Биопестицид - Biopesticide

Биопестициды , сокращение от «биологических пестицидов », включают несколько типов вмешательства по борьбе с вредителями: через хищнические, паразитарные или химические связи. Этот термин исторически ассоциировался с биологической борьбой с вредителями и, как следствие, с манипуляциями с живыми организмами. На регулирующие позиции может влиять общественное мнение, а именно:

  • в ЕС биопестициды были определены как «форма пестицидов на основе микроорганизмов или натуральных продуктов».
  • Агентство по охране окружающей среды США заявляет, что они «включают встречающиеся в природе вещества, которые контролируют вредителей (биохимические пестициды), микроорганизмы, которые контролируют вредителей (микробные пестициды), и пестицидные вещества, вырабатываемые растениями, содержащими добавленный генетический материал (встроенные в растения защитные средства) или PIPs».

Их получают из организмов, включая растения, бактерии и другие микробы, грибы, нематоды и т . Д. Они часто являются важными компонентами программ комплексной борьбы с вредителями (IPM) и привлекают большое практическое внимание как заменители синтетических химических средств защиты растений (PPP).

Типы

Биопестициды можно разделить на следующие классы:

  • Микробные пестициды, которые состоят из бактерий, энтомопатогенных грибов или вирусов (и иногда включают метаболиты, производимые бактериями или грибами). Энтомопатогенные нематоды также часто классифицируются как микробные пестициды, хотя они и являются многоклеточными.
  • Химические вещества биологического происхождения. В коммерческом использовании используются четыре группы: пиретрум , ротенон , масло нима и различные эфирные масла - это природные вещества, которые контролируют (или контролируют в случае феромонов ) вредителей и микробные заболевания.
  • Инкорпорированные в растения протекторы (PIP) содержат генетический материал других видов, включенный в их генетический материал ( например, ГМ-культуры ). Их использование вызывает споры, особенно во многих европейских странах.
  • Пестициды RNAi, некоторые из которых являются местными, а некоторые абсорбируются растениями.

Биопестициды обычно не имеют известной функции в фотосинтезе, росте или других основных аспектах физиологии растений. Вместо этого они активны против биологических вредителей. Было идентифицировано множество химических соединений, которые вырабатываются растениями для защиты от вредителей, поэтому их называют антифедантами . Эти материалы представляют собой биоразлагаемые и возобновляемые альтернативы, которые могут быть экономичными для практического использования. Системы органического земледелия используют этот подход к борьбе с вредителями.

РНК

РНК-интерференция изучается на предмет возможного использования в качестве распыляемого инсектицида несколькими компаниями, включая Monsanto, Syngenta и Bayer. Такие спреи не изменяют геном целевого растения. РНК может быть изменена для поддержания ее эффективности по мере того, как виды-мишени развивают устойчивость к исходной. РНК - это относительно хрупкая молекула, которая обычно разлагается в течение нескольких дней или недель после нанесения. По оценкам Monsanto, затраты составляют порядка 5 долларов за акр.

РНКи использовались для борьбы с сорняками, устойчивыми к гербициду Раундап от Monsanto . РНКи, смешанная с силиконовым поверхностно-активным веществом, позволяет молекулам РНК проникать в воздухообменные отверстия на поверхности растения, нарушая работу гена толерантности и воздействуя на него достаточно долго, чтобы гербицид мог действовать. Эта стратегия позволит продолжить использование гербицидов на основе глифосата, но сама по себе не будет способствовать стратегии ротации гербицидов, основанной на чередовании раундапа с другими.

Их можно изготовить с достаточной точностью, чтобы убить одни виды насекомых, не нанося вреда другим. Monsanto также разрабатывает спрей с РНК для уничтожения картофельных жуков. Одна из задач - заставить его оставаться на растении в течение недели, даже если идет дождь. Картофельный жук приобрел устойчивость к более чем 60 обычным инсектицидам.

Monsanto лоббировала Агентство по охране окружающей среды США, чтобы освободить пестицидные продукты RNAi от каких-либо конкретных правил (помимо тех, которые применяются ко всем пестицидам) и освободить от испытаний на токсичность, аллергенность и остаточное воздействие окружающей среды на грызунах. В 2014 году консультативная группа EPA обнаружила мало доказательств риска для людей от употребления РНК.

Однако в 2012 году Австралийский фонд безопасных пищевых продуктов заявил, что триггер РНК, предназначенный для изменения содержания крахмала в пшенице, может влиять на ген фермента печени человека . Сторонники возразили, что РНК, по-видимому, не проходит мимо человеческой слюны или желудочной кислоты. Национальный консультативный совет США по медоносным пчелам сообщил EPA, что использование RNAi поставит естественные системы в «олицетворение риска». Пчеловоды предупредили, что опылители могут пострадать из-за непреднамеренных воздействий и что геномы многих насекомых до сих пор неизвестны. К другим неоцененным рискам относятся экологические (учитывая необходимость постоянного присутствия гербицидов и других применений) и возможное перемещение РНК через границы видов.

Monsanto инвестировала в несколько компаний за свой опыт в области РНК, включая Beeologics (для РНК, убивающей паразитических клещей, поражающих ульи, и для производственных технологий) и Preceres (липидоидные покрытия из наночастиц), а также лицензированные технологии от Alnylam и Tekmira . В 2012 году Syngenta приобрела Devgen, европейского партнера по РНК. Startup Forrest Innovations изучает РНКи как решение проблемы озеленения цитрусовых, которая в 2014 году привела к падению 22 процентов апельсинов во Флориде с деревьев.

Примеры

Bacillus thuringiensis , бактерия, способная вызывать болезни чешуекрылых , жесткокрылых и двукрылых , является хорошо известным примером инсектицида. Токсин B. thuringiensis ( токсин Bt ) был введен непосредственно в растения с помощью генной инженерии . Использование Bt Toxin вызывает особые споры. Его производители заявляют, что он мало влияет на другие организмы и более экологически безопасен, чем синтетические пестициды.

Другие средства борьбы с микробами включают продукты на основе:

Различные природные материалы, включая экстракты грибов и растений, были описаны как биопестициды. Товары в этой категории включают:

  • Насекомых феромоны и другие полухимикаты
  • Продукты брожения, такие как Спиносад ( макроциклический лактон)
  • Хитозан : растение в присутствии этого продукта естественным образом вызывает системную резистентность (ISR), чтобы позволить растению защищаться от болезней, патогенов и вредителей.
  • Биопестициды могут включать натуральные продукты растительного происхождения, в том числе алкалоиды , терпеноиды , фенольные соединения и другие вторичные химические вещества. Известно, что некоторые растительные масла, такие как масло канолы , обладают пестицидными свойствами. Продукты на основе экстрактов растений, таких как чеснок, в настоящее время зарегистрированы в ЕС и других странах.

Приложения

Биопестициды - это биологические агенты или агенты биологического происхождения , которые обычно применяются аналогично химическим пестицидам, но позволяют бороться с вредителями экологически безопасным способом. Эффективная борьба со всеми продуктами для борьбы с вредителями, но особенно с микробными агентами, требует соответствующей рецептуры и применения .

Биопестициды для борьбы с болезнями сельскохозяйственных культур уже зарекомендовали себя на различных культурах. Например, биопестициды уже играют важную роль в борьбе с ложной мучнистой росой. Их преимущества включают: 0-дневный интервал перед сбором урожая (см .: максимальный предел остатков ), возможность использования в условиях умеренного и тяжелого заболевания, а также возможность использования в качестве баковой смеси или в программе ротации с другими зарегистрированными фунгицидами. Поскольку некоторые исследования рынка показывают, что до 20% мировых продаж фунгицидов направлено на борьбу с ложной мучнистой росой , интеграция биофунгицидов в производство винограда имеет существенные преимущества с точки зрения продления срока службы других фунгицидов, особенно тех, которые находятся в уменьшенном количестве. категория риска.

Основная область выращивания биопестицидов - это обработка семян и внесение поправок в почву . Фунгицидные и биофунгицидные обработки семян используются для борьбы с переносящимися через почву грибковыми патогенами, вызывающими гниение семян, их отмирание, корневую гниль и гнили проростков. Их также можно использовать для борьбы с внутренними переносимыми семенами грибковыми патогенами, а также с грибковыми патогенами, находящимися на поверхности семян. Многие биофунгицидные продукты также демонстрируют способность стимулировать защиту растений-хозяев и другие физиологические процессы, которые могут сделать обработанные культуры более устойчивыми к различным биотическим и абиотическим стрессам.

Недостатки

  • Высокая специфичность: может потребоваться точная идентификация вредителя / патогена и использование нескольких продуктов; хотя это также может быть преимуществом, поскольку биопестицид с меньшей вероятностью причинит вред другим видам, чем целевой
  • Часто низкая скорость действий (что делает их непригодными, если вспышка вредителей представляет непосредственную угрозу урожаю)
  • Часто варьирующаяся эффективность из-за влияния различных биотических и абиотических факторов (поскольку некоторые биопестициды являются живыми организмами, которые обеспечивают контроль над вредителями / патогенами путем размножения внутри или поблизости от целевого вредителя / патогена)
  • Живые организмы развиваются и повышают свою устойчивость к биологическим, химическим, физическим или любым другим формам контроля. Если целевая популяция не будет истреблена или сделана неспособной к воспроизводству, выжившая популяция может стать терпимой к любому давлению, что приведет к эволюционной гонке вооружений .
  • Непредвиденные последствия : исследования показали, что биопестициды широкого спектра действия имеют смертельный и несмертельный риск для нецелевых местных опылителей, таких как Melipona quadrifasciata в Бразилии.

Исследование рынка биопестицидов

Рынок сельскохозяйственных биопрепаратов достигнет 19,5 млрд долларов к 2031 году, как прогнозирует компания маркетинговых исследований IDTechEx в отчете «Биостимуляторы и биопестициды 2021-2031: технологии, рынки и прогнозы».

Смотрите также

Рекомендации

Внешние ссылки