанных выше антибиотиков для защиты растений от болезней в нашей стране было прекращено. В других странах для этих целей также применяют только антибиотики немедицинского назначения. Так, в Японии с 1961г. выпускают актиномицетный антибиотик бластицидин-S (продуценты — Streptomyces griseochromogenus и S. morookaensis), который применяют против пирикуляриоза риса. С 1965 г. используют антибиотик касугамицин-касумин (S. kasugaensis). Его ежегодное производство составляет 20 тыс. т. Он применяется для защиты фасоли, перца, баклажана, сахарной свеклы, яблони, груши от восьми видов фитопатогенных грибов. Касугамицин проникает в ткани растений и оказывает как защитное, так и лечебное действие, ингибируя прорастание спор патогенов. В последние годы японские фирмы выпускают касугамицин в смеси с химическими пестицидами. Это связано с появлением антибиотикоустойчивых штаммов патогенов (Петрухина, 1985).

Преимущества антибиотиков перед синтетическими фунгицидами помимо эффективности в малых дозах состоят в их более высокой экологической безопасности, т. е. в минимальном воздействии на полезную микрофлору, низкой токсичности для человека и теплокровных животных, отсутствии накопления в растениях и окружающей среде. К недостаткам антибиотиков относятся наблюдающаяся в ряде случаев адаптация к ним патогенных микроорганизмов, а иногда и аллергенность (Шмыгля, Петриченко, 1993).

Первый отечественный биопрепарат трихотецин на основе антибиотика, продуцируемого грибом Trichotecium roseum Link., разработан в 70-е годы XX в. во ВНИИбакпрепарат. Смачивающийся порошок содержал 10 % антибиотика. В 1975 г. он был рекомендован против мучнистой росы на огурце в защищенном грунте в концентрации 0,04...0,2% при норме расхода 2 кг/га. Обработки проводили многократно, начиная с появления первых симптомов заболевания. Трихотецин, как и некоторые другие антибиотики, может оказывать фитотоксическое действие, особенно на молодые растения.

Из отечественных антибиотиков для защиты растений наиболее известен фитобактериомицин (ФБМ). Этот антибиотик, продуцируемый штаммом 696 Streptomyces lavendulae, относится к стреп-тотрициновому ряду. В чистом виде антибиотик — аморфный порошок кремового цвета, хорошо растворимый в воде. ФБМ способен проникать в ткани растений и перемещаться по ним. Антибиотическая активность обработанных растительных тканей сохраняется длительное время (от 9 до 38 дней).

На основе ФБМ в настоящее время производят биопрепарат фитолавин-300, СХП* (300 тыс. ед. активности в 1 г) (ООО НБЦ «Фармбиомед»), Он разрешен к применению на томатах защищенного грунта против бактериальных болезней (бактериального рака и некроза сердцевины стебля) для предпосевного замачивания семян в 0,2%-ном растворе на 2 ч и опрыскивания рассады, начиная с фазы 1...3 настоящих листьев, 0,2%-ным раствором с интервалом 15 дней (норма расхода 0,2...0,4 кг/га).

Фитолавин-300 применяется также на капусте против бактериозов и черной ножки для протравливания семян (5 г/кг), опрыскивания рассады 0,2%-ным раствором в фазе 2...3 настоящих листьев, обработки корней рассады в болтушке из глины и коровяка с добавлением 0,3...0,4%-ного рабочего раствора (1,2...1,6 кг/га). На семенных посадках фитолавин-300 применяют против сосудистого и слизистого бактериозов путем предпосадочной обработки кочерыг в болтушке из расчета 25 г на 1000 кочерыг.

Следует отметить, что некоторые микробиологические средства защиты растений (бактофит, псевдомонадные препараты) имеют в своем составе антибиотики.