Химическая защита растений от вредителей и болезней: Защита Растений От Вредителей и Болезней В Сельском Хозяйстве

Химические средства защиты растений — АгроБаза

Разные химические вещества по разному взаимодействуют с живыми организмами поэтому существует разделение пестицидов по видам вредных факторов против которых они применяются.

Инсектициды

Эта группа объединяет различные средства воздействующие на насекомых. В переводе с латыни название группы означает «убивающие насекомых». Кроме самих насекомых, часть препаратов губит яйца насекомых, для этих пестицидов существует отдельное название – овициды, и их личинок (ларвициды). Существуют и более универсальные пестициды, способные поражать не только насекомых, ни и клещей или нематод – это инсектоакарициды.

Учёные вынуждены постоянно разрабатывать новые инсектициды, не только для увеличения их эффективности или безопасности, но и потому, что после частого использования эффективность химических препаратов снижается – у насекомых вырабатывается устойчивость к ним. Часть инсектицидов токсична и для других организмов, кроме насекомых – поэтому их стараются применять в минимальной дозе или выбирают наименее токсичные для окружающей среды и человека.

На насекомых воздействуют препараты различных классов, перечислим их.

Химические препараты

• хлорорганические (например ДДТ) – веществ этой группы уничтожают все виды насекомых, но также они очень токсичны для людей и животных. После их использования сравнительно долго сохраняется опасная концентрация — эти препараты можно назвать экологически опасными. Применение части из них запрещено.
• фосфорорганические – высокотоксичные, такие препараты рекомендуют использовать не позже чем за несколько месяцев до сбора урожая, потому что период полураспада большинства из них превышает месяц. Этот класс медленно вытесняется более безопасными препаратами.
• пиретроиды – пестициды полного действия, уничтожают широкую гамму различных насекомых. Они быстро разлагаются, особенно на солнце, чтобы не распылять их впустую, рекомендуют выполнять обработку в вечерние и ночные часы, либо пасмурную погоду. Но обладают значительным недостатком — после трёх-четырёх обработок насекомые перестают их воспринимать.

Нейротоксичные препараты

• никотиноиды – пестициды кишечно-контактного воздействия, овреждают нервную систему насекомых. Они менее токсичны по сравнению с перечисленными выше группами
• неоникотиноиды – инсектициды системного воздействия, могут попадать в растение из почвы. Пригодны для внесения вместе с водой при капельном орошении. Их воздействие ограничено сосущими насекомыми и жуками, безвредны для пчёл, мотыльков и гусениц. Период сохранения активной концентрации до 6 недель.

Феромоны и регуляторы роста насекомых

К этому классу относятся гормональные регуляторы роста насекомых (РРН), его разделяют на две части:

• ингибиторы роста насекомых – обработанные ими насекомые умирают при смене стадии развития.
• ингибиторы синтеза хитина насекомых – блокируют рост хитиновой оболочки, личинка гибнет в момент линьки.

Особенностями регуляторов роста считаются: длительный период воздействия (около месяца), высокая избирательность, предотвращение развития яиц насекомых, безопасны для полезных насекомых, стерилизуют взрослых насекомых, малая токсичность для окружающей среды и людей. Специалисты рекомендуют их использовать совместно с ферромонными ловушками, чтобы определять наиболее эффективный момент использования.

Акарициды

Группа средств против клещей, в основном растительноядных. Среди акарицидов только средства контактного воздействия. До сих пор не удалось разработать ни одного эффективного системного препарата. Выбор используемого препарата определяется по биологическим особенностям клеща-вредителя.

Фунгициды

В эту группу  входят препараты воздействие которых подавляет рост возбудителей болезней. Латинский прообраз слова состоит из двух частей: гриб и убиваю. Их делят на подгруппы по различным факторам.

По химическим свойствам:

• неорганические – к ним относят различные соединения серы, меди и ртути;
• органические – соединения органического происхождения.

По воздействию на возбудителя

• профилактические – в основном подавляют у возбудителя возможность размножаться
• лечебные – их основная задача уничтожать возбудителя после заражения растения.

По методу применения

• протравители – против возбудителей передающихся с семенами или находящихся в почве;
• препараты обработки почвы – для очистки заражённых почв, особенно в закрытом грунте
• препараты для обработки растений в период покоя – против зимующих форм
• препараты для обработки во время вегетации – как правило оказывают профилактическое действие
• препараты для обработки хранилищ – ими проводят обеззараживание закрытых помещений для хранения сельхозпродукции.

Ещё один вид разделения по строению действующих веществ, содержащий множество групп соответственно действующим химическим соединениям.

По месту нахождения в внутри растений:

• контактные (локальные) — остаются на обработанной поверхности;
• системные (внутрирастительные) – распространяются по всему растению.

При частом использовании одних и тех же фунгицидов могут появиться устайчивые к ним возбудители.

Чтобы такого не произошло требуется соблюдать рекомендации по применению препарата и чередовать их по блочной системе (контактные – системные – контактные). Также эффективно будет использование комбинированных препаратов.

Токсичность фунгицидов зависит от довольно большого ряда условий. Для теплокровных животных большинство из них обладает слабой токсичностью. При значительных превышениях рекомендуемых норм могут появляться ожоги или даже отмирание некоторых тканей.

Гербициды

Группа средств уничтожающих растительные организмы или некоторые из них, в основном их используют для борьбы с сорняками.

Также как и у других пестицидов существует разделение гербицидов на контактные и системные.

По области воздействия их делят на вещества сплошного и избирательного действия.

Гербициды сплошного действия стоит применять для сплошной очистки полей без культурных растений. В зависимости от преследуемых целей различают сроки их применения: предпосевной, ранний послепосевной, после посевной (если существует защита культурных растений), предуборочной (десикация), послеуборочной.

Гербициды избирательного действия – образуют самую многочисленную группу. Их использование популярнее других гербицидов благодаря возможности бороться с сорняками даже среди густых зарослей культурных растений.

Существует несколько типов избирательности:

• биохимическая – некоторые растения, в основном культурные, могут разлагать их до нетоксичных соединений.
• морфологическая – благодаря специфическому строению, они не могут попасть внутрь ряда растений;
• топографическая – гербицид накапливается в верхнем слое почвы и не затрагивает нижние горизонты занятые корнями выращиваемых культур, таком образом блокируя прорастание поверхностых сорняков.

Арборициды

Это подраздел группы гербицидов применяемых специально против древовидных растений. В основном эти средства используют для борьбы с  кустарниковою порослью, свежими пнями и для очистки вновь осваиваемых земель

Нематициды

Группа химических средств против нематод, являющихся источником инфекционных заболеваний винограда. Срок естественного отдыха почвы и освобождения от возбудителей болезней винограда превышает 5 лет. Чтобы сократить его и применяют нематициды.

Родентициды

Эти пестициды предназначены для уничтожении грызунов. Основная их форма выпуска различные приманки, иногда порошки ил жидкости для обработки приманок.

Основной минус этих средств токсичность для человека, поэтому при их применение следует озаботится наличием в ближайшем доступе противоядия.

Эту группу разделяют на две части – острого и хронического действия. Первые губят отведавшего их грызуна в течении суток. Из-за их высокой ядовитости они доступны только для работников санитарно-эпидемиологических служб.

Наиболее распространёнными из хронических родентицидов являются антикоагулянты. Губят вредителя за 4-10 дней, за это время грызуны не обнаруживают связь своей болезни с приманкой, продолжают её поедать. К тому же они относительно безопасны для человека.

 

Защита растений Bayer CropScience, химические средства защиты растений, препараты для защиты растений от болезней и вредителей

В наше время защита растений с помощью ряда химических препаратов играет большую роль в увеличении эффективности сельскохозяйственной деятельности. Это связано, в первую очередь, с широким распространением болезней, насекомых-вредителей и сорняков, способных нанести большой ущерб урожаю. Как известно, пестициды уже давно прочно заняли позиции «главных защитников» культур, позволяя фермерам не только собирать в разы больше зерна, фруктов и овощей, но и улучшать качество своей продукции, продлевать срок ее сохранности.

Главный фактор эффективности таких препаратов – грамотное использование и высокое исходное качество. Именно поэтому к выбору средств химической защиты растений следует подходить с особой долей ответственности.

Все препараты, применяемые для защиты растений от вредителей и болезней, можно разделить на несколько видов по ряду критериев.

По химическому составу:

• неорганические: соединения ртути, меди, бария, фосфора, бора, серы и т. д.;
• органические: синтетические, хлорорганические и фосфорорганические, пиретроиды, производные дитио- и тиокарбаминовой кислоты, нитрофенолы и т. д.;
• биогенные – созданные на основе продуктов жизнедеятельности грибов, бактерий, растений, вирусов.

По объекту воздействия:

• гербициды – от сорняков;
• фунгициды – от грибной инфекции;
• акарициды – от клещей;
• инсектициды – от насекомых;
• родентициды – от грызунов;
• бактерициды – от бактерий.

По характеру действия:

• системные пестициды – препараты, способные проникнуть внутрь растения и уничтожить вредный объект;
• контактные пестициды – оказывают негативное воздействие на вредный организм при непосредственном контакте.

По способу проникновения:

• кишечного действия – действуют на вредителя при поглощении им обработанных частей растения;
• контактного действия – проникают в ткани вредителя через его внешние покровы;
• фумиганты – проникают в организм вредителя через его дыхательные пути.

Средства защиты растений могут выпускаться в различных формах – в виде суспензий, гранул, порошков, концентратов, эмульсий, таблеток и т. д.

Защита растений от вредителей. Специалисты

Защита растений от вредителей

Защита растений от вредителей осуществляется самыми различными способами, основными из которых, можно считать:

— химические методы защиты растений от вредителей;

— агротехнические методы защиты растений от вредителей;

— методы биологической защиты растений от вредителей;

— применение физических и механических средств для защиты растений от вредителей.

Защита растений от вредителей с помощью химических средств является самой эффективной и применяется гораздо чаще, чем все остальные способы  защиты растений от вредителей. Этот способ защиты растений от вредителей предусматривает использование ядовитых химических средств, при распылении которых вредные насекомые, или же грибковые споры погибают. Химические средства, предназначенные для уничтожения вредных насекомых, называются инсектицидами, для уничтожения бацилл разнообразных болезней используют химические вещества, называемые фунгицидами.

Основным преимуществом метода защиты растений от вредителей с помощью химических средств является быстрое и весьма эффективное уничтожение всех многочисленных вредителей растений и разносчиков опасных заболеваний.

Однако, при проведении работ по химической защите растений от вредителей необходимо строго соблюдать правила работы с вредными отравляющими веществами:

— химическую обработку проводят перед цветением или после того, как образуется первая завязь. Иначе появляется опасность повышения концентрации вредных пестицидов в плодах, что может привести к отравлению человека;

— химическая обработка растений должна проводиться в безветренную погоду, следует  также избегать дождливых дней. Это позволит предотвратить распространение вредных химикатов в водные источники и на участки, непредназначенные для обработки. Не следует проводить опрыскивание растений в жаркие, солнечные дни, когда повышается опасность нанесения растениям ожогов;

— следует следить, чтобы в зону обработки химикатами не попали люди и домашние животные;

— работа с химикатами должна осуществляться в специальной защитной одежде, рукавицах и респираторе;

— после проведения работ необходимо тщательно вымыться.

Агротехнический метод защиты растений от вредителей в основном носит профилактический характер и способствует сокращению размножения вредных видов насекомых и грибковых заболеваний.

К агротехническим методам защиты растений от вредителей относятся такие мероприятия, как:

— грамотная подготовка почвы;

— своевременная подкормка растений;

— выбор здоровых и крепких саженцев;

— подбор сортов, наиболее устойчивых к болезням и насекомым вредителям, распространенным в данной местности;

— выращивание районированных сортов;

— своевременная профилактика и лечение болезней растений;

и так далее.

Этот метод защиты растений от вредителей не требует особо дорогостоящих  затрат, весьма экономичен, но при этом значительно уступает химическому способу методу защиты растений от вредителей.

Биологические способы защиты растений от вредителей предполагают использование для борьбы с вредными насекомыми их естественных врагов – энтомофагов, природных хищников, уничтожающих вредителей  или паразитирующих на них. Например, от тли помогают избавиться божьи коровки и муха-журчалка. Жужелица поедает гусениц бабочки-белянки, а трихограмма откладывает свои яйца в личинках вредных насекомых. К биологическим средствам защиты растений от вредителей относится также использование фитонцидов растений, то есть запахов, которые отпугивают вредителей. Например, бархатцы отпугивают колорадского жука, чеснок отпугнет клещей, а от капустной совки поможет избавиться базилик.

Физические и механические способы защиты растений от вредителей предусматривают уничтожение вредителей вручную или с помощью механических средств, например, сооружение ловушек для вредных насекомых, наложение защитных колец на стволы деревьев и так далее. Этот способ защиты растений от вредителей весьма трудоемок, и поэтому применяется на небольших площадях и участках, где другие способы защиты растений от вредителей применить не представляется возможным.

Специалисты нашей компании «Обработка Сада» в совершенстве владеют всеми способами защиты растений от вредителей, и готовы оказать вам все необходимые услуги по защите растений от вредителей на высоком профессиональном уровне в самое удобное для вас время в городе Москва и по всей Московской области.

Сохранить и приумножить: 6. Защита растений

Пестициды уничтожают как самих вредителей, так и их естественных врагов, и злоупотребление пестицидами может нанести вред фермерам, потребителям и окружающей среде. Первая линия обороны – здоровые экосистемы.

Вредителей растений часто рассматривают как внешний, интродуцированный фактор растениеводства. Это неверное представление, поскольку в большинстве случаев вредители – естественный элемент сельскохозяйственных экосистем. Вредители и сопутствующие виды, такие как хищники, паразиты, опылители, конкуренты и редуценты, являются компонентами ассоциированного с сельскохозяйственными культурами биологического разнообразия и выполняют широкий спектр экосистемных функций. Массовые вспышки или нашествия вредителей обычно следуют за сбоями в естественных процессах регулирования численности вредителей.

Поскольку интенсификация сельскохозяйственного производства приведет к увеличению пищевой базы, доступной вредителям сельскохозяйственных растений, стратегии борьбы с вредителями должны быть неотъемлемой частью УИР. При этом необходимо, чтобы такие стратегии отвечали на беспокойство, обусловленное угрозой, которую пестициды представляют для здоровья человека и окружающей среды. Поэтому важно, чтобы проблемы, связанные с вредителями, которые могут возникнуть в процессе реализации УИР, решались на основании экосистемного подхода.

Хотя популяции потенциальных вредителей ежедневно присутствуют на каждом поле с сельскохозяйственной культурой, регулярно проводимые мероприятия, такие как мониторинг и точечный контроль, обычно помогают контролировать их численность. Фактически, полное уничтожение насекомых-вредителей уменьшит пищевую базу их естественных врагов, подорвав ключевой элемент устойчивости системы. Задача, следовательно, должна заключаться в снижении численности насекомых-вредителей до уровня, на котором она будет сдерживаться естественными врагами, и потери культуры из-за вредителей сохраняются на приемлемом минимуме.

Там, где такого подхода кажется недостаточно, фермеры часто ищут дополнительной защиты своих посевов от ощутимых угроз. Решения, принятые каждым фермером по борьбе с вредителями, основываются на его личных целях и опыте. Кто-то может применять трудоемкие методы борьбы, но большинство фермеров прибегает к пестицидам. По расчетам, мировые продажи пестицидов в 2010 году должны были превысить 40 млрд. долл. США. В настоящее время самый большой сегмент рынка занимают гербициды, в то время как за последние десять лет доля инсектицидов уменьшилась, а доля фунгицидов выросла¹.

Чрезмерное полагание на пестициды как метод борьбы с вредителями нарушает естественный баланс сельскохозяйственной экосистемы. Оно нарушает естественные популяции паразитоидов и хищников, тем самым приводя к вспышкам численности вторичных вредителей. Кроме того, чрезмерное использование пестицидов запускает порочный круг: у вредителей вырабатывается устойчивость к пестицидам, что ведет к новым инвестициям в развитие пестицидов, но незначительно влияет на потери урожая из-за вредителей, которые, по оценкам специалистов, сегодня составляют от 30 до 40 процентов, что сходно с данными пятидесятилетней давности². В результате участились случаи массовых нашествий вредителей, вызванных нецелесообразным применением пестицидов³.

Избыточное использование пестицидов также подвергает серьезному риску здоровье фермеров и влечет негативные последствия для окружающей среды, и порой для урожаев сельскохозяйственных культур. Зачастую менее одного процента примененных пестицидов фактически достигают вредителя-мишень; остальное загрязняет воздух, почву и воду⁴.

Выросла обеспокоенность потребителей остатками пестицидов в пищевых продуктах. Стремительная урбанизация привела к распространению городского и пригородного садоводства, где использование пестицидов более заметно, а их избыточное использование еще менее приемлемо для населения. Серьезные последствия работы с пестицидами для здоровья фермеров имеют массу документальных подтверждений, и это повышает общественную обеспокоенность правами и благополучием работников сельского хозяйства.

Общественное беспокойство находит отражение в более жестких стандартах как на национальном уровне, так и в части международной торговли. Предприятия розничной торговли и главные сети супермаркетов одобрили более жесткие требования, касающиеся производственной безопасности, безопасности продовольственных продуктов, прослеживаемости пути продуктов по всей цепочке поставок и экологических стандартов качества. Однако неэффективные правила, регулирующие использование пестицидов, продолжают подрывать усилия по распространению и поддержке экологических стратегий борьбы с вредителями. Причина в том, что пестициды активно рекламируются и поэтому часто воспринимаются как самый дешевый и быстрый способ борьбы с вредителями.

Фермеры выиграют от лучшего понимания функционирования и динамики экосистем и значения вредителей как неотъемлемой части сельскохозяйственного биоразнообразия. Директивные органы и высшие должностные лица, которые часто становятся объектом воздействия сложной информации, касающейся сельскохозяйственных вредителей, также выиграли бы от лучшего понимания реального воздействия вредителей и болезней на сельскохозяйственные экосистемы.

Комплексная борьба с вредителями

За последние 50 лет комплексная борьба с вредителями (КБВ) стала и остается ведущей целостной стратегией защиты растений в мире. С момента своего возникновения в 1960-х годах, КБВ основывается на экологии, концепции экосистем и задаче устойчивого функционирования экосистем^5-7.

КБВ построена на идее, что первая и важнейшая линия обороны против вредителей и болезней в сельском хозяйстве – здоровая экосистема, в которой биологические процессы, лежащие в основе аграрного производства, поддерживаются и улучшаются. Улучшение этих процессов может повысить урожаи и устойчивость, при этом сократив затраты на факторы производства. В интенсифицированных системах экологические факторы производства влияют на перспективы эффективной борьбы с вредителями. Эти факторы включают:

• Обработка почвы с применением такого экосистемного подхода, как мульчирование, создает резерваты для естественных врагов вредителей. Накапливающееся органическое вещество почвы обеспечивает альтернативные источники питания для неспецифических естественных врагов и антагонистов заболеваний растений на ранних стадиях цикла развития культуры. Решение специфических проблем, таких как вклинение соленых вод, может сделать растения менее чувствительными к вредителям, например стеблевому сверлильщику рисовому.
• Недостаток воды может повысить восприимчивость растений к заболеваниям. С некоторыми вредителями, в особенности сорняками на рисовых полях, можно бороться с помощью лучшего управления водными ресурсами в производственной системе.
• Сортовая устойчивость культур играет большую роль в борьбе с болезнями растений и многими насекомыми-вредителями. Уязвимость может возникать, если генетическая база устойчивости растения-хозяина слишком узка.
• Сроки посева и пространственное расположение культур влияют на динамику численности популяций вредителей и их естественных врагов, а также на уровень опыляемости зависящих от опылителей садовых культур. Как и в случае с другими полезными насекомыми, сокращение применения пестицидов и повышение биоразнообразия в пределах фермы может повысить качество такой экосистемной услуги, как опыление.

Благодаря экосистемному подходу КБВ добилась заметных успехов в мировом сельском хозяйстве. Сегодня масштабные правительственные программы КБВ действуют в более чем 60 странах, в числе которых Бразилия, Китай, Индия и большинство развитых стран. Ученые пришли к общему мнению, подтвержденному недавней Международной оценкой роли сельскохозяйственных наук и технологий в процессе развития⁸, – КБВ работает и обеспечивает основу для защиты УИР. Ниже представлены общие принципы применения комплексной борьбы с вредителями при планировании программ устойчивой интенсификации.

• Использовать экосистемный подход для прогнозирования потенциальных проблем с вредителями, связанных с интенсифицированным растениеводством. Так, производственная система должна включать широкий спектр устойчивых к вредителям сортов сельскохозяйственных растений, чередование культур, междурядные посадки растений-репеллентов, оптимизацию сроков посадки и борьбу с сорняками. Чтобы сократить потери, стратегии борьбы должны использовать полезные виды хищных насекомых, паразитов и конкурентов наряду с применением биопестицидов и синтетических пестицидов избирательного действия, представляющих незначительную опасность для окружающей среды. Потребуются инвестиции в укрепление знаний и квалификации фермеров.
• Выработать план действий в чрезвычайных обстоятельствах. Планирование на случай нашествия вредителей, угрожающего продовольственной безопасности, требует инвестиций в семеноводческие системы со страховым запасом семян и культивацию устойчивых сортов и должно предусматривать временный отказ от выращивания культуры, чтобы предотвратить перенос вредителей в следующий сезон. Необходимо заранее выбрать пестициды избирательного действия и подготовить специфические коммуникативные кампании.
• В случае массового появления вредителей анализировать природу причины и соответственно вырабатывать стратегии. Проблема может быть вызвана сочетанием факторов. Если причина лежит в методах интенсификации – например, неподходящая густота посадки или вспашка, распространившая семена сорняков, такие методы необходимо модифицировать. В случае нашествия таких насекомых, как саранча, полезными могут оказаться методы биологического контроля, используемые в месте происхождения вредителя.
• Оценить, какая часть урожая находится под угрозой,чтобы определить надлежащий масштаб кампаний по борьбе с вредителями или другой деятельности. Заражение (не потери) более чем 10 процентов площади под культурой считается массовым нашествием вредителей и требует немедленных ответных мер. Однако риски, представляемые вредителями, часто переоценивают, а растения могут в какой то степени физиологически компенсировать нанесенный вред. Ответ не должен быть непропорциональным.
• Отслеживать количество и распределение вредителей в режиме реальном времени и корректировать ответные действия. Системы слежения за вредителями с географической привязкой к местности используют данные, полученные на стационарных участках, данные о миграции и инструменты для картографирования и анализа информации.

Скачать рекламный проспект (PDF, 1.7MB)

Информационный листок № 5

Защита растений: Концепции, позволяющие «сохранять и приумножать»

• Экосистемный подход к болезням цитрусовых
• Борьба с вирусными болезнями томатов
• Сокращение использования инсектицидов в рисоводстве
• Биологический контроль численности вредителей маниоки
• Естественные враги вредителей хлопчатника

Путь вперед

Привычный подход к борьбе с вредителями, которого по-прежнему придерживаются многие страны и многие фермеры, ограничивает их потенциал для внедрения устойчивой интенсификации растениеводства. Усовершенствования в управлении агроэкосистемами помогут избежать массового распространения местных вредителей, лучше реагировать на нашествия вредителей из других регионов и уменьшить риски, которые пестициды представляют для здоровья человека и окружающей среды. Сигналы необходимости перехода на усовершенствованные методы борьбы с вредителями, основанные на экосистемном подходе, включают:

• серьезное нашествие вредителей или вспышка болезни, представляющие угрозу продовольственной безопасности;
• озабоченность безопасностью пищевых продуктов, вызванная высоким содержанием остатков пестицидов в сельскохозяйственной продукции;
• случаи загрязнения окружающей среды или отравлений у людей;
• резкое исчезновение полезных видов, например насекомых-опылителей или диких птиц;
• неумелое управление применением пестицидов, например накопление запасов вышедших из употребления пестицидов.

В каждом из этих случаев необходима стратегия борьбы с вредителями, которая была бы долговременной и не вызывала бы вредных побочных действий. После того как признанную на национальном или региональном уровне проблему с вредителями удается поставить под контроль с помощью КБВ, директивные органы и технические специалисты обычно начинают гораздо лучше относиться к этому подходу и охотнее идут на политические и организационные изменения, необходимые для осуществления КБВ в долгосрочной перспективе. Такие изменения могут включать отказ от субсидий на пестициды, более жесткое применение нормативно-правовых актов, регламентирующих применение пестицидов и стимулирование местного производства факторов КБВ, например инсектариев для разведения естественных врагов вредителей.

При процедурах регистрации национальным директивным органам следует отдавать предпочтение менее опасным пестицидам. Кроме того, им нужно следить за тем, чтобы их решения о том, какие пестициды можно продавать и кем и в каких ситуациях использовать, принимались в условиях экологической информированности. В конечном счете, плату за пользование пестицидами, или налог на пестициды, который впервые ввели в Индии в 1994 году, можно использовать для финансирования развития альтернативных методов борьбы с вредителями и субсидирование их внедрения.

Изменение представлений о чрезвычайных ситуациях, связанных с нашествием вредителей или вспышкой заболевания
Представления	Традиционное	Экосистемный подход
Чрезвычайная ситуация	Внезапные и массовые появления вредителей	Потеря агроэкосистемных функций, повлекшая внезапную вспышку численности вредителей
Показатели	Значительное присутствие вредителей Видимые повреждения растений Потери урожая и снижение фермерских доходов	Изменения в возрастной структуре популяции вредителей Возникновение устойчивости к пестицидам и аномальные вспышки численности вторичных вредителей Эскалация применения пестицидов Потери урожая и уменьшение фермерских доходов
Причины	Устойчивость к пестицидам Появление новых вредителей Недостаточная доступность пестицидов Погодные условия	Избыточное использование пестицидов Плохое управление сельскохозяйственной культурой Погодные условия ?Появление новых вредителей
Ответ	Применять больше пестицидов или новые пестициды	Анализ причин проблемы и выработка стратегии восстановления функций агроэкосистемы и организационного потенциала для руководства восстановлением Избегать решений, которые сохраняют проблему Укреплять потенциал КБВ посредством инвестиций в человеческий капитал (знания и навыки)

Директивные органы могут поддержать УИР посредством программ КБВ на местном, региональном или национальном уровне. Однако им не следует забывать, что успех эффективной борьбы с вредителями с применением методов КБВ зависит в конечном счете от фермеров. Именно фермеры принимают ключевые решения в вопросах борьбы с вредителями и болезнями растений. Стратегические инструменты должны включать:

• Техническую и консультативную поддержку фермеров в применении основанных на экологии методов борьбы с вредителями и выработке и внедрении соответствующих технологий, с учетом местного фермерского опыта и условий и использованием социальных сетей обучения.
• Целевая научно-исследовательская работа в таких областях, как сопротивляемость растений вредителям и болезням, практические методы мониторинга и контроля, инновационные методы полевого контроля численности вредителей, использование пестицидов избирательного действия (включая биопестициды) и мер биологического контроля.
• Нормативно-правовое регулирование частного сектора, включая эффективные системы управления для регистрации и распределения пестицидов (в особенности подпадающих под действие Международного кодекса поведения в области распределения и использования пестицидов).
• Прекращение вредных субсидий в виде дотационных цен на пестициды и льготных тарифов на их перевозку, нецелесообразного сохранения запасов пестицидов, что поощряет их использование, и льготных тарифов на пестициды.

Крупномасштабное внедрение экосистемных подходов, вероятно, откроет ряд новых возможностей для мелкого производства на местах. Можно ожидать, что широкое распространение экологических методов борьбы с вредителями увеличит потребность в промышленных инструментах для мониторинга, агентах для биологического контроля, таких как насекомые-хищники, паразитоиды или бесплодные мужские особи, услугах по опылению, микроорганизмах и биопестицидах. Сегодня частные компании производят свыше 100 видов биопродуктов (в 2008 году стоимость таких продуктов составила 220 млн. долл. США), созданных на основе применения бактерий, вирусов, грибов, простейших и нематод⁹. По мере переориентирования общества на экологическую парадигму такое местное производство могло бы значительно расшириться.

С точки зрения пищевой промышленности, более стабильные и устойчивые агроэкосистемы приведут к более согласованным и надежным поставкам сельскохозяйственной продукции, свободной от остатков пестицидов. Кроме того, маркировка пищевых продуктов знаком «Комплексная борьба с вредителями» или аналогичным поможет производителям получить доступ на новые рынки.

Устойчивые стратегии КБВ требуют действенных консультативных служб, увязки с исследованиями, отвечающими нуждам фермеров, обеспечения поставок ресурсов для КБВ и эффективного регулятивного контроля за распространением и продажей химических пестицидов. Одним из наиболее эффективных способов повышения знаний на местном уровне является школа обучения фермеров – подход, который обеспечивает обучение на местах и поощряет фермеров адаптировать технологии КБВ, используя местные знания и опыт. Сельскохозяйственные сообщества нуждаются в легком доступе к информации по подходящим ресурсам КБВ. Внедрение КБВ можно ускорить, используя, например, сотовую связь как дополнение к таким традиционным способам информационно-разъяснительной работы, как службы распространения сельскохозяйственных знаний, кампании в средствах массовой информации и консультации местных торговых агентов.

Список литературы

1. Rana, S. 2010. Global agrochemical market back in growth mode in 2010. Agrow (www.agrow.com).

2. Lewis, W.J., van Lenteren, J.C., Phatak, S.C. & Tumlinson, III, J.H. 1997. A total system approach to sustainable pest management. Proc. Natl. Acad. Sci., 94(1997): 12243–12248.

3. Wood, B.J. 2002. Pest control in Malaysia’s perennial crops: A half century perspective tracking the pathway to integrated pest management. Integrated Pest Management Reviews, 7: 173-190.

4. Pimentel, D. & Levitan, L. 1986. Pesticides: Amounts applied and amounts reaching pests. BioScience, 36(2): 86-91.

5. Stern, V.M., Smith, R.F., van den Bosch, R. & Hagen, K.S. 1959. The integrated control concept. Hilgardia, 29: 81-101.

6. FAO. 1966. Proceedings of the FAO Symposium on Integrated Pest Control, Rome, 1965. Rome, FAO.

7. Smith, R.F. & Doutt, R.L. 1971. The pesticide syndrome– diagnosis and suggested prophylaxis. In C.B. Huffaker, ed. Biological Control. AAAS Symposium Proceedings on Biological Control, Boston, December 1969, pp. 331-345. New York, Plenum Press.

8. IAASTD. 2009. Agriculture at the crossroads, by B.D. McIntyre, H.R. Herren, J. Wakhungu & R.T. Watson, eds. Washington, DC.

9. Guillon, M. 2004. Current world situation on acceptance and marketing of biological control agents (BCAS). Pau, France, International Biocontrol Manufacturer’s Association.

Химические средства защиты растений от вредителей

Целенаправленную сельскохозяйственную деятельность человечество освоило около десяти тысяч лет назад, и это был поистине огромный шаг в его экономическом развитии. Однако развитие земледелия и садоводства проходило далеко не всегда гладко, ведь полученные урожаи истощали землю, что, в свою очередь, создавало благоприятные условия для развития и распространения различных болезней и вредителей, что не раз приводило к катастрофическим последствиям.

На сегодняшний день развитие науки позволяет держать под контролем процесс распространения сорных растений, насекомых, возбудителей болезней и прочих вредителей, наносящих серьезный ущерб сельскохозяйственной продукции. И достигается подобный эффект при помощи таких химических средств как пестициды, чья главная задача состоит в оптимальном использовании земельных ресурсов и получения высоких урожаев.

Но, с сожалением приходится констатировать тот факт, что люди, малосведущие в таких вопросах, как химические средства защиты растений, позволяют себе выступать с необоснованными заявлениями о вреде пестицидов, как для окружающей среды, так и для людей. Подобные высказывания не имеют под собой оснований, поскольку современные химсредства, в задачу которых входит защита растений от вредителей, болезней и сорной растительности, по результатам многочисленных исследований, представляют собой экологически безопасный продукт, который, к тому же, за определенный промежуток времени полностью распадается.

Естественно, подобные качества присущи только той продукции, которая изготовлена в соответствии со всеми нормами и требованиями, и прошла необходимые токсико-гигиенические испытания. Именно такой ассортимент товаров предлагает ООО «Лазорик-Дон», в чье ведомство входит производство пестицидов и продажа химических средств защиты растений. Четко налаженный технологический производственный процесс, соблюдение всех необходимых правил по хранению и транспортировке химических препаратов, использование только качественного сырья – все это позволяет нашей продукции успешно конкурировать с аналогичными товарами на современном рынке химических средств защиты.

 

Понятие «пестициды» включает в себя различные группы:

• гербициды – химические средства борьбы с сорными растениями;
• инсектициды – защита растений от разнообразных вредителей;
• фунгициды — защита семян и растений от ряда болезней;
• альгициды – уничтожают водоросли и другую водную растительность;
• акарициды – средство против клещей;
• родентициды (зооциды) – для борьбы с грызунами;
• авициды – для борьбы с пернатыми «разбойниками»;
• бактерициды – используются против бактериальных заболеваний растений.

Использование рекомендовано подобранных химических препаратов в нужном месте и в необходимом количестве позволяет практически свести на «нет» тот потенциальный вред, которые могут нанести сельскохозяйственным культурам вредители, болезни и сорняки. Более того, необработанные продукты сельского хозяйства могут содержать в себе очень опасные микротоксины, которые накапливаясь в организме человека, вызывают крайне серьезные заболевания. В то же время современные пестициды обладают очень низким процентом токсичности, который приносит вреда намного меньше, чем, к примеру, тот же кофеин.

Наша компания ООО «Лазорик-Дон» предлагает купить пестициды, отличающиеся высокими качественными характеристиками, экологической безопасностью и исключительной эффективностью. Вся реализуемая нами продукция прошла соответствующие испытания, получила сертификаты качества и признана годной к использованию на сельскохозяйственных, и иных объектах.

Версия для печати

Защита растений — Журнал «Сельскохозяйственные Вести»

Растениеводство невозможно без защиты растений. Главной целью защиты растений является сохранение урожая. По данным ученых потенциальный ежегодный ущерб, наносимый вредителями и болезнями растений, достигает трети от урожая всего мира, поэтому правильное планирование системы защиты растений имеет огромное народно-хозяйственное значение.

Система защиты растений в современном понимании включает в себя комплекс агротехнических, механических, физических, селекционных, биологических, биохимических, генетических, химических организационно-хозяйственных и других методов, которые направлены на борьбу с вредителями, болезнями и сорняками.

Агротехнические методы защиты растений от вредителей и болезней основаны на специальных приемах агротехники. Применение агротехнических методов создает неблагоприятные условия для развития болезней и размножения вредных микроорганизмов и условия, повышающие защитные свойства самих растений. Важное значение имеет севооборот, который препятствует накоплению на участке вредителей и возбудителей болезней. Также к агротехническим методам относится обработка почвы, внесение удобрений, борьба с сорняками, селекция посадочного материала и другие.

Химические методы защиты растений от вредителей и болезней основаны на применении токсичных для вредителей и микроорганизмов химических веществ и получили широкое распространение во второй половине ХХ века благодаря своей эффективности и простоте применения. В настоящее время использование химических методов защиты растений строго регламентировано, а химические препараты обязаны соответствовать современным экологическим нормам.

Биологический метод защит растений основан на явлении биологического антагонизма, когда хищные и паразитические насекомые и микроорганизмы используются для уничтожения или снижение популяций вредных организмов. Биологические методы защиты растений завоевывают все большую популярность, так как являются наиболее экологичными и дешевыми.

Только комплексный подход к защите растений позволит наилучшим образом защитить культурные растения от болезней и вредителей.

С новейшими препаратами для защиты растений, предлагаемых компаниями, опытом хозяйств, советами ученых вы можете познакомиться в нашем специальном разделе.

Методы защиты растений

Методы защиты растений

Защита растений как прикладное направление сельскохозяйственной науки известна со второй половины XVIII века. Потенциальный ежегодный ущерб, наносимый вредителями и болезнями растений, достигает трети от урожая всего мира. Поэтому значение методов защиты растений как системы мероприятий по предотвращению этого ущерба, трудно переоценить. Все методы защиты растений тесно связаны с агрономическими (земледелие, растениеводство, селекция), биологическими (энтомология, фитопатология) и естественнонаучными (химия, физика, метеорология) дисциплинами.

Методы защиты растений от болезней и вредителей постоянно совершенствуются. В методах защиты растений от вредителей и болезней можно выделить несколько групп, такие как агротехнические, биологические, химические, физико-механические и комплексные интегрированные методы защиты растений.

Агротехнические методы защиты растений от вредителей и болезней основаны на специальных приемах агротехники. Их применение создает условия, неблагоприятные для развития болезней и размножения вредных микроорганизмов и условия, повышающие защитные свойства самих растений. А такой прием агротехники как оптимальный севооборот препятствует накоплению на участке вредителей и возбудителей болезней. Обработка почвы как элемент агротехнических методов защиты растений снижает в почве популяции вредителей и вирусов. Внесение удобрений, борьба с сорняками, селекция посадочного материала и другие агротехнические методы защиты растений способствует интенсивному развитию растений, повышая устойчивость к неблагоприятным факторам внешней среды.

Физико-механические методы защиты растений от вредителей и болезней основаны на таких физических явлениях как радиоактивное и тепловое излучения, свет, ультразвук, а также на использовании механических ловушек и других приспособлений для борьбы с вредителями. Механические методы защиты растений малоэффективны и трудоемки, поэтому применяются редко. В то же время использование радиоактивных и тепловых излучений для стерилизации вредителей и обработки семян, света и ультразвука для отпугивания вредителей или привлечения их врагов находит все большее применение в практике физико-механических методов защиты растений.

Химические методы защиты растений от вредителей и болезней основаны на применении токсичных для вредителей и микроорганизмов химических веществ и получили широкое распространение во второй половине ХХ века благодаря своей эффективности и простоте применения. Однако распространение таких методов защиты растений имело и отрицательную сторону: химическое загрязнение почвы и воды, появление поколений вредителей, устойчивых к химическим препаратам, их накопление в продуктах питания и т. д. Поэтому сейчас использование химических методов защиты растений строго регламентировано, а химические препараты обязаны соответствовать современным экологическим нормам.

Биологические методы защиты растений от вредителей и болезней основаны на явлении биологического антагонизма, когда хищные и паразитические насекомые и микроорганизмы используются для уничтожения или снижение популяций вредных организмов. Биологические методы защиты растений завоевывают все большую популярность, так как являются наиболее экологичными и дешевыми.

Под интегрированными методами защиты растений от вредителей и болезней понимаются оптимальные сочетания всех возможных методов защиты растений с целью усиления преимуществ и снижения влияния негативных факторов таких методов.

Опытные специалисты компании «Озеленитель Строй» подберут программу защитных мероприятий и помогут внедрить современные методы защиты растений на Вашем участке!

Сельскохозяйственная техника | Britannica

Обработка почвы — это приведение почвы в желаемое состояние с помощью механических средств; инструменты используются для достижения желаемого эффекта (такого как измельчение, резка или перемещение). Почву обрабатывают для изменения ее структуры, уничтожения сорняков и удаления растительных остатков. Модификация структуры почвы часто необходима для облегчения всасывания, хранения и передачи воды, а также для создания благоприятных условий для семян и корней. Устранение сорняков важно, потому что они конкурируют за воду, питательные вещества и свет.Необходимо обрабатывать растительные остатки на поверхности, чтобы обеспечить условия, подходящие для посева и выращивания сельскохозяйственных культур.

Вообще говоря, если размер агрегатов или частиц почвы является удовлетворительным, подготовка посевного ложа будет состоять только из удаления сорняков и обработки пожнивных остатков. К сожалению, практика, связанная с посадкой, выращиванием и сбором урожая, обычно приводит к разрушению структуры почвы. Это оставляет подготовку семенного ложа как лучшую возможность для создания желаемой структуры, в которой большие и стабильные поры простираются от поверхности почвы до уровня грунтовых вод или дренажей, обеспечивая быструю инфильтрацию и дренаж избыточной или свободной воды и способствуя аэрации подпочвы. Когда эти большие поры перемежаются с мелкими, почва также будет удерживать и накапливать влагу.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Процедуры подготовки семенного ложа зависят от текстуры почвы и желаемого изменения размера агрегатов. В почвах с крупной структурой обработка почвы увеличит размер заполнителя, если только маленькие поры заполнены водой; обработка почвы при отличной от этой идеальной влажности позволит получить агрегаты меньшего размера.Напротив, мелкозернистые почвы образуют комья; они требуют разбивки на более мелкие части под воздействием атмосферных воздействий или машин. Если он слишком влажный или слишком сухой, требования к мощности для разбивания сухих комьев или срезания влажных комков непомерно высоки при использовании только обработки почвы. Таким образом, фермер обычно пытается обрабатывать такие почвы только после того, как медленный дождь увлажнил комья и сделал их рыхлыми.

Некоторые почвы требуют углубления корневой зоны, чтобы обеспечить повышенный уровень водопотребления и улучшенное хранение. Неблагоприятная аэрация в зонах плохого дренажа также ограничивает развитие корней и препятствует использованию воды в подпочве.

Обработка почвы, особенно традиционная вспашка, может привести к образованию твердой корки или подошвы плуга; то есть уплотненный слой чуть ниже зоны, нарушенной обработкой почвы. Такие слои более распространены с увеличением уровня механизации; они снижают урожайность сельскохозяйственных культур и должны быть разрушены, что позволяет хранить воду в зоне разрушения и ниже ее для более поздних культур.

Оборудование, используемое для разрыхления почвы на глубину от шести до 36 дюймов (от 15 до 90 сантиметров), может называться оборудованием для первичной обработки почвы.В его состав входят отвальные, дисковые, роторные, чизельные, грунтовые плуги.

Отвальный плуг приспособлен для разрыхления многих типов почв. Он хорошо подходит для переворачивания и закрытия пожнивных остатков. Существуют сотни различных конструкций, каждая из которых предназначена для наилучшего выполнения определенных задач в определенных почвах. Та часть, которая разрывает почву, называется дном или основанием; он состоит из лемеха, боковой поверхности и отвала.

Когда дно переворачивает почву, оно прорезает траншею или борозду, отбрасывая в сторону полосу почвы, которая называется срезом борозды.При запуске вспашки посередине полосы земли по полю вспахивают борозду; на обратном пути над первым слоем накладывается борозда. Это оставляет гребень немного выше, чем у второго, третьего и других срезов. Гребень называется задней бороздой. Когда две полоски земли обработаны, последние борозды оставляют траншею шириной примерно в два раза шире одного дна, называемую глухой бороздой. Когда земля разбита непрерывным притиркой борозд, она называется плоской разбитой. Если земля разрывается в чередующихся задних бороздах и глухих бороздах, то говорят, что она засыпана или внесена в список.

Для разных почв требуются отвалы разной формы, чтобы обеспечить одинаковую степень измельчения почвы. Таким образом, отвалы делятся на несколько различных классов, включая стерневые, универсальные, универсальные для глинистых и жестких дерновых почв, решетчатые, черные и охлажденные универсальные. Черное дно используется, например, на участках, где почва плохо очищается; то есть там, где почва не оставляет чистой и отполированной поверхности появляющегося плуга.

Лапа — это передняя кромка отвального плуга. Его конфигурация связана с типом почвы, особенно в области всасывания вниз или вогнутости ее нижней поверхности. Как правило, различают три степени всасывания вниз: обычная для легких почв, глубокая для обычных сухих почв и двойная для глинистых и гравийных почв. Кроме того, сошник имеет горизонтальное всасывание, то есть на величину, на которую его острие изгибается относительно поверхности земли. Всасывание снизу заставляет плуг проникать на нужную глубину при движении вперед, в то время как горизонтальное всасывание заставляет плуг создавать борозду желаемой ширины.

Размеры днища отвала-плуга относятся к ширине между крылом лемеха и бортом. Размеры тракторов-плугов обычно колеблются от 10 до 18 дюймов (от 25 до 45 сантиметров), хотя существуют и более крупные специализированные типы.

В современных механизированных хозяйствах днища плугов присоединяются к тракторам либо как прицепные орудия, либо как единое целое. Таким образом может быть прикреплено одно или несколько оснований. Иногда они встречаются попарно справа и слева (двусторонние), с тем преимуществом, что срез борозды отбрасывается в постоянном направлении при выполнении поворотов.Вариантом является средний отбойник, или листер, который представляет собой днище, оборудованное как правыми, так и левыми отвалами.

В дисковом плуге используются круглые вогнутые диски из закаленной стали, заостренные, а иногда и зубчатые по краю, диаметром от 20 до 38 дюймов (от 50 до 95 сантиметров). Уменьшает трение за счет создания подвижного днища вместо скользящего. Его осадка примерно такая же, как у отвального плуга. Дисковый плуг работает в тех случаях, когда отвал не работает, например, на липких, незатухающих почвах; на полях с подошвой плуга; в сухом, твердом грунте; в торфяных почвах; и для глубокой вспашки. Дно дискового плуга обычно оснащено скребком, который помогает измельчать слой борозды. Дисковые плуги либо прицепные, либо монтируются как единое целое с трактором.

Существенной особенностью роторного плуга является набор ножей или стоек, вращаемых на валу с помощью источника энергии. Ножи измельчают почву и бросают ее в кожух, закрывающий набор ножей. Эти машины могут создавать хорошие грядки для семян, но их высокая стоимость и потребность в дополнительной мощности имеют ограниченное широкое распространение, за исключением небольшого садового трактора.

Чизельный плуг оснащен узкими двусторонними лопатками или долотообразными наконечниками, установленными на длинных стойках. Эти точки прорезают почву и перемешивают ее, но не переворачивают и не измельчают так же, как отвал и дисковые плуги. Чизельный плуг часто используется для рыхления твердых, сухих почв перед использованием обычных плугов; он также полезен для разрушения подошвы плуга.

Грунтовые плуги похожи в принципе, но намного больше, поскольку они используются для проникновения в почву на глубину от 20 до 36 дюймов (от 50 до 90 сантиметров). Требуются тракторы мощностью от 60 до 85 лошадиных сил, чтобы протянуть одну точку подпочвы через твердую почву на глубине 36 дюймов. Эти плуги иногда оснащаются насадкой в ​​форме торпеды для создания подземных дренажных каналов.

Средства защиты растений, методы управления и вредители

Прежде чем обсуждать ключевые экологические принципы и подходы к управлению почвами, давайте сначала посмотрим, насколько удивительны растения. Они используют различные системы для защиты от нападений насекомых и болезней.Иногда они могут просто перерасти небольшую проблему с вредителями, пустив новые корни или ростки. Многие растения также производят химические вещества, замедляющие питание насекомых. Не убивая насекомых, он, по крайней мере, ограничивает урон. Полезные организмы, которые атакуют и убивают насекомых-вредителей, нуждаются в разнообразных источниках питания, обычно получаемых из цветущих растений в поле и вокруг него. Однако при питании, например, гусеницами, многие растения выделяют из ран липкую сладкую субстанцию, называемую «нектар вне цветков», которая обеспечивает некоторую привлекательность и пищу для полезных организмов. Растения, подвергшиеся нападению насекомых, также производят переносимые по воздуху (летучие) химические вещества, которые сигнализируют полезным насекомым о том, что конкретный хозяин, которого они хотят, находится на растении. Полезное насекомое, часто небольшая оса, затем улавливает химический сигнал, находит гусеницу и откладывает в нее яйца (рис. 8.2). По мере развития яйца убивают гусеницу. Одним из свидетельств того, насколько сложна эта система, является то, что оса, откладывающая яйца в гусеницу рогатого червя томата, вводит вместе с яйцами вирус, который дезактивирует иммунную систему гусеницы.Без вируса яйца не смогли бы развиваться, и гусеница не погибла бы. Есть также свидетельства того, что растения, расположенные рядом с теми, у кого есть повреждения от кормления, чувствуют химические вещества, выделяемые поврежденными листьями, и начинают вырабатывать химические вещества для защиты еще до того, как на них нападают.

Листья — не единственная часть растения, которая при атаке может посылать сигналы, привлекающие полезные организмы. Было показано, что при атаке западного кукурузного корневого червя — основного вредителя — корни некоторых сортов кукурузы выделяют химическое вещество, которое привлекает нематоду, которая заражает и убивает личинки корневого червя.В процессе выращивания кукурузы в США эта способность сигнализировать о полезной нематоде, по-видимому, была утрачена. Однако он присутствует у диких родственников и европейских сортов кукурузы и, следовательно, доступен для реинтродукции в сорта кукурузы в США.

У растений также есть защитные системы, которые помогают защитить их от широкого спектра вирусных, грибковых и бактериальных атак. Растения часто содержат вещества, которые препятствуют возникновению болезни, независимо от того, подвергается ли растение воздействию болезнетворного организма или нет.Кроме того, антимикробные вещества производятся, когда гены в растении активируются различными соединениями или организмами — или вредителями — в зоне непосредственно вокруг корня (ризосфера) или по сигналу от места заражения на листе. Это явление называется «индуцированное сопротивление». Этот тип устойчивости заставляет растение вырабатывать различные гормоны и белки, которые усиливают защитную систему растения. Устойчивость называется системной, потому что все растение становится устойчивым к болезни даже вдали от места, где растение было стимулировано.

ЗАЩИТНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ЗАВОДА

Растения не пассивны перед лицом нападения насекомых, нематод или болезней, вызываемых грибами и бактериями. Гены, активируемые, когда растения атакуются или стимулируются организмами, производят химические вещества, которые

• медленное кормление насекомых
• привлекает полезные организмы
• производит структуры, которые защищают неинфицированные участки от близлежащих патогенов
• производят химические вещества, которые обеспечивают определенную степень устойчивости к патогенным бактериям, грибам и вирусам

Существует два основных типа индуцированной устойчивости: системная приобретенная устойчивость (SAR) и индуцированная системная устойчивость (ISR) (рисунок 8. 3). SAR индуцируется, когда растения подвергаются воздействию болезнетворного организма или даже некоторых организмов, которые не вызывают болезни. Как только растение подвергается воздействию организма, оно вырабатывает гормон салициловую кислоту и защитные белки, которые защищают растение от широкого спектра вредителей. ISR индуцируется, когда корни растений подвергаются воздействию специфических ризобактерий, способствующих росту растений (PGPR), в почве. Когда растения подвергаются воздействию этих полезных бактерий, вырабатываются гормоны (жасмонат и этилен), которые защищают растения от различных вредителей.Было показано, что некоторые органические добавки вызывают у растений устойчивость. Следовательно, фермеры, у которых есть очень биологически активные почвы с высоким содержанием органических веществ, могут уже воспользоваться преимуществами индуцированной устойчивости. Однако в настоящее время не существует надежных и рентабельных индикаторов, позволяющих определить, улучшают ли почвенные поправки или почву защитные механизмы растений. Необходимо провести дополнительные исследования, прежде чем индуцированная резистентность станет надежной формой борьбы с вредителями на фермах. Хотя этот механизм работает совсем не так, как иммунная система человека, эффекты схожи — система после стимуляции обеспечивает защиту от нападения различных патогенов и насекомых.

Когда растения здоровы и процветают, они лучше защищаются от нападения, а также могут быть менее привлекательными для вредителей. В условиях одного или нескольких стрессов, таких как засуха, нехватка питательных веществ или уплотнение почвы, растения могут «невольно» посылать сигналы вредителям, в сущности говоря: «Приходите, схватите меня, я слаб». Сильные растения также лучше конкурируют с сорняками, затеняя их или просто хорошо конкурируя за воду и питательные вещества.

Многие методы управления почвами, обсуждаемые в этой и других главах в , часть 3 , помогают снизить серьезность вредителей сельскохозяйственных культур.Здоровые растения, растущие на почвах с хорошим биологическим разнообразием, могут стать надежной защитой от многих вредителей. Примеры воздействия обработки почвы на вредителей растений см. В рамке справа. Вопрос о здоровье растений настолько важен для экологического управления почвой и растениями, потому что он также влияет, как мы только что видели, на способность растений противостоять вредителям. Таким образом, обеспечение оптимального здоровья почвы является основой для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур на фермах — это должна быть центральная цель, лежащая в основе программ комплексной борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур (IPM).

Предыдущий Здоровье почвы, здоровье растений и вредители Next Экологические принципы ведения сельского хозяйства

Почему мы используем пестициды | Борьба с вредителями и безопасность пестицидов для потребителей

Пестициды используются для борьбы с различными вредителями и переносчиками болезней, такими как комары, клещи, крысы и мыши. Пестициды используются в сельском хозяйстве для борьбы с сорняками, насекомыми и болезнями.

Есть много различных типов пестицидов; каждый предназначен для того, чтобы быть эффективным против конкретных вредителей.Некоторые примеры включают:

• Альгициды для уничтожения и / или замедления роста водорослей.
• Противомикробные препараты для борьбы с микробами и микробами, такими как бактерии и вирусы.
• Дезинфицирующие средства для борьбы с микробами и микробами, такими как бактерии и вирусы.
• Фунгициды для борьбы с грибковыми заболеваниями, такими как плесень, грибок и ржавчина.
• Гербициды для уничтожения или подавления роста нежелательных растений, также известных как сорняки.
• Инсектициды для борьбы с насекомыми.
• Регуляторы роста насекомых для нарушения роста и размножения насекомых.
• Родентициды для уничтожения грызунов, таких как мыши, крысы и суслики.
• Консерванты для древесины , чтобы сделать древесину устойчивой к насекомым, грибкам и другим вредителям.

Существенные проблемы общественного здравоохранения, вызываемые вредителями

Трансмиссивные болезни

Инфекционные болезни, такие как вирус Западного Нила, болезнь Лайма и бешенство, могут переноситься и распространяться видами-переносчиками (переносчиками болезней), такими как комары, клещи и грызуны.EPA регистрирует несколько пестицидных продуктов, включая репелленты, которые могут использоваться для борьбы с переносчиками этих болезней. Просмотрите информацию о передаче вируса Зика в США и других странах.

Астма и аллергия

Домашние домашние вредители, такие как тараканы, могут вызывать астму и аллергию. Помимо регистрации продуктов для борьбы с этими вредителями, EPA также предоставляет общественности информацию о безопасном использовании этих продуктов в домах и школах.

Микробное заражение

Различные микроорганизмы, включая бактерии, вирусы и простейшие, могут вызывать микробное заражение в больницах, государственных клиниках и предприятиях пищевой промышленности. EPA регистрирует противомикробные препараты, предназначенные для борьбы с этими микроорганизмами и предотвращения распространения множества заболеваний.

Птичий грипп

Птичий грипп, иногда называемый птичьим гриппом, — это инфекция, которая возникает естественным путем, главным образом у птиц. Заражение этими вирусами может происходить у людей, но для большинства людей риск, как правило, невелик.EPA работает над регистрацией и предоставлением противомикробных пестицидов (дезинфицирующих или дезинфицирующих средств), которые могут использоваться для уничтожения вируса птичьего гриппа на неодушевленных поверхностях и для предотвращения распространения вирусов птичьего гриппа. Эти продукты обычно используются в птицеводстве для дезинфекции помещений.

Прионы

Некоторые белки, обнаруженные в клетках центральной нервной системы человека и животных, могут существовать в аномальных инфекционных формах, называемых «прионами». Прионы обладают многими характеристиками вирусов и могут вызывать смертельные заболевания. В 2004 году EPA определило, что прионы считаются вредными организмами согласно FIFRA (PDF), и что продукты, используемые для борьбы с прионами, подлежат регулированию EPA.

Сибирская язва

Биологические агенты, такие как споры Bacillus anthracis , могут создавать угрозу общественному здоровью и национальной безопасности. EPA имеет право выдавать чрезвычайные исключения для пестицидов для использования в усилиях по обеззараживанию спор сибирской язвы.

См. Также:

Борьба с вредителями и болезнями сада с использованием естественной среды обитания

Органический подход к борьбе с вредителями и болезнями может быть безопасным и эффективным.

НАСЕКОМЫЕ Вредители и патогены растений — это вызов для каждого садовода, и соблазн уничтожить их велик. Мы призываем вас сопротивляться желанию заполучить арсенал химического оружия. В краткосрочной перспективе они могут обеспечить быстрый нокдаун атакующим, но они также могут убить полезные организмы. В долгосрочной перспективе вы подвергаете себя и окружающую среду воздействию токсичных химикатов и рискуете нарушить естественную экосистему своего сада. Учитывая все обстоятельства, органический подход и безопаснее, и эффективнее.

Ваш сад — это экосистема

Органические методы борьбы с вредителями и болезнями означают более здоровый сад для вас, ваших растений и насекомых, птиц и животных вокруг вас. Органические средства борьбы с вредителями не пытаются уничтожить всех насекомых. Фактически, подавляющее большинство (95 процентов) насекомых являются доброкачественными или полезными.

Вместо этого органический подход требует, чтобы вы проводили немного больше времени в своем саду, особенно тщательно ухаживали за своими растениями и следили за ранними признаками нападения насекомых или симптомами болезней.Как садовники, мы можем научиться терпеть некоторые повреждения наших растений и использовать их как сигнал о том, что нашим растениям может потребоваться больше внимания.

Насекомые играют важную роль в саду. Не каждое насекомое — враг. Некоторые из них являются опылителями, некоторые разрушают органические вещества, а некоторые — полезными хищниками, которые питаются настоящими врагами. Вы хотите иметь возможность идентифицировать своих друзей и врагов, а затем подбадривать друзей и расстраивать врагов. Доступны эффективные и подходящие решения, такие как физические барьеры, ловушки и определенные биологические агенты, чтобы помочь вам в ваших усилиях по защите вашего сада и в то же время поддерживать здоровую естественную окружающую среду.

Уход за растениями

Насекомых и болезней привлекают стрессовые, поврежденные или иным образом нездоровые растения, поэтому ключом к профилактическому контролю является тщательный уход за вашими растениями. Это означает, что нужно уделять им пристальное внимание и создавать условия, необходимые для здорового и энергичного роста.

Выращивайте растения на здоровой почве. Добавляйте органические вещества в свой сад каждый год, чтобы улучшить уровень питательных веществ, структуру почвы и водоудерживающую способность. Убедитесь, что ваши растения получают воду и питательные вещества, в которых они нуждаются, при необходимости добавляйте органические удобрения.Не заставляйте растения бороться за воду и питательные вещества. Контролируйте сорняки с помощью мульчи, например, ландшафтной ткани или пластика, и возьмите за привычку вырывать несколько сорняков каждый раз, когда вы посещаете сад. Прорежьте саженцы, чтобы они не были перенаселены и между ними была хорошая циркуляция воздуха; проверьте пакеты с семенами на предмет инструкций по прореживанию.

Сделайте ежегодную уборку сада частью своей повседневной жизни. Оставлять старые кабачки, помидоры и подобный мусор в вашем саду после завершения сбора урожая — все равно что расстелить приветственный коврик для вредителей и болезнетворных микроорганизмов.Многие насекомые зимуют в таком мусоре, и следующей весной они начнут грызть ваши растения. Многие патогены растений также живут в почве круглый год.

Удалите и утилизируйте все больные или зараженные растения. Переместите другой мусор в почву или положите его в компостную кучу. Разрыхлите почву вилкой или лопатой, чтобы оставшиеся яйца, личинки или куколки подверглись воздействию птиц и низких температур. Подстригите или удалите сорняки вокруг своего сада, так как они также могут служить убежищем для насекомых-вредителей.

Чередуйте посевы. Многие насекомые и болезнетворные организмы зимуют в почве рядом с растениями-хозяевами. Если вы выращиваете то же растение (или родственное) на том же месте в следующем году, вы дадите этим вредителям большую фору. Севооборот может уменьшить ущерб, наносимый насекомыми, и свести к минимуму воздействие болезнетворных организмов, переносимых почвой. Подождите не менее двух лет, прежде чем сажать те же или родственные культуры, такие как брокколи и цветная капуста, на одном и том же месте. Брассика, картофель, помидоры и лук особенно уязвимы для болезней, если их сажать на одном и том же месте год за годом.

Севооборот также помогает поддерживать баланс питательных веществ в почве. После первого года посадки тяжелых кормушек, таких как помидоры и салат, могут последовать бобовые, такие как горох и фасоль, которые фактически возвращают в почву некоторое количество азота. На третий год вы можете дать почве «отдохнуть», посадив легкие кормушки, такие как морковь или свекла.

Поощряйте разнообразие: Если вы разместите небольшие группы растений по всему саду, вместо того, чтобы сажать весь свой картофель, скажем, в одном месте, вредителям будет труднее собраться на всем участке.Пересадка трав и цветов — еще один эффективный способ защитить ваш сад. Некоторые растения, такие как бархатцы и настурции, похоже, отпугивают насекомых-вредителей. Другие, такие как укроп, мята и фенхель, привлекают полезных насекомых, которые охотятся на садовых вредителей. Добавление некоторых из этих растений в ваш огород будет способствовать созданию более разнообразной и естественно здоровой экосистемы.

Дополнительная информация: Companion Planting

Посадка по времени: Насекомые обычно появляются примерно в одно и то же время каждый год, поэтому вы можете попытаться спланировать посевы, чтобы избежать самых тяжелых стадий кормления. Ведите записи, чтобы ознакомиться с этими закономерностями в вашем регионе и микроклимате.

Устойчивые сорта: Определенные сорта или культурные сорта демонстрируют сильную естественную устойчивость к вредителям и / или болезням. Селекционеры также отбирают растения по характеристикам устойчивости к болезням и вредителям. Пакеты с семенами и этикетки растений обычно указывают на эти желательные качества.

Начни с профилактики

• Выбирайте устойчивые к болезням сорта. Многие декоративные растения и овощи доказали свою устойчивость к таким заболеваниям, как язва, плесень и ржавчина.
• Не перегружайте свои растения. Хорошая циркуляция воздуха предотвращает влажность, которая способствует росту грибков и других болезнетворных организмов.
• Следите за уровнем влажности. Обратите внимание, если почва слишком влажная или слишком сухая, и исправьте эти условия. Старайтесь, чтобы листва оставалась сухой.
• Практика севооборота. Насекомые и возбудители болезней могут сохраняться в почве от сезона к сезону. Перемещение из года в год восприимчивых культур — отличное профилактическое средство.
• Осмотрите свои растения. Решайте проблемы до того, как они выйдут из-под контроля. Удалите и уничтожьте все фрукты или листву, которые, по вашему мнению, могут быть больными.
• Будьте санитарными. Люди являются эффективными, если невиновными, распространителями болезней растений. Патогены могут распространяться через вашу обувь, руки и одежду. Мойте руки до и после работы с растениями и чистите одежду, если считаете, что контактировали с больными растениями.
• Очистите инструменты. Почва, прилипшая к инструментам, может содержать болезнетворные организмы. Точно так же вычистите кастрюли и квартиры перед их повторным использованием. 10-процентный раствор отбеливателя (1 часть отбеливателя на девять частей воды) является хорошим дезинфицирующим средством.

Подпишитесь на электронную почту

Узнавайте о лучших предложениях, новых продуктах и ​​советах по уходу за садом.

Химическая борьба с вредителями — обзор

9.7 Защита растений

Официальная позиция правительства в отношении использования химикатов для защиты растений заключается в минимизации их использования (Pesticide Forum, 2000).Концепция ICM, которая стремится использовать методы культурного контроля там, где возникают возможности, и уменьшить зависимость от химического контроля, во многом соответствует этой политике. Поэтому многие публикации, буклеты и веб-сайт MAFF (теперь DEFRA) продвигают ICM как систему ведения сельского хозяйства, которая будет выполнять многие из их задач, и ICM включен в качестве одного из показателей устойчивости.

История сельскохозяйственного производства неразрывно связана с борьбой с сорняками, вредителями и болезнями в практике растениеводства.Нет сомнений в том, что для выращивания стабильно высокоурожайных и высококачественных культур необходимо использование пестицидов. Хотя методы органического производства представляют собой жизнеспособную альтернативу, достигаемые урожаи ниже, а качество продукции, как правило, гораздо более изменчиво. Таким образом, цель системы ICM состоит в том, чтобы использовать методы контроля культур, которые, как известно, снизить количество вредителей на сельскохозяйственных культурах, а затем использовать химические вещества для защиты растений в качестве последнего средства. Прекрасным примером этого подхода является создание тонкого и прочного посевного ложа для зерновых и других малосемянных культур, которое ограничивает перемещение слизней в поверхностных горизонтах почвы, куда помещаются семена.Однако следует отметить, что методы контроля культур не всегда эффективны в обеспечении достаточной защиты урожая. В обсуждаемом севообороте основной проблемой вредителей было нападение фриттовой мухи на зерновые культуры, посаженные сразу после травяного лей. Несмотря на то, что ранняя вспашка и оставление периода в шесть недель до посева озимой пшеницы снизили атаку фриттовой мухи на проросшие растения, все же произошло значительное сокращение количества растений и конечной урожайности. В этой ситуации единственным другим вариантом было бы опрыскивание химикатом для защиты растений, чтобы предотвратить повреждение фриттой мухой.

Хотя было заявлено, что севообороты являются краеугольным камнем ICM, не может быть никаких сомнений в том, что выбор сорта, выбранного для выращивания, является неотъемлемой частью философии. Если целью является сокращение применения химикатов для защиты растений, отправной точкой должен быть выбор сортов, устойчивых к болезням, из рекомендованных NIAB списков. Следующим важным шагом в реализации политики защиты растений является правильное определение и оценка проблемы с вредителями.Это было признано требованием всех консультантов, рекомендующих средства защиты растений и удобрения, иметь Сертификат компетентности BASIS и Сертификат удобрения FACTS соответственно, чтобы соответствовать критериям Схемы гарантированного производства свежей продукции и гарантированного комбинирования культур. С декабря 2000 года интегрированное управление растениеводством было включено в качестве неотъемлемой части сертификата BASIS, чтобы гарантировать, что все консультанты компетентны в реализации политики ICM на ферме.

Следующим шагом после правильной идентификации конкретного вредного организма является попытка оценить серьезность проблемы и необходимость корректирующих действий или предотвращения.Пороговые значения для вредителей и болезней были успешно использованы. Например, пороговое значение для пыльцевого жука на масличном рапсе составляет 15 на растение при формировании цветочных бутонов. Хотя некоторые могут счесть это профилактическим, использование моделей прогнозирования для обоснования применения определенных продуктов все же может быть рекомендовано в системе ICM. Система прогнозирования, основанная на уловах тли, координируемая экспериментальной станцией Brooms Barn, является хорошим примером того, как простой мониторинг и прогноз могут быть неоценимыми инструментами для прогнозирования вероятного вторжения тли на сахарную свеклу, а затем путем контроля их сокращения. воздействие желтого вируса.

После того, как потребность в продукте защиты растений была обоснована, выбор продукта, нормы расхода и времени — все это очень важные решения, которые необходимо принять. Выбор химического вещества для защиты растений будет зависеть не только от его способности бороться с вредителями, но и от его экологического профиля. Могут быть приняты во внимание такие свойства, как легкость выщелачивания химического вещества в грунтовые воды, стойкость в окружающей среде, летучесть и воздействие на нецелевые организмы. Наиболее известным примером является использование пиримикарба для борьбы с тлей, поскольку он не токсичен для других полезных беспозвоночных, таких как жужелицы, божьи коровки и пчелы, тогда как более дешевые альтернативные пиретроиды токсичны для этих организмов.

Комплексное управление урожаем также уделяет большое внимание обучению операторов всем аспектам работы, выполняемой на ферме. Область применения пестицидов является прекрасной иллюстрацией: оператор опрыскивателя должен иметь сертификат PA2A, выданный Национальным советом по квалификационным испытаниям, чтобы продемонстрировать профессиональную компетентность в калибровке и эксплуатации распылителя штанги. Потребуется дальнейшее обучение, чтобы понять и соблюдать свод правил безопасного использования пестицидов на фермах, что будет включать в себя проведение оценки рисков для здоровья от использования пестицидов по контролю за веществами, опасными для здоровья (COSHH), до начала работы. .Это будет включать оценку уровня средств индивидуальной защиты, которые оператор опрыскивателя должен носить.

Оператор по опрыскиванию также должен быть знаком с Информационным листом № 16 Управления здравоохранения и безопасности (HSE), Руководство по хранению пестицидов для фермеров и других профессиональных пользователей . Также существуют проблемы, связанные с удалением пестицидов, такие как Директива ЕС по подземным водам, которая требует от фермеров иметь специально отведенные участки для удаления пестицидов.Знание опрыскивателя и принципов его работы может снизить риск для оператора и окружающей среды за счет использования закрытых систем подачи для наполнения или форсунок с малым сносом для уменьшения сноса распыления. Сфера защиты растений демонстрирует потребность в хорошо обученной рабочей силе, знакомой с соответствующим законодательством и кодексами практики, а также практическими навыками, необходимыми для выполнения определенных задач в соответствии с принципами ICM.

Методы борьбы с органическими вредителями

Написано Уайеттом Брауном под руководством и рецензией Эйми Ладонски.

В предыдущей колонке мы обсуждали важность и доступные методы создания плодородной почвы с использованием органических методов. Здоровые почвы, которые изобилуют микробами и включают прочную почвенную пищевую сеть, обеспечивают полный профиль питательных веществ и механизмы подавления болезней для наших растений. Этот фактор по сути является отличным стартом для борьбы с широким спектром вредителей, поскольку свободные от стресса растения чрезвычайно устойчивы к заболеваниям. Когда условия выращивания не оптимальны, растения гораздо более подвержены болезням и проблемам с насекомыми.Однако сами по себе здоровые почвы — не единственное оружие, которое используют садоводы для поддержания роста своих растений. Фактически, многие производители могут заметить небольшое количество вредителей среди своих растений, даже когда их почва находится на максимальной производительности. Хотя здоровая почва, безусловно, поможет свести к минимуму угрозу вредителей, определенные факторы в течение вегетационного периода могут по-прежнему негативно влиять на способность наших растений защищаться. Поэтому для производителей важно иметь в своем распоряжении обширный арсенал для борьбы с постоянным натиском факторов окружающей среды на их посевы со стороны матери-природы.

Борьба с вредителями — это разнообразный предмет, который сам по себе может поддерживать садовые колонны в течение всего лета! Для наших читателей важно сузить круг вопросов до широкого обзора тактики борьбы с вредителями, который позволяет производителям создавать санитарные условия выращивания в своих садах.

Комплексная борьба с вредителями

Комплексная борьба с вредителями (IPM) — это экологически сознательный подход к борьбе с насекомыми, сорняками и болезнями. Сосредоточившись на естественных процессах, производители используют методы борьбы с вредителями, начиная с наименее токсичных и постепенно увеличивая потребности в борьбе с вредителями, если проблемы не устраняются.Шесть шагов IPM включают: 1.) Правильная идентификация повреждений и ответственных вредителей. 2.) Знайте свой жизненный цикл и биологию вредителей и растений. 3.) Мониторинг и выборка популяции вредителей. 4.) Установить допустимый порог повреждения. 5.) Выберите подходящую технику управления. 6.) Оцените результаты. Из этих шести важных шагов выбор метода контроля (соответствующего метода управления) для минимизации беспокойства вредителями является ключевым и будет подробно обсуждаться в этой колонке. Эти методы контроля могут быть как профилактическими, так и реактивными, и их можно разбить на четыре тактические категории: культурные, механические и физические, биологические и химические.Эти тактические категории были специально разбиты от наименее опасного для окружающей среды до наиболее вероятного нанесения ущерба биологическим экосистемам.

Культурный контроль

Методы борьбы с культивированием — самые старые методы борьбы с вредителями, и они начинаются с того, как вы, как садовод, ведете садоводческий бизнес. Многие профессиональные садоводы согласны с тем, что методы борьбы с выращиванием растений являются наиболее важными для предотвращения болезней растений.Эти методы направлены на предотвращение и / или сокращение количества насекомых, сорняков и болезней до, во время и после того, как ваши растения были засеяны или пересажены. Методы борьбы в этой категории многочисленны, охватывая такие области, как управление плодородием почвы, сопутствующие посадки, севооборот, выбор видов растений, прополка, методы обрезки и санитарная обработка оборудования и многое другое. Эта запись в столбце никоим образом не является исчерпывающей; Методы культурного контроля исчисляются тысячами в зависимости от окружающей среды, климата, типа почвы и конкретной культуры, и это лишь некоторые из них.

Начинайте с чистого листа, держите его в чистоте, заканчивайте чистым — вот ваш девиз. До или после сеанса в саду убедитесь, что ваша одежда и инструменты были должным образом очищены И продезинфицированы, особенно если вы испытываете проблемы с вредителями во всем саду. Для садовых инструментов промойте всю грязь и почву из садового шланга и дайте высохнуть. Санация инструментов невозможна, если предварительно не очистить рабочие поверхности от мусора. Фермеры имеют в своем распоряжении множество продуктов, доступных им в виде готовых решений в магазинах для садоводов, или они могут изготовить свои собственные за небольшую часть стоимости.Во многих коммерческих дезинфицирующих средствах замечательно то, что они менее агрессивны к металлам, чем некоторые из наших самодельных спреев. Спрей лизол — это коммерческий продукт, который можно найти во многих домах, и он является отличным способом убить патогенные бактериальные, грибковые и вирусные организмы. Домашние средства, включая изопропиловый спирт (IPA), перекись водорода или растворы отбеливателя, являются одними из наиболее популярных домашних смесей для дезинфекции инструментов. Эти ингредиенты можно использовать в виде соуса или хранить в пульверизаторе для длительного использования.Для отбеливателя пользователи должны разбавить раствор до 1 части отбеливателя на 9 частей воды. Показано, что спиртовые растворы наиболее эффективны в диапазоне от 70% IPA до 30% воды. Каждый из этих растворов следует нанести на рабочую поверхность инструмента и дать ему постоять или впитаться в течение 10 минут.

Roguing — это термин, используемый для определения удаления мертвых, больных или зараженных растений из зоны выращивания, и это обязательно! Следует рассмотреть возможность удаления неконтролируемых насекомых, грибков, бактерий, вирусов или фитоплазмы, например, желтой астры.Тяжело больные растения, несомненно, привлекут в этот район вредителей всех видов. Когда растения подвергаются чрезмерному стрессу, они посылают сигналы бедствия, предупреждая другие растения о том, что они подвергаются нападению или умирают. По совпадению, эти сигналы интерпретируются насекомыми и другими вредителями как приглашение к обеденному столу и, как следствие, направляют армию голодных кормушек к ничего не подозревающим здоровым растениям. В тяжелых случаях сапрофиты, микроорганизмы, которые питаются мертвыми или разлагающимися органическими веществами и живут за счет них, начинают преобладать, поскольку умирающие растения пытаются восстановиться.Некоторые из этих сапрофитов являются факультативными, что означает, что они могут питаться как мертвым, так и живым растительным материалом. Если позволить мертвым растениям гнить в вашем саду, это обеспечит среду обитания для множества этих организмов, что подвергнет риску ваши здоровые растения.

По мере развития технологий и растениеводства, наши возможности по выращиванию сортов растений, устойчивых ко многим факторам окружающей среды, насекомым и болезням, тоже. Выбор сорта растений, подходящих для вашей зоны зимостойкости, является первым шагом в борьбе с болезнями.Большая часть штата Южная Дакота расположена в зонах устойчивости растений USDA 5A или ниже. Попытки вырастить растения, не устойчивые к нашему климату, во многих случаях вызовут чрезмерный стресс, если только вы не выращиваете в контролируемой среде, такой как теплица, в помещении или в высоком туннеле. Это включает попытку высаживать растения для теплой погоды на улице до средней даты последнего заморозка. Кроме того, компании по производству семян, которые производят свои семена в климате, аналогичном тому, где вы собираетесь выращивать, могут оказать огромную помощь.Покупка семян у региональной компании, расположенной в Южной Дакоте или на Северных равнинах, была бы гораздо более подходящей для нашего климата, чем компания, производящая семена в южных регионах Соединенных Штатов. Кроме того, благодаря достижениям в селекции растений за тысячелетие производители могут приобретать сорта со встроенной устойчивостью к определенным вредителям и болезням. Многие каталоги семян предупреждают покупателя об этих типах устойчивости в описании растения. Например, сорт томата, который продемонстрировал устойчивость к увяданию Verticillium и Fusarium, будет содержать буквы VF после названия сорта.Наконец, задача покупателя — осматривать зрелые растения перед покупкой их в садовых центрах для посадки в домашних ландшафтах и ​​садах. Выбирайте здоровые на вид растения, свободные от насекомых и болезней, и по возможности покупайте сертифицированные безболезненные растения и семена у надежных продавцов. Если сомневаетесь, не покупайте!

Механические и физические средства контроля

Включение естественных мер борьбы с вредителями в вашу схему выращивания — отличное начало, но в распоряжении производителя есть несколько искусственных способов сдерживания вредителей.Механические и физические меры контроля включают использование физических объектов или устройств для борьбы с вредителями. Эти устройства могут включать в себя несколько различных размеров, типов и разновидностей сеток, барьеров, ограждений, ловушек и мульчи. Этот широкий спектр механизмов может включать в себя ограждение из оленей, проволочную сетку, сетки от насекомых, сетки для птиц, тент, пластиковую мульчу или другие подходящие защитные механизмы для предотвращения проникновения вредителей, нацеленных на ваши растения. Плавающее покрытие рядов из полиэстера — это искусственный продукт, который при правильном использовании обеспечивает защиту от нескольких факторов окружающей среды.Тонкий материал позволяет дождевой воде, солнечному свету и газообмену проникать в ваши посевы, предотвращая при этом потерю тепла и проникновение многих насекомых и микробных патогенов. Физический контроль может также включать отлов и уничтожение вредителей вокруг ваших участков выращивания. Садовые магазины предлагают множество вариантов ловушек, включая, помимо прочего, липкие ловушки, цветные ловушки, феромоновые ловушки, спусковые ловушки, световые ловушки и различные ловушки для варминта, предназначенные для ловли и / или убийства мелких животных.

Биологические средства контроля

Биологические меры контроля используют методы борьбы с вредителями с использованием других организмов и имеют очень мало недостатков по сравнению с химическими веществами. Разнообразие видов в ландшафте может принести много выгод для нашей домашней экосистемы. Несколько хищных и полезных насекомых привлекаются к домашнему ландшафту, когда преобладает обилие видов. Тысячелистник из листьев папоротника ( Achillea filipendulina ) — многолетний травянистый цветок, устойчивый к зонам с 3 по 9, и прекрасное дополнение ландшафта и границ огородов.Эта культура почитается за способность привлекать несколько различных видов хищных насекомых, включая златоглазок ( Chrysopa spp. ), лабиринтов или божьих жуков ( Hippodamia spp. ), журчалок ( Eupeodes spp. ) и ос-паразитов. назвать несколько. Эти хищные насекомые питаются или откладывают яйца насекомых, которые поедают ваши растения, в геометрической прогрессии уменьшая их численность. Профилактические культуры, такие как французские и африканские сорта бархатцев ( Tagetes spp.), выделяют в почву корневой экссудат, который отпугивает нематод, питающихся корнями. Сорт «Сингл Голд» продается как высокоэффективная профилактическая культура для этой цели.

Ловушки — это жертвенная культура, используемая для привлечения насекомых-вредителей к месту их обитания вместо того, чтобы питаться товарными культурами. Есть два основных способа использования ловушек: одни и те же виды и разные виды. Примером ловушечных культур того же вида является использование кабачка Хаббарда ( Cucurbita maxima ) в качестве жертвенной культуры, выращиваемой по периметру товарных культур тыквенных для предотвращения вторжения мотылька тыквенного ( Melittia cucurbitae ).Примером ловушек для различных видов культур является использование подсолнечника ( Helianthus annuus ) для привлечения листоногих клопов ( Leptoglossus spp. ) подальше от ваших томатов.

Агенты биологической борьбы с болезнями растений чаще называют антагонистами. Антагонисты — это полезные микробы, которые заражают поверхности растений несколькими способами. Почвы, изобилующие множеством микробов, могут заражать листья и ткани, когда новые всходы прорываются сквозь почву.Гроверы также могут применять антагонисты в виде опрыскивания для листвы или поливки почвы от продуктов, купленных в магазине. Bacillus subtilis — это встречающаяся в природе бактерия, обнаруженная в почве и желудочно-кишечном тракте крупного рогатого скота и человека, которая показала большие перспективы в борьбе с такими заболеваниями, как мучнистая роса. Эти организмы не вредны для человека, однако было показано, что некоторые антагонисты, такие как штамм aizawai Bacillus thuringiensis (Bt) , , убивают полезных насекомых, таких как пчелы.Напротив, штамм B. thuringiensis var kurstaki является важным штаммом для борьбы с гусеницами и жуками. Производителям рекомендуется использовать эти продукты как естественный метод борьбы с болезнетворными микроорганизмами, но им следует проявлять должную осмотрительность в отношении исследования методов применения и негативных последствий, которые могут возникнуть в результате их применения.

Химический контроль

Химический контроль — последний вариант борьбы с вредителями. Варианты химического контроля различаются по способу применения и их способности бороться с вредителями.Обязательно следуйте инструкциям на этикетке для надлежащих процедур обращения и используйте необходимые средства индивидуальной защиты (СИЗ) при применении пестицидов. Хотя некоторые смеси могут использоваться в качестве профилактических средств для многих растений, для использования химических веществ, таких как ботанические яды, крайне важно, чтобы пользователь наносил эти вещества только на пораженные растения, а в некоторых случаях только на ту часть растения, которая подвергается воздействию. затронутый. Читателям настоятельно рекомендуется либо приобрести хорошую энциклопедию по органическому садоводству, либо найти в авторитетных интернет-источниках ссылки на дополнительные органические -ициды, поскольку этот список слишком обширен и постоянно меняется, чтобы каталогизировать их все.

Некоторые средства контроля, такие как масло нима, обеспечивают искоренение вредителей из множества царств организмов. При использовании в виде спрея масло нима помогает бороться с грибковыми заболеваниями, такими как мучнистая роса, а также с более чем 200 насекомыми-вредителями. Масло нима — это экстракт дерева нима, который используется в широком спектре не только для борьбы с вредителями растений, но и для предметов домашнего обихода и в медицинских целях. Пищевая диатомитовая земля (DE) — еще один отличный многогранный агент, обеспечивающий многочисленные преимущества для сада и фермы.DE — это порошок, который, как было показано, помогает уберечь растения от слизней, уничтожить мух, контролировать тлю, избавить компостные кучи от личинок, препятствовать привлечению грызунов, увеличить пористость горшечных растений и обеспечить широкий спектр положительных эффектов для здоровья при совместном использовании с домашней птицей и домашним скотом. борьба с глистами и паразитами. DE на самом деле больше механический контроль, чем химический контроль, поскольку его режим работы заключается в разрезании открытых тел насекомых, вызывая смерть от обезвоживания.

Если ничего не помогает, производители могут применить купленный в магазине синтетический пестицид для борьбы со своими вредителями.Обязательно внимательно следуйте инструкциям, так как некоторые из этих химикатов могут быть очень токсичными. У большинства также будет послеуборочный интервал, который указывает, сколько дней нужно ждать, прежде чем урожай снова будет собран. После синтетических аппликаций рекомендуется через пару дней нанести органический «чай». Чай из земляных червей или компостный чай, также известный как активно аэрируемый компостный чай (AACT), являются отличными инокулянтами для восстановления здоровья микробиома растений после синтетической процедуры.Хотя не все синтетические продукты убивают микробы, некоторые созданы специально для этого. Именно поэтому мы должны обеспечить восстановление популяций полезных микробов сразу после того, как наш синтетический продукт сделает свою работу. Инструкции по приготовлению чая будут рассмотрены в следующих столбцах, но читатели могут начать изучение этой темы, не выходя из дома, с помощью простого поиска в Интернете.

болезней растений и насекомых-вредителей — новые направления биологических исследований в сельском хозяйстве

Ущерб растениям, вызванный конкуренцией со стороны сорняков и других вредителей, включая вирусы, бактерии, грибки и насекомых, значительно снижает их продуктивность и в некоторых случаях может полностью уничтожить обрезать.Сегодня надежные урожаи сельскохозяйственных культур достигаются за счет использования устойчивых к болезням сортов, методов биологической борьбы и применения пестицидов для борьбы с болезнями растений, насекомыми, сорняками и другими вредителями. В 1983 году 1,3 миллиарда долларов было потрачено на пестициды, исключая гербициды, для защиты и ограничения ущерба урожаю от болезней растений, нематод и насекомых. Потенциальные потери урожая при отсутствии использования пестицидов намного превышают это значение.

В течение примерно 100 лет селекция на устойчивость к болезням была важным компонентом продуктивности сельского хозяйства во всем мире.Но успехи, достигнутые селекцией растений, во многом эмпирически и могут быть эфемерными. То есть из-за отсутствия базовой информации о функции генов устойчивости исследования часто носят случайный, а не целенаправленный характер. Кроме того, любые результаты могут быть недолговечными из-за меняющейся природы патогенов и других вредителей по мере того, как новая генетическая информация вводится в сложные агроэкологические системы.

Прекрасным примером воздействия генетических изменений является признак стерильности пыльцы, выведенной у большинства основных сортов кукурузы, чтобы помочь в производстве гибридных семян.Растения, содержащие цитоплазму Texas (T), переносят этот признак мужской стерильности через цитоплазму; он связан с определенным типом митохондрий. Селекционерам неизвестно, что эти митохондрии также обладают уязвимостью к токсину, продуцируемому патогенным грибом Helminthosporium maydis . Результатом стала эпидемия фитофтороза листьев кукурузы в Северной Америке летом 1970 года.

Методы, использованные при открытии химических пестицидов, также в значительной степени были эмпирическими.При небольшом количестве или отсутствии предварительной информации о способе действия химические вещества проверяются для выбора тех, которые убивают целевое насекомое, грибок или сорняк, но не наносят вред культурным растениям или окружающей среде.

Эмпирические подходы принесли огромные успехи в борьбе с некоторыми вредителями, особенно с сорняками, грибковыми заболеваниями и насекомыми, но борьба продолжается непрерывно, поскольку генетические изменения этих вредителей часто могут восстановить их вирулентность по сравнению с устойчивыми сортами растений или сделать вредителей устойчивыми к пестицид.Чего не хватает в этом очевидно бесконечном цикле восприимчивости и устойчивости, так это четкого понимания как организмов, так и растений, которые они атакуют. По мере увеличения знаний о вредителях — их генетике, биохимии и физиологии, их хозяевах и взаимодействиях между ними — будут разработаны более целенаправленные и более эффективные меры борьбы с вредителями.

В этой главе определяется несколько исследовательских подходов к лучшему пониманию фундаментальных биологических механизмов, которые могут быть использованы для борьбы с патогенами растений и насекомыми.Молекулярная биология предлагает новые методы выделения и изучения действия генов. Существование восприимчивых и устойчивых растений-хозяев, а также вирулентных и авирулентных патогенов можно использовать для идентификации и выделения генов, контролирующих взаимодействия между хозяином и патогеном. Изучение тонкой структуры этих генов может привести к разгадке биохимических взаимодействий, которые происходят между двумя организмами, и к регуляции этих генов в патогене и в тканях растения.В будущем должно появиться возможность улучшить методы и возможности для передачи желательных признаков устойчивости культурным растениям и, наоборот, создать патогены, которые будут вирулентны против отдельных сорняков или членистоногих-вредителей. Углубленное понимание нейробиологии насекомых, а также химии и действия модулирующих веществ, таких как эндокринные гормоны, регулирующие метаморфоз, диапаузу и размножение, откроет новые возможности для борьбы с насекомыми-вредителями, нарушая их физиологию и поведение на критических этапах жизненного цикла. .

Молекулярные основы взаимодействия растений с патогенами

Существование чувствительных и устойчивых сортов подразумевает специфичность в отношении болезней растений. Одним из объяснений этой высокой специфичности является механизм «узнавания» между патогеном и хозяином. Понимание молекулярных основ, которые определяют эту специфичность в распознавании или способности патогена изменять метаболизм хозяина, должно дать новые, окончательные и более эффективные способы предотвращения атак на культурные растения или смягчения симптомов болезни.

Основываясь на нашем текущем ограниченном понимании типов взаимодействий, которые происходят между растениями-хозяевами и патогенами, задействованные механизмы разнообразны и сложны. Теоретически задействованы как минимум два критерия. Первое — признание. Как у хозяина, так и у паразита могут быть предварительно сформированные молекулы, которые могут взаимодействовать. Во-вторых, у хозяина или патогена должны быть метаболические изменения, которые запускаются на начальном этапе взаимодействия. Генетические мутации либо у хозяина, либо у патогена могут изменить специфичность молекулярных взаимодействий или их способность запускать метаболические изменения.

Ниже представлены обсуждения исследований, направленных на возможные механизмы распознавания между хозяином и патогеном, а также метаболические изменения, вызывающие симптомы болезни.

Молекулярные детерминанты устойчивости и восприимчивости

Широко распространено мнение, что некоторые формы устойчивости к грибковым и бактериальным патогенам являются результатом способности растения-хозяина синтезировать химические вещества, подавляющие рост и развитие патогена. Во время заражения патогеном активируются метаболические пути в растении, что приводит к детектируемому биосинтезу ингибиторов.Основной класс ингибиторов, называемых фитоалексинами, — это в первую очередь низкомолекулярные вторичные метаболиты растений, которые обладают широким спектром активности против грибов и, в меньшей степени, бактерий. За последние два десятилетия было идентифицировано более 100 фитоалексинов. Однако индукция биосинтеза фитоалексинов не соответствует специфичности, присущей большинству патогенов конкретному сорту. Например, синтез фитоалексина может быть индуцирован абиотическими агентами, такими как ранение или другие стрессовые состояния, как у устойчивых, так и у восприимчивых растений.Фитоалексины могут быть токсичными как для вирулентных, так и для авирулентных патогенов. Похоже, что синтез фитоалексина может быть общим неспецифическим типом активной резистентности.

Альтернативный подход, исследование восприимчивости, выявил механизмы, которые показывают высокую степень специфичности. Многие патогены обладают специфическими агентами вирулентности, такими как токсины или ферменты, которые определяют ход событий у восприимчивых растений. За последние пять лет было химически охарактеризовано шесть токсинов, специфичных для хозяина или селективных для хозяина.Эти токсины поражают только восприимчивые сорта и продуцируются только определенными патогенами, которые могут атаковать те же самые восприимчивые сорта. Одним из хорошо изученных примеров является токсин, продуцируемый упомянутым ранее грибком Helminthosporium maydis . Токсин H. maydis нарушает выработку энергии в чувствительных митохондриях, которые характеризуют Т-цитоплазму кукурузы. Нормальные митохондрии устойчивы и не подвержены действию токсина, потому что у них явно отсутствует рецепторный участок для него.

Генетическая специфичность также существует для устойчивости и восприимчивости к вирусам растений, но нет информации о том, как действуют такие гены. В отношении вирусов растений термин «устойчивость» используется довольно свободно. Часто учитывается только появление симптомов болезни. Таким образом, растение, которое поддерживает репликацию вируса, но не проявляет никаких симптомов, считается устойчивым, потому что это внешне кажется таковым. Вернее, это растение следует назвать толерантным.

Недавние наблюдения показывают, что один тип устойчивости может включать способность вирусов распространяться от клетки к клетке в своем хозяине.Континуум ответов варьируется от быстрого и полного заражения вирусом всего растения до медленного вторжения и до обстоятельств, когда вирус не может распространяться из инфицированной клетки, даже если он может хорошо там реплицироваться. Накапливающиеся данные указывают на то, что вирусы индуцируют синтез белков, необходимых для перемещения вирусов от клетки к клетке. Однако хозяин, в зависимости от своего генотипа, может каким-то образом вмешиваться в этот белок. Хотя этот процесс плохо изучен, отчасти он может быть основой устойчивости растений к вирусам.

В некотором смысле вирусы можно рассматривать как пакеты генов; они состоят в основном из РНК или ДНК и могут реплицироваться только в благоприятной среде клетки-хозяина. Исследования взаимодействий между жизненно важными РНК или ДНК и генами в клетке-хозяине могут привести не только к пониманию того, как функционируют вирусы, но и к развитию вирусов как переносчиков генов для генной инженерии.

Улучшение понимания основных концепций, контролирующих устойчивость и восприимчивость, будет результатом исследований, основанных на взаимосвязанных подходах к анализу генетики этих признаков, генных продуктов, структуры генов и методов, которые позволят их переносить между организмы.

Генетика

Непрерывные селекционные исследования и генетический анализ признаков устойчивости у растений-хозяев и признаков вирулентности патогенов обеспечивают экспериментальные системы, необходимые для выделения и определения свойств распознающих молекул, участвующих в восприимчивости или активной устойчивости, таких как биосинтез фитоалексина.

Существуют изменения одного гена, которые придают устойчивость к патогену, и используются в селекции сельскохозяйственных культур для создания улучшенных сортов. В других случаях, оказывается, что в резистентность вовлечены несколько генов, что затрудняет селекцию сельскохозяйственных культур.Необходимо усилить растущий сбор данных о генетике растений-хозяев и особенно патогенов. Такие данные необходимы для идентификации генов, контролирующих специфичность рецепторных молекул, которые определяют устойчивость или восприимчивость к бактериям, грибам или вирусам. Однако генетический анализ некоторых важных грибковых патогенов будет затруднен, поскольку половое размножение не происходит, а способы генетической реассортации и наследования неизвестны.

В настоящее время инициируются многие генетические подходы.Например, гены одного патогена, ответственные за реакции на болезни при двух бактериальных болезнях пятнистости листьев, соевом ожоге и бактериальном пятне томатов, выделяются и клонируются. Эти методы имеют потенциал для широкого применения.

Генные продукты

Конечным продуктом большинства генов является белок. Существует мало прямых доказательств роли каких-либо конкретных белков в контроле взаимодействий между хозяином и патогеном. Однако можно выдвинуть гипотезу о многих потенциальных кандидатах.По аналогии с животными системами поверхностные молекулы, такие как мембранные гликопротеины, могут взаимодействовать с низкомолекулярными молекулами-посредниками, такими как небольшие углеводы, высвобождаемые из клеточных стенок. Было показано, что экстракты клеточных стенок как от хозяев, так и от патогенов вызывают некоторые реакции устойчивости. Как гидролитические ферменты, высвобождающие углеводные фрагменты из клеточных стенок, так и ферменты, участвующие в биосинтезе токсинов или фитоалексинов, являются генными продуктами, которые могут быть выбраны для изучения.

Необходима дополнительная базовая информация о клеточных взаимодействиях между хозяином и патогеном во время начала реакций резистентности.Например, точные механизмы воздействия фитоалексинов на патогены неизвестны и требуют активного изучения. Необходимо выяснить метаболические пути биосинтеза фитоалексинов и идентифицировать другие соединения, связанные с устойчивостью. Регуляция и координированный синтез ферментов, участвующих в этих путях, должны быть подробно описаны.

Кроме того, требует дальнейшего изучения феномен приобретенной устойчивости растений. Устойчивость может быть локализованной или возникать по всему растению.Системное сопротивление, однако, может иметь более практическое значение. Это явление может появиться после заражения растения-хозяина авирулентным штаммом бактериального, грибкового или жизненно важного патогена. Это воздействие каким-то образом вызывает свойства устойчивости, так что, когда растение впоследствии подвергается заражению одним или несколькими патогенными штаммами, оно будет сопротивляться инфекции или проявлять только легкие симптомы заболевания.

Приобретенная устойчивость наиболее активно изучается с использованием Pseudomonas solanacearum , некоторые штаммы которого вызывают увядание и гниль стебля табака, имбиря, картофеля, томатов и бананов.Другие авирулентные штаммы вызывают только резистентность. Экспериментальный подход заключается в поиске мутантов авирулентных штаммов, не способных вызвать приобретенную устойчивость. Сравнение библиотек генов активных и неактивных мутантов может привести к идентификации генов и генных продуктов, ответственных за запуск приобретенной устойчивости.

Структура гена

После того, как гены и генные продукты идентифицированы, можно изменить их активность, изменив структуру самого гена.Инструменты молекулярной генетики можно использовать для изучения как структуры, так и активности генов патогенов на вирулентность и авирулентность, а также генов хозяина на устойчивость и восприимчивость. Некоторый прогресс был недавно достигнут с бактериальными патогенами, особенно в характеристике некоторых факторов вирулентности, таких как пектолитические ферменты. Однако большая часть базовой информации о молекулярной биологии грибковых патогенов еще предстоит получить.

Функции белков, кодируемых жизненно важными геномами, также должны быть установлены, чтобы помочь в понимании их возможной роли в репликации и патогенезе.

Теперь возможно выделить гены для определенных типов устойчивости, например, для так называемых гиперчувствительных поражений. Например, некоторые виды и сорта растений реагируют на заражение патогеном быстрым некрозом клеток в месте заражения. Гиперчувствительное поражение может эффективно остановить распространение вируса или ограничить распространение бактериального или грибкового патогена. В последних двух случаях возбудитель погибает.

Этот ответ в большинстве случаев контролируется одним доминантным геном растения-хозяина.Один из подходов к изучению механизма, контролирующего развитие гиперчувствительного поражения, состоял бы в том, чтобы сначала выделить информационную РНК из инфицированных растений — тех, которые вызывают гиперчувствительный ответ, и тех, которые имеют подавленный гиперчувствительный ответ. МРНК подавленных растений можно использовать для получения комплементарной ДНК. Эта комплементарная ДНК должна распознавать и гибридизоваться со всеми мРНК индуцированных растений, за исключением тех, которые участвуют в гиперчувствительном ответе. В принципе, оставшиеся свободные мРНК можно затем использовать для исследования библиотеки генов гиперчувствительного растения на предмет гена, с которым они могут гибридизоваться.Этот ген должен быть ответственным за возникновение гиперчувствительного поражения.

Перенос гена

Конечной целью обсуждаемых в этом разделе исследований по генетике, генным продуктам и структуре гена является рутинный перенос и экспрессия генов устойчивости у сельскохозяйственных растений. Как отмечалось в предыдущей главе о генной инженерии, некоторые бактериальные и жизненно важные патогены могут быть разработаны как подходящие носители для переноса генов в растения-хозяева. Текущие и перспективные векторы используют естественные тесные ассоциации между микроорганизмами и растениями, как патогенные, так и полезные.Необходимы значительные усилия для идентификации и получения подходящих векторов в дополнение к одному успешному вектору, плазмиде Agrobacterium Ti, который можно использовать в некоторых двудольных растениях.

Методы, необходимые для манипулирования векторами, доступны и, вероятно, будут доработаны и улучшены в течение следующих нескольких лет. К сожалению, отсутствие знаний об основах биологии растений, а также о функциях, передаче и экспрессии генов ограничивает прогресс в этой области.

Молекулярная основа клеточного повреждения у восприимчивых хозяев

Хотя может показаться, что исследование клеточного повреждения и симптомов заболевания является подгруппой ранее обсуждавшихся исследований устойчивости и восприимчивости, его цель различна, но имеет не менее важное значение. Акцент исследований в этой области даст представление о биохимических механизмах, которые приводят к повреждению клеток или заболеванию после успешной патогенной инвазии. Пока нет четкого объяснения того, как основные симптомы, такие как пожелтение и потеря хлорофилла при хлорозе или опухоли, галлы и морфологические изменения, вызванные нарушением роста клеток, индуцируются после того, как вирулентный патоген закрепляется в ткани.Если биохимические характеристики известны, возможно, облегчить симптомы или предотвратить повреждение урожая непосредственно путем лечения. Малоизученный феномен естественной толерантности к болезням свидетельствует о возможности такого лечения. Действительно, изучение естественной толерантности может быть ценным руководством для разработки признаков защиты от болезней для улучшения сельскохозяйственных культур.

Легко наблюдаемые симптомы болезни, такие как хлороз, некроз и нарушения роста клеток, могут иметь множество различных причин.Следовательно, невозможно добиться прогресса в отношении таких общих симптомов болезни без каких-либо указаний на типы патогенов. Некоторые исследовательские подходы обещают установить общие научные принципы взаимодействия хозяина и патогена.

Механизм действия токсинов

Исследования последнего десятилетия по очистке и структурной характеристике привели к принятию концепции о том, что токсины являются мощными химическими агентами вирулентности при многих важных заболеваниях, вызываемых бактериями и грибами.Химически идентифицировано лишь небольшое количество токсинов. Еще меньше из них имеют постулируемую мишень или рецепторный сайт в клетке-хозяине, как было описано ранее для Helminthosporium maydis . Но даже в этих нескольких случаях неизвестно, как вмешательство в целевой сайт приводит к повреждению клетки. Требуется много дополнительных исследований токсинов — их генетики, таких как наследование между хромосомами и плазмидами; по их химическому строению; о путях биосинтеза патогенов; и от их биохимических эффектов и роли в патогенезе.

Взаимодействия нуклеиновых кислот

Ясно, что простая репликация вируса или вироида в растении не определяет, будет ли это растение больным. Есть много примеров штаммов, которые производят большое количество вируса, но с очень небольшим ущербом для хозяина. С другой стороны, некоторые из наиболее серьезных заболеваний растений вызываются очень редко размножающимися вирусами.

Вирусы с их небольшими геномами имеют слишком мало генетической информации для кодирования множества белков, необходимых для объяснения почти бесконечного числа типов симптомов.Таким образом, кажется вероятным, что взаимодействия между нуклеиновой кислотой патогена и нуклеиновой кислотой хозяина инициируют процесс заболевания. Вироиды, представляющие собой молекулы РНК, не кодирующие белковый продукт, могут вызывать симптомы, похожие на симптомы, вызываемые вирусами. Это подтверждает предположение о том, что вирусы, а также вироиды напрямую взаимодействуют с геномом растения-хозяина.

Полные последовательности нуклеиновых кислот теперь доступны для нескольких вироидов; для сателлитных РНК, которые изменяют симптомы своих вирусов-носителей; и для нескольких вирусов растений.Для некоторых из этих РНК-агентов были созданы полные комплементарные клоны ДНК, которые оказались заразными. Поскольку ДНК технически легче модифицировать, чем РНК, такие клоны ДНК предоставляют возможность вносить сайт-специфические модификации в последовательность нуклеиновой кислоты путем вставки или удаления коротких участков ДНК. Затем можно определить влияние таких изменений на способность возбудителя инфицировать и на вызываемые симптомы.

Используя современные методы, следует идентифицировать нуклеотидные последовательности, ответственные за синдром заболевания.Кроме того, эти комплементарные клоны ДНК также можно использовать в исследованиях гибридизации для определения областей в геноме хозяина, где взаимодействуют хозяин и вирус, сателлитная РНК или последовательности вироидов. По мере увеличения знаний о тонкой структуре генов хозяина будущие исследования должны позволить исследователям определить конкретные гены и процессы, на которые влияет присутствие патогена.

Если сами клоны ДНК не являются инфекционными, клонированная вирусная или вирусная ДНК может быть транскрибирована обратно в РНК с использованием любой из нескольких систем in vitro.Таким образом, сайт-специфические модификации, сделанные в клоне ДНК, можно транскрибировать в РНК, чтобы проверить влияние таких изменений на инфекционность и симптомы заболевания. Таким образом могут быть идентифицированы критические области генома, что поможет понять их функции и, возможно, функции белков, кодируемых вирусами.

Бактериальные взаимодействия

Бактерии, вызывающие заболевания растений, вызывают симптомы, по крайней мере частично, путем выработки различных метаболитов. Идентифицировано относительно немного из этих веществ.Метаболиты включают, но не ограничиваются ими, токсины, полисахариды, пектиновые ферменты и растительные гормоны. Все бактериальные токсины, идентифицированные на сегодняшний день, являются общими токсинами, поражающими широкий спектр растений. Многие из этих растений не считаются видами-хозяевами бактериального патогена, продуцирующего токсин.

Другие бактериальные метаболиты, по-видимому, оказывают специфическое действие на виды растений-хозяев. Бактериальные полисахариды, которые связаны с увяданием растений, могут высвобождаться в количествах, достаточно больших, чтобы закупорить транспорт между растительными клетками, и могут действовать, нарушая функции мембран растительных клеток.Мягкая гниль, например, является результатом действия бактериальных ферментов, которые разрушают цементирующий слой пектина между растительными клетками. Производство растительных гормонов бактериями нарушает баланс эндогенных гормонов в растении-хозяине и может быть частью механизма, приводящего к опухолям желчного пузыря и другим аномальным образованиям.

Молекулярные и генетические основы синтеза этих метаболитов патогенов и основа симптомов, которые они вызывают у растения-хозяина, в значительной степени неизвестны. Однако растет объем знаний о генетике некоторых факторов вирулентности бактерий, определяющих тяжесть заболевания.Например, при коронном галле, который вызывается Agrobacterium , известно, что для патогенности необходимы как бактериальные хромосомные, так и плазмидные гены. Молекулярная генетика коронкового галла является наиболее изученной из всех болезней растений.

В генетическом анализе вирулентности бактерий в настоящее время используются два разных подхода. Один из них — введение транспозонов в вирулентные штаммы бактерий для создания авирулентных мутантов. Транспозон используется в качестве зонда для обнаружения и выделения выключенного гена вирулентности.Клоны ДНК генов вирулентности могут быть использованы для анализа генных продуктов. Второй подход — это молекулярный и генетический анализ известных или предполагаемых детерминант патогенности, таких как компоненты клеточной поверхности, гормоны, токсины и внеклеточные ферменты. Оба подхода являются многообещающими для выяснения биохимических этапов патогенеза. Существует существенная потребность в базовых знаниях о структуре, функциях и регуляции факторов вирулентности патогена, чтобы обеспечить основу для направленной селекции растений и для разработки эффективных индукторов устойчивости растений.

Статус исследования

Важно понимать, что значительный опыт и подготовка в области молекулярной биологии необходимы для многих исследовательских подходов, обсуждаемых в этом разделе отчета. Прогрессу способствуют люди, работающие вместе в группах. Взаимодействие с исследователями из других лабораторий является важным источником интеллектуального стимулирования, а также источником технических знаний.

Инструменты генетики и молекулярной биологии предлагают несколько новых методов для понимания высокоспецифичных взаимодействий между хозяином и патогеном.Изучение молекулярных аспектов патологии растений должно получить высокий приоритет и особое внимание в рамках исследовательских программ ARS по болезням растений.

В настоящее время исследовательские центры ARS проводят относительно небольшую фундаментальную работу в области молекулярной патологии растений. ARS имеет несколько сильных исследовательских программ в области вирусологии и вироидов, но очень мало работы на молекулярном уровне проводится с бактериями или грибами. Единственная лаборатория в Белтсвилле изучает микоплазмы растений.

Для усиления программ по молекулярной основе болезней растений, исследовательские исследования должны подчеркивать:

• Молекулярные основы факторов, которые определяют, приведет ли пара хозяин-патоген к устойчивому или восприимчивому взаимодействию.

• Основные понятия о взаимодействии между хозяином и вторгающимся патогеном, которое приводит к заболеванию. Это должно привести к новым методам предотвращения повреждений от болезней, включая естественную устойчивость растений.

• Передача признаков устойчивости нормально восприимчивым растениям посредством разработки и последующего использования векторных систем, которые позволяют перенос генов между видами растений.

Важно отметить, что очень немногие лаборатории в мире проводили исследования, чтобы понять молекулярные основы болезней растений, от идентификации генов до симптомов болезни.

Модификация микроорганизмов для биологического контроля и удаления органических пестицидов

Опора на химические пестициды, рост устойчивости к пестицидам, особенно у насекомых-вредителей, и потенциал таких сельскохозяйственных химикатов для загрязнения окружающей среды вызывают все большую озабоченность. Поиск путей решения этих проблем привел к большему упору на биологический контроль. Методы биологической борьбы включают использование одного организма для смягчения нежелательных эффектов другого.Два дополнительных подхода: (1) идентификация, биологическая характеристика и генная инженерия микроорганизмов, улучшающих урожай, особенно тех, которые можно применять к семенам или корням для улучшения роста или урожайности; и (2) разработка генно-инженерных микроорганизмов для удаления остатков органических пестицидов, таких как гербициды.

Микробные агенты для биологического контроля

Коммерциализация микроорганизмов для биологического контроля незначительна.Тем не менее, в этой области есть большой потенциал для исследований и разработок. Знание базовой биологии вирусов, бактерий, грибов, нематод, насекомых и сорняков имеет важное значение для выявления и разработки встречающихся в природе антагонистов в качестве агентов биологической борьбы. Сюда входят знания о росте и метаболизме организмов, полученные как в лабораторных, так и в полевых исследованиях. Фундаментальные знания о биологической основе механизма контроля и экологии обоих задействованных организмов необходимы для успешного манипулирования ими в полной мере.

Потребуется взаимодействие между несколькими дисциплинами. Физики почв, метеорологи, специалисты по компьютерному моделированию и химики-аналитики, а также биологи, обладающие опытом в таких областях, как экология, микробиология и генетика, будут вносить существенный вклад. Потенциальные возможности использования патогенов и вредителей против наземных и водных сорняков, а также против патогенов сельскохозяйственных культур, лесных деревьев и декоративных растений огромны. Обычно не предполагается, что биологический контроль полностью заменит химический контроль, но будет дополнять его или интегрироваться с ним.

Борьба с патогенами

Доказанная возможность использования биологического контроля в этой области стимулировала исследования. Бактерия Agrobacterium radiobacter коммерчески используется для предотвращения заражения чувствительных растений родственной бактерией A. tumefaciens , которая вызывает образование опухолевых галлов на многих растениях. Гриб Peniophora gigantea используется для борьбы с другим грибком, Hetero-basidion [= Fomes ] annosum , который вызывает корневую гниль сосен.В обоих этих случаях механизм контроля до конца не изучен, но считается, что он является результатом конкуренции между контрольным микроорганизмом и болезнетворным организмом за специфические участки связывания на растении-хозяине. Также может случиться так, что контрольный организм может вызвать у хозяина реакцию резистентности. В случае A. radiobacter антибиотик агроцин 84, продуцируемый A. radiobacter , был идентифицирован как возможный механизм в этом примере биологической борьбы.

Биологический контроль также иллюстрируется эпифитной бактерией Pseudomonas syringae . Известно, что как патогенные, так и непатогенные штаммы этой бактерии синтезируют зародышевые белки. Когда эти бактерии на поверхности растения уничтожаются обработкой антибиотиками или вытесняются мутантами P. syringae , утратившими способность синтезировать зародышевые белки, растение может переносить охлаждение до -7 ° C без повреждения морозом. Мутантные штаммы были получены как путем мутагенеза с использованием химикатов или ультрафиолетового облучения, так и путем удаления гена белка образования ледяной корки с использованием методов генной инженерии.

Борьба с насекомыми-вредителями

Необходимо разработать альтернативные стратегии борьбы с насекомыми-вредителями, чтобы дополнить химические и биологические подходы, используемые в настоящее время. Некоторый успех был достигнут с Bacillus thuringiensis , коммерчески используемым для биологической борьбы с некоторыми насекомыми. Эта бактерия при проглатывании смертельна для многих насекомых на стадии гусеницы. Бактерия имеет токсичную кристаллическую структуру, которая растворяется в щелочной задней кишке восприимчивых гусениц, что приводит к нарушению пищеварения и гибели.

Использование и генетические манипуляции с патогенными бактериями и вирусами, вызывающими насекомые, представляют собой многообещающий, но относительно недостаточно развитый подход к борьбе с насекомыми. Существует возможность генетического улучшения этих организмов с целью повышения их патогенности либо путем усиления существующих патогенных признаков, либо путем введения желаемых патогенных характеристик.

Необходимо получить базовые знания о потенциально полезных патогенах. Это включает идентификацию патогена и характеристику насекомого-хозяина.Также необходимо изучить специфичность между патогеном и хозяином, а также методы производства и хранения потенциальных патогенов. Затем с помощью этой информации можно исследовать физиологию, биохимию и генетику взаимодействия хозяин-патоген. Более конкретные области исследования включают молекулярные основы таких процессов, как распознавание, вирулентность и токсичность, а также механизмы, регулирующие функцию генов во время этих взаимодействий.

Прогресс в этом направлении исследований очевиден из работы многих лабораторий по всему миру.Микроорганизмы-кандидаты, идентифицированные в ходе этого исследования, включают бакуловирусы и Bacillus thuringiensis . Благодаря недавним разработкам в культуре клеток насекомых, некоторые из фундаментальных процессов, подробно описанных здесь, в принципе, могут быть непосредственно исследованы in vitro с помощью любого из этих микроорганизмов.

Борьба с нематодами

Борьба с нематодами, паразитирующими на растениях, в основном осуществлялась за счет использования химических нематоцидов, многие из которых, как сейчас было показано, вредны для окружающей среды, были прекращены.В некоторых случаях были эффективными меры биологической борьбы с использованием устойчивых сортов растений и ловушек. Урожай-ловушка может стимулировать вылупление яиц нематод, но не поддерживает рост нематод, тем самым сокращая популяции нематод до безвредных уровней.

Требуется больше информации об основной биологии нематод, чтобы обеспечить целенаправленные подходы к борьбе с ними с использованием менее токсичных, специфичных для мишени веществ. Это может включать использование стимуляторов вылупления, которые, по-видимому, производятся растениями и запускают вылупление яиц немароды.Затем растущие нематоды погибают из-за отсутствия подходящего растения-хозяина. Исследования феромонов и гормонов немароды могут привести к разработке методов контроля воспроизводства или развития.

Микроорганизмы для здоровья растений

В последние годы была собрана некоторая информация о почвенных микроорганизмах, в частности, о некоторых бактериях, которые могут улучшить жизнеспособность растений и способствовать повышению урожайности. Механизмы, с помощью которых такие бактерии вызывают эти эффекты, по существу неизвестны, равно как и их отношения с патогенами или другими микроорганизмами в окружающей среде хорошо изучены.Действительно, организмы-кандидаты, подходящие для определенных культур, еще предстоит идентифицировать и охарактеризовать. Такие бактерии вносят желаемую и, возможно, важную микрофлору для оптимального роста растений. Хотя известно, что ряд микрофлоры важен для здоровья человека, о растениях практически ничего не известно на сопоставимой основе.

Было предложено несколько механизмов, описывающих влияние почвенных микроорганизмов на здоровье растений. Полезные микробы могут производить антибиотики, подавляющие рост патогенов, или они могут быть вовлечены в феномен приобретенной устойчивости.Недавние данные свидетельствуют о том, что некоторые бактерии, способствующие росту растений, производят сидерофоры, хелатирующие железо молекулы, которые ограничивают доступность этого важного элемента для патогенов и других членов микрофлоры.

Биологическое разложение органических пестицидов

Своевременное и надлежащее удаление остатков пестицидов в воде и почве является важной и достижимой целью в повседневной практике сельскохозяйственного производства. Теоретически возможно биологическое разложение пестицидов.Например, было установлено, что псевдомонады способны разлагать гербицид 2,4-дихлорфеноксиуксусную кислоту (2,4-D) до безвредных соединений. Однако отсутствие знаний о химии, судьбе продуктов распада и экологии задействованных организмов по-прежнему является препятствием для их использования.

Как удаление отходов сельскохозяйственных побочных продуктов, так и сокращение биомассы в промышленных масштабах находятся в стадии интенсивных исследований. Однако эти процессы пока нереализуемы с коммерческой точки зрения из-за низкой урожайности и проблем с управлением организмом.Эти проблемы можно преодолеть с помощью генно-инженерных организмов, особенно бактерий, которые в настоящее время более поддаются манипуляции, чем другие микроорганизмы.

Статус исследования

Лаборатории ARS входят в число тех, кто способствует прогрессу в биологической борьбе с патогенами растений и насекомыми-вредителями. С повышенным вниманием, ARS может оказаться в авангарде этого исследования. Потенциальная отдача от ARS выходит за рамки контроля над патогенами растений и насекомыми-вредителями; это будет включать разработку общих методологий для переноса генов, клонирования и экспрессии генов с использованием систем микробов и насекомых.Фундаментальные исследования микрофлоры ризосферы также являются областью, которую ARS может усилить.

Существует огромный потенциал для идентификации, развития и применения микроорганизмов, которые могут разлагать остатки пестицидов и другие токсичные отходы. ARS следует расширить свои усилия, некоторые из которых являются образцовыми, в этих областях. Это долгосрочное исследование с высоким риском, требующее междисциплинарной базы, которая уже существует в некоторых местах.

В частности, ARS следует сосредоточить исследования на:

• Изучение и выявление микробных агентов, которые могут контролировать болезни растений и насекомых-вредителей.Кроме того, агентство должно искать обычные генетические технологии или технологии рекомбинантной ДНК, чтобы сделать эти агенты более эффективными;

• Получение дополнительных знаний об основах биологии нематод, патогенных растениями, для разработки новых, непестицидных средств борьбы с нарушением воспроизводства и развития; и

• Разработка уникальных микроорганизмов, которые будут способствовать здоровью растений, и других микроорганизмов, которые можно использовать для детоксикации или уничтожения органических загрязнителей пестицидами.

Молекулярная основа действия пестицидов

Пестициды являются основными инструментами в производстве продуктов питания и клетчатки, а также в поддержании высоких стандартов ветеринарии, здоровья человека и растений.Необходимы более совершенные пестициды с точки зрения экономической эффективности, эффективности, селективности, стойкости, воздействия на окружающую среду и безопасности для домашних животных, людей и растений. Большинство первых пестицидов было обнаружено в промышленных программах, включающих синтез и проверку тысяч синтетических химикатов на предмет безопасных и эффективных молекул. Акцент в текущих открытиях делается на изучение природных химических веществ, производимых растениями и микроорганизмами, например, пиретроидов.Не менее важны исследования молекулярных основ действия пестицидов.

Достижения в исследованиях биорегуляции открывают новые возможности для поиска мишеней ферментов или рецепторов для действия пестицидов. Расширение фундаментальных знаний о функциях и регуляции систем связи в живых организмах позволяет сосредоточить внимание на новых целях и значительно облегчает молекулярный дизайн оптимальных соединений для борьбы с вредителями. Необходимо большее разнообразие в целях для будущих пестицидов, таких как инсектициды, гербициды, нематоциды и фунгициды, чтобы избежать или минимизировать воздействие устойчивости и токсичности пестицидов против нецелевых видов.Восприимчивые и толерантные виды часто различаются только чувствительностью их рецепторного участка к пестицидам или их способности детоксифицировать пестицид.

Четкое определение задействованных механизмов обеспечит основу для следующего поколения улучшенных пестицидов. Новые пестициды, в свою очередь, представляют собой уникальные зонды для исследования клеточных структур, таких как ферменты, рецепторы и мембраны.

Необходимо определить молекулярную основу для метаболической активации и детоксикации. Используя эти базовые знания, генная инженерия может предоставить возможности для модификации рецепторных участков и механизмов детоксикации для повышения безопасности животных и сельскохозяйственных культур.

Статус исследования

Исследования молекулярных основ действия пестицидов проводятся во многих промышленных лабораториях, университетах и ​​ARS. Промышленные лаборатории, как правило, сосредотачиваются на способах действия своих патентованных соединений. Университеты чаще используют пестициды в качестве зондов для физиологических и фармакологических исследований. ARS уделяет большое внимание механизму действия пестицидов. Лаборатория, определяющая новую цель, часто извлекает выгоду из поиска альтернативных агентов, работающих на том же участке или одинаковым образом.

Исследование механизма действия пестицидов требует творческой совместной работы биохимиков, химиков и генетиков с соответствующими приборами и соответствующей средой для стимулирования общения. Такой междисциплинарный подход и необходимый персонал сейчас есть в нескольких лабораториях ARS. ARS следует усилить акцент на молекулярной основе действия пестицидов, используя имеющийся опыт в области физиологии микробов, растений и насекомых, биохимии и химии природных продуктов.Успех этой программы послужит основой для улучшения здоровья животных и снижения потерь урожая во время выращивания и хранения.

Более конкретно, ARS следует выделить:

• Определение молекулярной основы метаболической активации и детоксикации пестицидов;

• Изучение новых целей для селективного действия пестицидов;

• Выявление новых природных химических веществ, важных для регулирования популяций вредных организмов;

• Исследование основ молекулярной биологии векторов для переноса генов и выяснение регуляции генов у насекомых; и

• Продолжение исследований в области генетики насекомых и химии природных продуктов.

Нейробиология насекомых и регулирование развития и размножения

Функциональная отзывчивость насекомого зависит от быстрой химической связи между его собственными клетками, а также между особью и другими насекомыми. Межклеточная коммуникация осуществляется в первую очередь нервной системой через такие вещества, как нейротрансмиттеры, нейрогормоны и нейромодуляторы, а также эндокринной системой через гормоны. Эндокринная система тесно связана с функционированием нервной системы.Общение между людьми осуществляется с помощью летучих химических веществ, называемых феромонами. Их производство и действие опосредуются нервной системой.

Нейробиология насекомых

Функция нервной системы делает ее логическим центром исследований альтернативных средств борьбы с насекомыми, которые потенциально могут иметь значительную избирательность. Однако, прежде чем начинать исследования, необходимо получить основную информацию о функциях нервной системы насекомых, в частности, информацию о нервных процессах, связанных с химической связью.Такой подход — единственный потенциально успешный путь к решению прикладных исследовательских задач. По этой причине ARS должна сделать акцент на фундаментальной нейробиологии насекомых.

Нейробиология насекомых сейчас переживает период экспоненциального роста. Несмотря на то, что нервная система насекомых в течение многих лет использовалась в качестве модели для изучения определенных нейрофизиологических процессов, только недавно начались фундаментальные исследования с использованием современных методов в области нейрохимии, нейроэндокринологии, нейрогенетики и нейрофармакологии нервной системы насекомых.

Например, количество идентифицированных пептидов насекомых с нейрогормональной активностью меньше 20. Только 4 из этих нейрогормонов насекомых были очищены и секвенированы. К ним относятся нейромедиатор / нейромодулятор проктолин, два адипокинетических гормона и пептиды-ускорители сердечной деятельности. Проктолин важен для стимуляции сокращения мышц и вырабатывается совместно с другими нейротрансмиттерами. Адипокинетические гормоны мобилизуют липид для его метаболизма мышцами в полете насекомых, а пептиды-ускорители сердечной деятельности контролируют сердцебиение насекомого.Теперь выясняется, что структура проторацикотропных гормонов, первичных эффекторов метаморфоза насекомых и первого гормона нервного происхождения, описанного для любого животного (1917), наконец решается. Кроме того, был описан новый пептид мозга, регулирующий выработку феромонов, который обещает возродить исследования феромонов.

Изучение этих и еще не открытых гормонов поможет понять физиологию насекомого, его рост и развитие.Такие исследования также определят механизмы, с помощью которых центральная нервная система интегрирует и регулирует эти процессы. Это понимание может позволить ученым в конечном итоге выборочно манипулировать нейроэндокринной системой и, таким образом, контролировать насекомых, изменяя их способность летать, ограничивая метаморфозы или нарушая сексуальное распознавание. Изучение нейрогормонов может не дать немедленного ответа на вопрос о борьбе с насекомыми. Полученные в результате знания, однако, предоставят ученым прочную основу, необходимую для предложения и проведения новых направленных и прикладных исследований по нейронной регуляции роста и развития насекомых.

Главным научным приоритетом нейробиологических исследований насекомых является выяснение механизмов, с помощью которых химическая коммуникация направляет и координирует рост, развитие, гомеостаз и размножение насекомых. Основная информация, которой все еще не хватает, включает идентификацию нервных регуляторов и выяснение их химии, синтеза, секреции и метаболизма.

Другие возможности для борьбы с насекомыми-вредителями включают нейрогормоны бурсикон, диуретический гормон и нейротропный гормон развития яиц.Бурсикон вызывает затвердевание скелета насекомых. Подавление секреции этого гормона может привести к смерти. Манипуляции с диуретическим гормоном, который регулирует водный и солевой баланс, также может привести к смерти из-за ионного дисбаланса и обезвоживания. Секреция нейротропного гормона развития яиц из мозга самок комара стимулируется после приема пищи с кровью. Гормон косвенно заставляет яичник созревать яйцеклетки. Манипуляции с этим репродуктивным гормоном предотвратят развитие нескольких поколений комаров.

Эти гормоны являются примером потенциала в этой области. Чтобы реализовать этот потенциал, необходимо тщательно изучить гормоны на химическом, молекулярном и физиологическом уровнях.

На этом этапе может быть начата крупная исследовательская программа, охватывающая физиологию, биохимию и молекулярную биологию этих регуляторов. Исследования должны включать изучение механизмов коммуникации внутри нервной системы, между органами и системами органов, а также между людьми одного вида.Исследования межорганизменной коммуникации должны подчеркивать нейроэндокринные и нейронные основы этого процесса и соотносить эту коммуникацию с поведенческими паттернами в природе.

Знания, полученные в результате такой фундаментальной программы исследований в области нейробиологии насекомых, могут быть использованы в сочетании с методологиями генной инженерии для исследования базовой молекулярной биологии векторов для переноса генов и выяснения регуляции генов у насекомых. Эти новые технологии могут также помочь в картировании генома насекомых, особенно генов регуляторных пептидов.

Пептиды предлагают исследователям чрезвычайно важное прямое направление исследований; вероятно, все они являются продуктами отдельных генов. Понимание этих продуктов генов или предшественников полипротеинов и их посттрансляционного процессинга в биоактивный пептид имеет важное значение для потенциального контроля над насекомыми. (Посттрансляционный процессинг, который следует за трансляцией РНК, оказывается фундаментальным механизмом, определяющим белковую природу нейросекреции данной клетки.) Нарушение синтеза или обработки нейрогормонов может быть летальным.

Долгосрочной целью этого исследования является изменение нормальной функции нервной системы насекомых, чтобы повлиять на их жизнеспособность. Программа исследований насекомых-патогенов как векторов переноса генов, несомненно, будет важна для достижения этой цели.

Эндокринная регуляция метаморфоза, диапаузы и размножения

Постэмбриональное развитие насекомого включает серию драматических физиологических и биохимических преобразований, кульминацией которых является его появление из куколки как взрослой формы со своей уникальной функцией.Принято считать, что все эти преобразования и связанные с ними метаболические процессы прямо или косвенно находятся под эндокринным контролем, включая производство гормонов нервной тканью. Полная степень роли эндокринной системы полностью не известна, в основном из-за отсутствия знаний об участвующих гормонах, молекулярной основе процессов развития и репродукции, которые контролируются этими гормонами, и механизмах их действия. Прогресс, достигнутый в этой области за последние годы, в основном носит описательный характер.Таким образом, необходимы фундаментальные исследования для идентификации и химической характеристики гормонов насекомых, а также для определения на молекулярном уровне их физиологической функции и механизма действия.

Хотя некоторые гормоны насекомых, такие как сесквитерпеноидные ювенильные гормоны и экдистероиды, интенсивно исследуются, степень их участия в регуляции развития и размножения насекомых только сейчас осознается. Известно, что они существуют как структурные и функциональные семейства молекул, каждое из которых действует в определенное время в течение жизненного цикла насекомого.Множественные функции этих гормонов предоставляют множество возможностей для борьбы с насекомыми. Необходимо существенно больше исследований как в упомянутых выше областях, так и в отношении механизмов их взаимодействия на уровне железы-мишени и контроля межэндокринной обратной связи. Необходимо разработать научные исследования, чтобы показать, как эти гормоны регулируют синтез и секрецию друг друга, способствуя развитию и росту.

Практически неизвестное семейство регуляторов насекомых, контролирующих метаморфоз, диапаузу и размножение, — это пептиды.К настоящему времени идентифицированы лишь некоторые из них, и, как было доказано в случае с позвоночными, существует множество пептидных гормонов, участвующих в контроле эмбриогенеза, постэмбрионального развития, репродукции и гомеостаза. Эти пептиды необходимо охарактеризовать, определить их физиологические функции и выяснить механизмы действия.

Регулирование синтеза, секреции и метаболизма этих гормонов насекомых, будь то пептид, стероид или другая химическая структура, является еще одной относительно неизученной областью исследований, имеющей большое значение и потенциальное применение для борьбы с насекомыми.Было доказано, что секреция этих гормонов точно регулируется, часто в ответ на дискретные сигналы окружающей среды, такие как световой период, температура и стресс. Механизмы, с помощью которых эти сигналы передаются нервной системой, вызывая эндокринный ответ, являются важными областями фундаментальных исследований в нейробиологии насекомых.

Знания о регулировании развития и размножения насекомых применимы к манипуляциям с этими системами для улучшения борьбы с вредителями.Некоторые природные и синтетические химические вещества, в том числе инсектицидные соединения, изменяют рост и развитие, подавляя биосинтез или действие ювенильных гормонов или экдистероидов и управляя возникновением и прекращением диапаузы. Некоторые антибиотики и высокоинсектицидные бензоилфенилмочевины нарушают синтез хитина, необходимого для образования кутикулы или скелета насекомого. Исследования генетики насекомых указывают на возможность выведения стерильных гибридов для использования в борьбе с вредителями.Бактерии и другие микроорганизмы, продуцирующие инсектицидные материалы, и само растение также можно модифицировать путем отбора и генной инженерии, чтобы усилить воздействие естественных токсикантов или питательных сдерживающих факторов при взаимодействии насекомых-вредителей с хозяином. Дальнейшее развитие культур клеток насекомых и векторов для переноса генов у насекомых может позволить оказывать вредное воздействие на популяции вредителей.

Польза от исследований в области нейробиологии насекомых заключается не только в потенциальной борьбе с насекомыми-вредителями.Хотя насекомое представляет собой относительно простую систему структурно, она функционально сложна, как и у позвоночных. Понимание эндокринной системы насекомых приведет к дальнейшему пониманию сходных процессов во всех эукариотических организмах.

Статус исследования

ARS признан во всем мире за разработку метода борьбы с выпуском стерильных насекомых и за исследования генетики насекомых и экдистероидов. Агентство также признано во всем мире за исследования натуральных продуктов, в частности, химии феромонов, а также их применение для развития и размножения насекомых.Этот тип междисциплинарных исследований требует скоординированной команды энтомологов, физиологов, биохимиков и химиков.

В настоящее время ряд лабораторий ARS проводят отличные исследования физиологических и химических аспектов эндокринного контроля над развитием и размножением насекомых. Поддерживая эти существующие программы соответствующими добавками ученых, имеющих опыт в химии белков, базовой биохимии и изучении ядерных и мембранных белков как рецепторов, ARS сможет внести существенный вклад в эту область исследований.

Хотя ARS все активнее участвует в фундаментальных нейробиологических исследованиях насекомых, эта программа не развивается целенаправленно. Хотя большая часть исследовательских навыков, необходимых для основной программы нейробиологии насекомых — химии, нейрофизиологии, поведения, биофизики и физиологии — уже имеется в ARS, дополнительные знания в нейрохимии, химии пептидов и биохимии (механистические аспекты или химическая регуляция) ), и необходимо добавить иммунологию.Как правило, в ARS имеется адекватный инструментарий для этого исследования. Однако аналитическое оборудование необходимо для структурной идентификации пептидов и нейромедиаторов.

Из немногих лабораторий по всему миру, занимающихся нейробиологическими исследованиями насекомых, некоторые становятся центрами передового опыта. Однако сравнительная нехватка таких центров означает, что в настоящее время исследуется относительно немного нейробиологических систем. Таким образом, научные возможности в этой области огромны.К сожалению, нехватка базовой информации привела к тому, что наиболее важные области исследований представляют собой высокий риск и потребуют значительных усилий и ресурсов. Такие исследования высокого риска хорошо подходят для поддерживаемых государством организаций, таких как ARS.

На сегодняшний день междисциплинарной программы по нейробиологии насекомых не существует. У АРС есть возможность создать первую подобную программу. Успех такой программы во многом зависит от централизации исследований в одном месте, предпочтительно рядом с университетом или другим исследовательским институтом, у которого есть сильная программа по нейробиологии.