Биопестицид
 | Эту статью необходимо обновить . ( сентябрь 2022 г. ) |
Биопестицид – это биологическое вещество или организм, который повреждает, убивает или отпугивает организмы, считающиеся вредителями. Биологическое вмешательство в борьбу с вредителями включает хищнические, паразитические или химические взаимоотношения.
Их получают из организмов, включая , бактерии и другие микробы , грибы , нематоды и т.д. растения [1] [ нужна страница ] [2] Они являются компонентами программ комплексной борьбы с вредителями (КБВ) и получили большое практическое внимание в качестве заменителей синтетических химических средств защиты растений (СЗР).
Определения
[ редактировать ]Агентство по охране окружающей среды США заявляет, что биопестициды «представляют собой определенные типы пестицидов, полученные из таких природных материалов, как животные, растения, бактерии и некоторые минералы, и в настоящее время существует 299 зарегистрированных активных ингредиентов биопестицидов и 1401 зарегистрированный активный биопестицидный продукт». [3] Агентство по охране окружающей среды также заявляет, что биопестициды «включают встречающиеся в природе вещества, контролирующие вредителей (биохимические пестициды), микроорганизмы, контролирующие вредителей (микробные пестициды), и пестицидные вещества, производимые растениями, содержащими добавленный генетический материал (защитные средства, входящие в состав растений) или PIP». [4]
Европейское агентство по охране окружающей среды определяет биопестицид как «пестицид, полученный из биологических источников, то есть из токсинов, встречающихся в природе». - природные биологические агенты, используемые для уничтожения вредителей, вызывая специфические биологические эффекты, а не вызывая химическое отравление». Кроме того, ЕАОС определяет биопестицид как пестицид, в котором «активным ингредиентом является вирус, грибок или бактерия, или натуральный продукт, полученный из растительного источника. Механизм действия биопестицидов основан на специфических биологических эффектах, а не на химических ядах». [5]
Типы
[ редактировать ]Биопестициды обычно не имеют известной функции в фотосинтезе , росте или других основных аспектах физиологии растений. Многие химические соединения, вырабатываемые растениями, защищают их от вредителей ; их называют антифедантами . Эти материалы биоразлагаемы и возобновляемы, что может быть экономичным для практического использования. Системы органического земледелия используют этот подход к борьбе с вредителями. [6]
Биопестициды можно классифицировать следующим образом:
- Микробные пестициды состоят из бактерий, энтомопатогенных грибов или вирусов (а иногда включают метаболиты, которые производят бактерии или грибы). Энтомопатогенные нематоды можно отнести к микробным пестицидам, хотя они и многоклеточные. [7] [8] [9] [ нужна страница ]
- Химические вещества биологического происхождения. В коммерческом использовании используются четыре группы: пиретрум , ротенон , масло нима и различные эфирные масла — вещества природного происхождения, которые контролируют (или контролируют в случае феромонов ) вредителей и микробные заболевания. [10] [6]
- Пестициды, инкорпорированные в растения (PIP), содержат генетический материал других видов ( например, ГМ-культур ). Их использование является спорным, особенно в европейских странах. [11]
- Пестициды RNAi , некоторые из которых актуальны, а некоторые поглощаются культурой.
РНК-интерференция
[ редактировать ]РНК-интерференция изучается для использования в распыляемых инсектицидах ( инсектицидах RNAi ) такими компаниями, как Syngenta и Bayer . Такие спреи не модифицируют геном целевого растения. РНК можно модифицировать, чтобы сохранить ее эффективность по мере того, как целевые виды эволюционируют и становятся толерантными к оригиналу. РНК — относительно хрупкая молекула, которая обычно разлагается в течение нескольких дней или недель после применения. По оценкам Monsanto , затраты составят порядка 5 долларов за акр. [12]
RNAi использовался для борьбы с сорняками, устойчивыми к Раундапу . RNAi можно смешать с силиконовым поверхностно-активным веществом, которое позволяет молекулам РНК проникать в воздухообменные отверстия на поверхности растения. Это разрушило ген толерантности на время, достаточное для того, чтобы гербицид подействовал. Эта стратегия позволит продолжить использование гербицидов на основе глифосата . [12]
Их можно производить с достаточной точностью, чтобы нацеливаться на конкретные виды насекомых. Monsanto разрабатывает спрей РНК для уничтожения колорадских жуков . Одна из задач — заставить его оставаться на растении неделю, даже если идет дождь. Картофельный жук приобрел устойчивость к более чем 60 традиционным инсектицидам. [12]
Monsanto лоббировала Агентство по охране окружающей среды США, чтобы освободить пестицидные продукты RNAi от каких-либо конкретных правил (помимо тех, которые применяются ко всем пестицидам), а также освободить их от токсичности для грызунов, аллергенности и остаточных экологических испытаний. В 2014 году консультативная группа Агентства по охране окружающей среды обнаружила мало доказательств риска для людей от употребления РНК. [12]
Однако в 2012 году Австралийский фонд безопасного питания заявил, что триггер РНК, предназначенный для изменения содержания крахмала в пшенице, может влиять на ген фермента печени человека . Сторонники возражали, что РНК, судя по всему, не выживает в человеческой слюне или желудочной кислоте. Национальный консультативный совет по медоносным пчелам США сообщил EPA, что использование RNAi поставит естественные системы в «воплощение риска». Пчеловоды опылители предупредили, что могут пострадать от непреднамеренных воздействий и что геномы многих насекомых до сих пор не определены. Другие неоцененные риски включают экологические риски (учитывая необходимость постоянного присутствия гербицидов) и возможный дрейф РНК через границы видов. [12]
Monsanto инвестировала в несколько компаний за их опыт в области РНК, включая Beeologics (для РНК, убивающей паразитических клещей, паразитирующих в ульях, и в технологии производства) и Preceres (липидоидные покрытия из наночастиц), а также лицензированные технологии от Alnylam и Tekmira . В 2012 году Syngenta приобрела Devgen, европейского партнера RNA. Стартап Forest Innovations исследует RNAi как решение проблемы позеленения цитрусовых , из-за которой в 2014 году 22 процента апельсинов во Флориде упали с деревьев. [12]
Микопестицид
[ редактировать ]Микопестициды включают грибы и компоненты клеток грибов. Были оценены такие размножения, как конидии, бластоспоры, хламидоспоры, ооспоры и зигоспоры, а также смеси гидролитических ферментов. Роль гидролитических ферментов, особенно хитиназ, в процессе уничтожения, а также возможное использование ингибиторов синтеза хитина являются основными направлениями исследований. [13]
Нанотехнологии
[ редактировать ]некоторых инкапсуляция биологических соединений в системах наночастиц Было показано, что повышает их эффективность против вредителей , снижает их токсичность для людей и окружающей среды, а также уменьшает потери, вызванные физическим износом (например, улетучиванием и выщелачиванием). [14] [15] [16] Таким образом, нанотехнологии могут помочь в создании менее токсичных биопестицидов с приемлемыми профилями безопасности, большей стабильностью активного агента, улучшенной эффективностью против намеченных вредителей и более высоким признанием конечными пользователями. [15] [17] [18] Масло нима ( Azadirachta indica ) можно эффективно защитить от быстрого разложения с помощью наночастиц, обеспечивая более продолжительное воздействие на намеченных вредителей. Биоразлагаемые полимеры, используемые в препаратах этого типа, позволяют непрерывно вводить активный ингредиент без ущерба для окружающей среды. Поскольку в настоящее время отсутствует глубокое понимание факторов оценки риска и последующей токсичности наночастиц по отношению к компонентам агроэкосистем после их попадания в окружающую среду, будущие исследования должны быть сосредоточены на способах избежать рисков, связанных с использованием наночастиц. [19]
Примеры
[ редактировать ]Bacillus thuringiensis — бактерия, способная вызывать заболевания чешуекрылых , жесткокрылых и двукрылых . Токсин B. thuringiensis ( токсин Bt ) был введен непосредственно в растения посредством генной инженерии . Производители Bt-токсина утверждают, что он мало влияет на другие организмы и более безопасен для окружающей среды, чем синтетические пестициды.
Другие средства микробиологической борьбы включают продукты на основе:
- энтомопатогенные грибы ( например , Beauveria bassiana , Isaria fumosorosea , Lecanicillium и Metarhizium spp.),
- средства борьбы с болезнями растений : включают грибы Trichoderma spp. и Ampelomyces quisqualis (гиперпаразит мучнистой росы винограда ). Бактериальные агенты включают Bacillus subtilis. [7] и Streptomyces lydicus, используемые для борьбы с патогенами растений.
- полезные нематоды, поражающие насекомых ( например, Steinernema Feltiae ) или слизней ( например, Phasmarhabditis hermaphrodita )
- энтомопатогенные вирусы ( например , Cydia pomonella granulovirus ).
- С сорняками и грызунами борются микробными препаратами.
В качестве биопестицидов использовались различные животные, грибковые и растительные организмы и экстракты. Продукты в этой категории включают в себя:
- насекомых Феромоны и другие семиохимические вещества
- Продукты ферментации, такие как спиносад (макроциклический лактон)
- Хитозан : растение в присутствии этого продукта естественным образом вызывает системную устойчивость (ISR), что позволяет растению защитить себя от болезней, патогенов и вредителей. [20]
- Биопестициды могут включать натуральные продукты растительного происхождения, которые включают алкалоиды , терпеноиды , фенольные соединения и другие вторичные химические вещества. Растительные масла, такие как масло канолы, обладают пестицидными свойствами. [21] [ нужна ссылка ] . Продукты на основе растительных экстрактов, таких как чеснок, теперь зарегистрированы в ЕС и других странах. [22] [ нужна ссылка ] .
Приложения
[ редактировать ]Микробные агенты, эффективный контроль требует соответствующей рецептуры [23] и приложение . [24] [25]
Биопестициды зарекомендовали себя на различных культурах и используются против болезней сельскохозяйственных культур. Например, биопестициды помогают контролировать заболевания ложной мучнистой росой . Их преимущества включают в себя: нулевой интервал перед сбором урожая (см.: максимальный предел остатков ), успех при умеренном и тяжелом заболевании, а также возможность использования в качестве баковой смеси или в программе ротации с другими фунгицидами. Поскольку по оценкам некоторых рыночных исследований, до 20% мировых продаж фунгицидов направлено на борьбу с болезнями ложной мучнистой росы, интеграция биофунгицидов в производство винограда имеет существенные преимущества, продлевая срок полезного использования других фунгицидов, особенно тех, которые относятся к категории пониженного риска. [ нужна ссылка ]
Основной областью роста биопестицидов является обработка семян и улучшение почвы . Фунгицидные и биофунгицидные обработки семян используются для борьбы с почвенными грибковыми патогенами, которые вызывают гниль семян, выпревание, корневую гниль и поражение всходов. Их также можно использовать для борьбы с внутренними грибковыми патогенами, передающимися через семена, а также с грибковыми патогенами на поверхности семян. Многие биофунгицидные продукты обладают способностью стимулировать защиту растений-хозяев и другие физиологические процессы, которые могут сделать обработанные культуры более устойчивыми к стрессам. [ нужна ссылка ]
Недостатки
[ редактировать ]- Высокая специфичность: может потребоваться точная идентификация вредителя/возбудителя и использование нескольких используемых продуктов; хотя это также может быть преимуществом, поскольку биопестицид с меньшей вероятностью нанесет вред нецелевым видам.
- Низкая скорость действия (что делает их непригодными, если вспышка вредителей представляет собой непосредственную угрозу)
- Переменная эффективность из-за влияния различных факторов (поскольку некоторые биопестициды представляют собой живые организмы, которые обеспечивают борьбу с вредителями/патогенами путем размножения внутри или вблизи целевого вредителя/патогена)
- Живые организмы развиваются и повышают свою устойчивость к контролю. Если целевая популяция не будет истреблена или не станет неспособной к реинтродукции, выжившая популяция может приобрести терпимость к любому давлению, что приведет к эволюционной гонке вооружений .
- Непредвиденные последствия : исследования показали, что биопестициды широкого спектра действия несут смертельный и несмертельный риск для нецелевых местных опылителей, таких как Melipona Quadrifasciata в Бразилии. [26]
Исследование рынка
[ редактировать ]Прогнозируется, что к 2031 году рынок сельскохозяйственных биологических препаратов достигнет 19,5 миллиардов долларов. [27]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Коппинг, Леонард Г. (2009). Руководство по агентам биоконтроля: Всемирный сборник . БЦПК. ISBN 978-1-901396-17-1 .
- ^ «Регулирование биопестицидов» . Пестициды . Агентство по охране окружающей среды США. 2 ноября 2011 года. Архивировано из оригинала 6 сентября 2012 года . Проверено 20 апреля 2012 г.
- ^ Агентство по охране окружающей среды США, OCSPP (31 августа 2015 г.). «Что такое биопестициды?» . www.epa.gov . Проверено 22 ноября 2022 г.
- ^ Агентство по охране окружающей среды США, OCSPP (31 августа 2015 г.). «Биопестициды» . www.epa.gov . Проверено 22 ноября 2022 г.
- ^ «биопестицид — Европейское агентство по окружающей среде» . www.eea.europa.eu . Проверено 22 ноября 2022 г.
- ^ Jump up to: а б Пал Г.К., Кумар Б. «Противогрибковая активность экстрактов некоторых распространенных сорняков против грибов, вызывающих увядание, Fusarium oxysporum » (PDF) . Текущее открытие . 2 (1): 62–67. Архивировано из оригинала (PDF) 16 декабря 2013 года.
- ^ Jump up to: а б Кумбс, Эми (1 июня 2013 г.). «Борьба с микробами микробами» . Ученый . Архивировано из оригинала 7 января 2013 г. Проверено 18 апреля 2013 г.
- ^ Малерб, Стефан (21 января 2017 г.). «Перечень 17 микробов и их влияние на почву, здоровье растений и функции биопестицидов» . Исследуйте рост . Лондон. Архивировано из оригинала 19 февраля 2016 г. Проверено 14 февраля 2021 г.
- ^ Фрэнсис Борджио Дж., Сахаярадж К. и Альпер Сусурлук I (ред.). Микробные инсектициды: принципы и применение, Nova Publishers, США. 492 стр. ISBN 978-1-61209-223-2
- ^ Исман, Мюррей Б. (2006). «Ботанические инсектициды, средства отпугивания и репелленты в современном сельском хозяйстве и мире, который становится все более регулируемым». Ежегодный обзор энтомологии . 51 : 45–66. дои : 10.1146/annurev.ento.51.110104.151146 . ПМИД 16332203 . S2CID 32196104 .
- ^ Национальный информационный центр по пестицидам. Последнее обновление: 21 ноября 2013 г. Средства защиты растений (PIP) / Генетически модифицированные растения
- ^ Jump up to: а б с д и ж «Благодаря BioDirect компания Monsanto надеется, что спреи РНК смогут когда-нибудь обеспечить растениям устойчивость к засухе и другие свойства по требованию | MIT Technology Review» . Проверено 31 августа 2015 г.
- ^ Дешпанде, М.В. (1 января 1999 г.). «Производство микопестицидов путем ферментации: потенциал и проблемы» . Критические обзоры по микробиологии . 25 (3): 229–243. дои : 10.1080/10408419991299220 . ISSN 1040-841X . ПМИД 10524330 .
- ^ де Оливейра, Джонс Луис; Кампос, Эстефания Вангелие Рамос; Бакши, манси; Абхилаш, ПК; Фрачето, Леонардо Фернандес (декабрь 2014 г.). «Применение нанотехнологий для капсулирования ботанических инсектицидов для устойчивого сельского хозяйства: перспективы и обещания» . Достижения биотехнологии . 32 (8): 1550–1561. дои : 10.1016/j.biotechadv.2014.10.010 . ISSN 0734-9750 . ПМИД 25447424 .
- ^ Jump up to: а б Бакри, Амр М.; Аббас, Шаббар; Али, Баркат; Маджид, Хамид; Абуэльвафа, Мохамед Ю.; Муса, Ахмед; Лян, Ли (13 ноября 2015 г.). «Микрокапсулирование масел: всесторонний обзор преимуществ, методов и применений» . Комплексные обзоры в области пищевой науки и безопасности пищевых продуктов . 15 (1): 143–182. дои : 10.1111/1541-4337.12179 . ISSN 1541-4337 . ПМИД 33371581 .
- ^ Джионго, Анджелина Мария Маркомини; Вендрамим, Хосе Джаир; Форим, Моасир Росси (февраль 2016 г.). «Оценка нанопрепаратов на основе нима как альтернативы борьбе с совкой» . Наука и агротехника . 40 (1): 26–36. дои : 10.1590/s1413-70542016000100002 . ISSN 1413-7054 . S2CID 89521267 .
- ^ Бандеппа; Гобинат, Р.; Лата, ПК; Манаса, В.; Чаван, Сатиш (2019), «Экологические плюсы и минусы наноматериалов в почве: влияние на микроорганизмы и здоровье почвы» , Нанотехнологии для сельского хозяйства , Сингапур: Springer Singapore, стр. 145–159, doi : 10.1007/978-981-32-9370 -0_10 , ISBN 978-981-329-369-4 , S2CID 210620631 , получено 17 октября 2022 г.
- ^ Прасад, Р.; Кумар, В.; Прасад, К.С. Нанотехнологии в устойчивом сельском хозяйстве: текущие проблемы и будущие аспекты. Афр. Дж. Биотехнология. 2014, 13, 705–713.
- ^ Мишра, С.; Кесвани, К.; Абхилаш, ПК; Фрачето, LF; Сингх, Х.Б. Комплексный подход к агронанотехнологиям: проблемы и будущие тенденции. Передний. Наука о растениях. 2017, 8, 471.
- ^ Бенаму, Н.; Лафонтен, П.Дж.; Николь, М. (декабрь 2012 г.). «Индукция системной устойчивости к фузариозной коронковой и корневой гнили у растений томата путем обработки семян хитозаном» (PDF) . Фитопатология . 84 (12). Американское фитопатологическое общество : 1432–44. дои : 10.1094/Phyto-84-1432 . ISSN 0031-949X . OCLC 796025684 . Проверено 8 февраля 2014 г.
- ^ «Инсектицид из масла канолы» (PDF) . 18 ноября 2012 г. Проверено 19 ноября 2020 г. .
- ^ «База данных ЕС по пестицидам – Европейская комиссия» . ec.europa.eu . Проверено 19 ноября 2020 г.
- ^ Берджес, HD (ред.) 1998 Состав микробных биопестицидов, полезных микроорганизмов, нематод и обработки семян Publ. Kluwer Academic, Дордрехт, 412 стр.
- ^ Мэтьюз Г.А., Бейтман Р.П., Миллер П.Ч. (2014) Методы применения пестицидов (4-е издание), Глава 16. Уайли, Великобритания.
- ^ Л. Лейси и Х. Кая (ред.) (2007) Полевое руководство по методам патологии беспозвоночных, 2-е издание. Kluwer Academic, Дордрехт, Нидерланды.
- ^ Томе, Хадсон Ванер В.; Барбоза, Вагнер Ф.; Мартинс, Густаво Ф.; Гедес, Рауль Нарцисо К. (01 апреля 2015 г.). «Спиносад у местной безжалостной пчелы Melipona Quadrifasciata: прискорбная нецелевая токсичность биоинсектицида» . Хемосфера . 124 : 103–109. Бибкод : 2015Chmsp.124..103T . doi : 10.1016/j.chemSphere.2014.11.038 . ПМИД 25496737 .
- ^ Дент, доктор Майкл (2020). Биостимуляторы и биопестициды 2021-2031: технологии, рынки и прогнозы . ИДТехЭкс. ISBN 9781913899066 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Рынок биоинсектицидов (получение маркетинговых исследований)
- Зарегистрированные биопестициды 29.04.02 Агентство по охране окружающей среды США . Обновлено 29 марта 2002 г. Проверено 25 ноября 2011 г.
- Международная ассоциация производителей биоконтроля (IBMA)
