Испытания «Адьюлин»: изучение противовирусных и микостатических свойств продуктов

Изучение противовирусных и микостатических свойств продуктов на основе сложных полифенольных комплексов.

Фитопатогены обладают комплексом механизмов, таких как синтез ферментов, разрушающих клеточную стенку, активация генов вирулентности и белковых эффекторов, синтез токсинов. У растений в ходе эволюции также сформировались многочисленные механизмы в ответ на фитопатогены, в том числе запуск лигнификации и отложение каллозы для укрепления клеточной стенки, взрыв активных форм кислорода, накопление дефеновых гормонов, экспрессия генов, связанных с защитой, целевое воздействие, направленные стратегии, такие как РНК-интерференция между царствами, для подавления специфического вирулентного гена.

Средства защиты растений от бактериальных грибковых и вирусных растений по составу подразделяются на химические и биологические. В настоящее время применение химических средств защиты растений позволяет получить быстрый результат. Для качественной реализации данной стратегии необходим не только совершенно новый идеологический подход к питанию, но и переход к биологизации производства средств защиты растений и созданию отдельного реестра (разрешенных к применению и продаже в РФ) биологических препаратов.

В ходе эволюционной гонки растение-патоген, первыми были сформированы многоуровневые механизмы защиты от патогенов, которые блокируют развитие инфекции. 

Паттерн-триггерный иммунитет (PTI), основанный на распознавании патоген-ассоциированных молекулярных паттернов (PAMP) по паттернам рецепторы распознавания (PRR), обеспечивает базовую устойчивость растений. Иммунные ответы запускают окислительные реакции, перепрограммирование транскрипции и отложение фенольных соединений, таких как лигнин. Иммунитет, запускаемый эффекторами, часто рассматривается как более надежный и продолжительный ответ PTI. Лигнин является основным фенольным полимером, образующим вторичную клеточную стенку сосудистых растений. Лигнин обеспечивает прочность и непроницаемость клеточных стенок, что позволяет осуществлять качественный транспорт воды в сосудистых тканях растения. Распространению инвазивных вирулентных фитопатогенов препятствует блокирование и его локализация за счет дополнительных отложений лигнина. Лигнификация индуцируется защитными механизмами растений при взаимодействии с патогеном.

Таким образом, полифенольные соединения, в частности лигнин, представляет собой уникальное сырье для производства средств защиты растений и является биоразлагаемым, не фитотоксичным отходом производства. 

В процессе проведения цикла производственных испытаний оценивали противовирусные, иммуномодулирующие и микостатические свойства ПАВ «Адьюлин» на томатах, выращиваемых в условиях защищенного грунта. Основным действующим веществом вышеуказанного изучаемого образца являлся полимерный растительный фенольный комплекс, или лигнин. Он представляет собой сложный трехмерный сетчатый полимер, имеющий ароматическую природу. Лигнин содержится в большом количестве практически во всех растениях и выполняет ряд важных функций, таких как:

Механическую: скрепление целлюлозных волокон в растениях и повышение механической прочности растений; является основным фенольным полимером, который образует вторичную клеточную стенку в сосудистых растениях. Лигнин обеспечивает прочность клеточных стенок, тем самым обеспечивая транспортировку воды на большие расстояния в сосудистых тканях (Рис. 1);

Иммуномодулирующую и иммуностимулирующую: участвует в активации синтеза пероксидаз, активирует работу ферментных систем, ингибирует репликацию вирусов;

Микостатическую: ингибирует рост мицелия;

Антибактериальную: создает механический барьер, локально ограничивающий место развития инфекции углеводными образованиями (Рис. 2).

Лигнин нетоксичен, обладает хорошей сорбционной способностью, связывает токсичные продукты распада. Не фитотоксичен и безопасен для энтомофагов.

МЕХАНИЗМ СТИМУЛЯЦИИ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ

Пероксидаза, выработка которой катализируется лигнином, не только стимулирует иммунные свойства растения, но и способствует усвоению лигнина. Пероксидаза присутствует в каждой растительной клетке. Этот фермент участвует в циклах фотосинтеза и дыхания, играет существенную роль в защите растений от инфекционных заболеваний. Благодаря этому свойству значительно усиливается естественный иммунитет растений как против вирусных, так и против бактериальных и грибковых инфекций.

РОЛЬ ЛИГНИНА В ОБРАЗОВАНИИ ЕСТЕСТВЕННОГО БАРЬЕРА ЗАЩИТЫ ОТ ИНФЕКЦИЙ

Экспрессия генов биосинтеза лигнина, а как результат и уровень лигнина, повышается при развитии инфекционного процесса, что косвенно говорит о его участии в защитных функциях организма. Фитопатогены проникают в ткани листьев через устьица. Патогенные микроорганизмы размножаются во внеклеточном пространстве или напопласте. Патогены распространяются по месту заражения и развивают системное заболевание. Лигнин локализует патогены в месте заражения в результате построения структуры (рис. 2).

Производственные испытания ПАВ «Адьюлин» для изучения противовирусной и микостатической эффективности проводили на базе современного тепличного комбината 4-го поколения (участок 7). «Адьюлин» применяли в концентрации 0,05% с нормой расхода 1000 л/га.

Испытания проводили на культуре желтых сливовидных и черри-томатов. Эксперимент был заложен на площади 0,33 га.

Состояние растений на момент начала эксперимента: Фаза развития – плодоношение, до начала эксперимента были обнаружены растения с признаками вирусной инфекции в 5 рядах (Рис. 4). Скорость распространения инфекции составила 2 ряда в неделю. Таким образом, на начало опыта количество карантинных рядов – 7, растений в карантинных рядах было от 3 до 7 в каждом. Кроме того, на участке была выявлена мучнистая роса.

Обработки проводили 1 раз в неделю в течение 6 недель чередованием ферментного препарата на основе нуклеаз и «Адьюлин». Через 2 недели было заметно отрастание верхушки растения без признаков вирусной инфекций. За период обработок все карантинные ряды были открыты, отрастания на всех растениях были здоровые, вирус не появлялся до конца эксперимента. Последняя обработка химическим фунгицидом была проведена до начала испытаний, далее работали «Адьюлином». Начиная со второй недели после начала применения препарата, мучнистая роса стала проявляться слабее, а к третьей неделе эксперимента была полностью ликвидирована.

Производственные испытания ПАВ «Адьюлин» для изучения противовирусной и микостатической эффективности (участок 5).

Эксперимент проводился также на культуре томата на площади 2 га.

Состояние растений на момент начала эксперимента: Фаза развития – плодоношение, были выявлены растения с признаками вирусной инфекции. Скорость распространения инфекции составляла до 20 растений в неделю. Всего за 3 недели было закрыто на карантин 35 рядов. Обработки проводились в течение 2 месяцев по следующей схеме: на протяжении 4-х недель обрабатывали 2 раза в неделю по очагам инфекции с чередованием ферментного препарата на основе нуклеаз и «Адьюлин».

По всему остальному участку раз в неделю проводили сплошные обработки ферментным препаратом. Впоследствии перешли на еженедельные обработки 1 раз в неделю также с чередованием ферментного препарата на основе нуклеаз и «Адьюлин».

За время проведения опыта уменьшалось количество рядов, закрытых на карантин со скоростью до 120 растений в неделю. Таким образом, количество карантинных рядов с 35 снизилось до 9 рядов. После окончания эксперимента и отмены обработок скорость распространения вируса составляла до 200 растений в неделю.

Выводы:

В ходе проведенных экспериментов можно говорить о выраженных противовирусных свойствах продуктов на основе сложных полифенольных комплексов. Однако важно вовремя предпринять меры по сдерживанию инфекции, что эффективно поспособствует сокращению скорости ее распространения. Кроме того, в ходе экспериментов подтвердились микостатические свойства относительно мучнистой росы. «Адьюлин» в концентрации 0,05 % рекомендован для применения при сдерживании распространения вирусной инфекции и мучнистой росы.

Авторы: 

Наталья Владимировна Блажко, к.б.н., директор ООО НИЦ «Инновации»

Олег Сагидуллаевич Аминов, ведущий агроном-консультант ООО НИЦ «Инновации»