Резистентность к фунгицидам: причины возникновения, рекомендации эксперта

Резистентность вредного организма к пестициду – это генетически обусловленная устойчивость этого организма к действию пестицида. Выделяют несколько видов резистентности.

Групповая резистентность – устойчивость вредного организма формируется в результате применения одного фунгицида, но при этом распространяется на фунгициды из этого класса с тем же механизмом действия.

Множественная резистентность – устойчивость вредного организма образуется к пестицидам из разных химических классов, которые отличаются по механизму действия, и формируется к каждому из этих препаратов независимым путем.

Перекрестная резистентность – устойчивость организма к двум или нескольким пестицидам из разных химических классов с одинаковым механизмом действия, она образуется в результате интенсивного применения одного или другого препарата.

Приобретенная резистентность – устойчивость вредного организма к пестициду при его систематическом применении, которая формируется посредством отбора генетически устойчивых генотипов популяции грибов.

Природная резистентность вредного организма, которая присуща данному вредному организму еще до того, как применялся какой-то препарат.

Есть и обратное действие резистентности – это свойство называется реверсия резистентности вредного организма к пестицидам, то есть восстановление природной чувствительности вредного организма к пестициду при прекращении его применения.

Более подробно о резистентности к фунгицидам рассказала Мария Сергеевна Гвоздева, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный научный центр биологической защиты растений» (ФГБНУ ФНЦБЗР), в ходе вебинара «Резистентность к фунгицидам: вызов XXI века», прошедшего на платформе «Свое фермерство», на котором присутствовали редакторы «ГлавАгроном».

В статье вы найдете ответы на следующие вопросы:

1. Причины возникновения резистентности к фунгицидам.
2. Риски возникновения устойчивости к фунгицидам у облигатных биотрофных организмов.
3. Результаты, полученные в рамках выполнения гранта РНФ.
4. Рекомендации по эффективному применению фунгицидов.

На практике часто так бывает, что применение фунгицидов не всегда является эффективным методом для борьбы с болезнью, на это есть ряд причин и не всегда это может быть связано с резистентностью фитопатогенов к препарату.

Одна из причин – это приобретение некачественных препаратов у поставщиков. Как правило, подобные препараты продают без свидетельства о государственной регистрации, без установленного состава и могут в последующем привести к проблемам на посевах. Также причиной может быть несоблюдение правил транспортировки и хранения пестицидов.

Следующая причина – это несоблюдение установленных регламентов и правил применения пестицида. Обычно не соблюдают нормы внесения препарата, либо его применяют в нерекомендуемую в фазу, не соблюдают нормы расхода рабочего раствора и другие важные факторы, которые могут повлиять на эффективность.

Также одной из причин может стать снижение чувствительности фитопатогена к действующему веществу.

Ниже представлена информация о фунгицидах, производных триазолов и стробилуринах. Это те препараты, которые наиболее часто применяются на посевах зерновых колосовых культур.

ФУНГИЦИДЫ ПРОИЗВОДНЫЕ ТРИАЗОЛОВ (triazoles):

• дифеноконазол,
• мефентрифлуконазол,
• пропиконазол,
• протиоконазол,
• тебуконазол,
• тетраконазол,
• триадимефон,
• тритиконазол,
• флутриафол,
• ципроконазол,
• эпоксиконазол.

Механизм действия триазолов - это ингибирование биосинтеза стерина. Основной стерин у многих видов грибов это эргостерин. Он играет важную роль в функционировании клеточных мембран, влияет на процесс деления и роста клеток. При попадании фунгицида в фитопатогенный гриб происходит изменение текучести мембраны, нарушается деление клеток и гриб погибает.

ФУНГИЦИДЫ ПРОИЗВОДНЫЕ СТРОБИЛУРИНОВ (strobilurins):

• азоксистробин,
• димоксистробин,
• крезоксим-метил,
• пикоксистробин,
• пираклостробин,
• трифлоксистробин,
• флуоксастробин.

Механизм действия стробилуринов связан с нарушением электронного транспорта в комплексе c III митохондриальной мембраной, что приводит к угнетению клеточного дыхания и к гибели клетки. Также стробилурины активно влияют на спороношение грибов.

В Европе проблемой снижения чувствительности фитопатогенов к фунгицидам занимается комитет по борьбе устойчивости к фунгицидам FRAC.

Комитет FRAC разделил действующие вещества препаратов на несколько групп рисков. Есть действующие вещества с высоким риском развития резистентности, со средним и низким. По данным комитета FRAC, высокий риск снижения эффективности имеют фунгициды, относящиеся, в том числе к аналогам стробилурина.

Средний риск имеют фунгициды, относящиеся к классу аминов, ароматических углеводородов, азолов, карбоновых кислот, амидов, стенилпиролов. И с низким риском – это фунгициды из класса фталимидов, серы, меди и ряда других. Также в мире зарегистрировано более 250 видов фитопатогенных микроорганизмов, которые уже устойчивы к 30 фунгицидам из разных химических классов.

При этом комитет FRAC делит патогены на группы риска. Это также высокий риск развития резистентности, средний риск и низкий риск развития. Возбудители мучнистой росы у злаковых культур обладают высоким риском развития резистентности. Это уже известный факт и в России, и за рубежом. Также церкоспореллез зерновых, септориоз, желтая пятнистость листьев – возбудители этих заболеваний относятся к группе среднего риска. К группе со средним риском относят некоторые виды ржавчинных грибов. Например, белая ржавчина капусты, азиатская ржавчина сои.

Возбудители ржавчины зерновых и других культур, например ржавчина кукурузы, ржавчина кофе или ржавчина груши, относятся к группе с низким риском развития резистентности. Но есть мнение, что ржавчинные грибы ошибочно были отнесены к группе фитопатогенов с низким развитием резистентности, поскольку ржавчинные грибы имеют много сходств с патогенами отнесенными к высокому риску развития резистентности, а именно:

• быстро формируют массовые эпифитотии в благоприятных условиях;
• могут распространяться на большие расстояния;
• имеют короткий жизненный цикл в уредостадии;
• способны экспрессировать мутантные гены.

В России впервые была описана резистентность изолятов ржавчинных грибов к фунгицидам триазолового класса: P. striiformis к триадимефону (Волкова, 2007), P. triticina – к эпоксиконазолу, ципроконазолу, пропиконазолу (Кольбин, 2012), тебуконзолу (Гвоздева, Волкова, 2022).

В России данные исследования по изучению резистентности облигатных биотрофных фитопатогенов зерновых культур проводились в Федеральном научном центре биологической защиты растений на базе лаборатории иммунитета растений к болезням для патосистемы пшеница – возбудитель жёлтой ржавчины.

Галина Владимировна Волкова изучала влияние фунгицида на основе триадимефона на вирулентность и агрессивность популяции возбудителя Puccinia striiformis. Была рассчитана скорость появления резистентных форм патогена. Была разработана и предложена антирезистентная стратегия для фунгицидов с действующим веществом триадимефон.

Также были выполнены исследования бурой ржавчины пшеницы, возбудитель – Puccinia triticina. Установлено, что популяция этого гриба, обработанная химическим фунгицидом на основе однокомпонентного препарата тебуконазола, была охарактеризована как популяция со сниженной чувствительностью к этому действующему веществу. Было также изучено влияние этого препарата на показатели агрессивности и вирулентности.

Дмитрий Александрович Кольбин, сотрудник лаборатории биологической защиты растений, провел исследование по влиянию фунгицидов на вирулентность популяции также бурой ржавчины пшеницы. Он подобрал четыре фунгицида с различным механизмом действия, часто применяемых в условиях Краснодарского края на посевах пшеницы. Было установлено, что при использовании фунгицида, например, Амистар-Экстра, вирулентность популяции, то есть способность заражать растение-хозяина, снижалась практически в 2,2 раза в сравнении с популяцией, которая не была подвержена обработке.

Тема резистентности является достаточно актуальной и мало изученной как в условиях России, так и мира. В 2023 году команда ученых Федерального научного центра биологической защиты растений подала заявку в Российский научный фонд, которая была поддержана. В рамках этого гранта было выполнено исследование по влиянию фунгицидов – производных триазолов и стробилуринов на патогенность и уровень резистентности популяции Puccinia hordei и Pyrenophora teres, то есть возбудителей карликовой ржавчины и сетчатой пятнистости листьев.

Материалы исследования:

• Амистар Голд, СК (125 г/л азоксистробина + 125 г/л дифеноконазола);
• Амистар Экстра, СК (200 г/л азоксистробина + 80 г/л ципроконазола);
• Балий, КМЭ (120 г/л азоксистробина _ 180 г/л пропиконазола);
• Деларо, КС (175 г/л протиоконазола + 150 г/л трифлоксистробина).

Методы исследований:

• Размножение и накопление биоматериала возбудителя карликовой ржавчины (Анпилогова и др., 2000).
• Выделение чистой культуры возбудителя сетчатой пятнистости, наработка инокулюма гриба, инокуляция растений (Хасанов, 1992; Афанасенко, 1996; Fetch, Steffenson, 1999).
• Определение расового состава популяции возбудителя сетчатой пятнистости с использованием международного набора дифференцирующих сортов (Afanasenko et al., 2009; Dinglasan et al., 2019).
• Оценка реакции поражения растений карликовой ржавчиной по шкале Mains u Jakson (Roelfs et al. 1992).
• Оценка степени поражения растений в процентах по шкале Peterson et al. (Койшибаев, 2012).
• Определение чувствительности возбудителя карликовой ржавчины ячменя к фунгицидам, расчет показателей СД50 и СД95 путем построения пробит регрессии с использованием программного обеспечения Statgraphics 19.

За 100% была принята норма применения, рекомендуемая согласно справочнику пестицидов и агрохимикатов. Было установлено, что при рекомендуемой норме применения эффективность всех изученных фунгицидов была высокая и составляла более 97%. На слайде представлены две фотографии подавления спороношения карликовой ржавчины ячменя озимого, обработанного фунгицидами. Слева – вариант с фунгицидом Деларо, справа – фунгицид Балий.

Под буквой А – контроль без обработки, видны крупные спороносящие пустулы.
Под буквой Б – вариант с применением фунгицидов.

Здесь есть отличие. После обработки препаратом Деларо видны прижженные пустулы, которые не функционируют и больше не спороносят. После обработки препаратом Балий пустулы обесцвечены, на листе есть хлорозы.

Как раз эти цифры и доказывают то, что популяция карликовой ржавчины является высокочувствительной по выбранным фунгицидам. Также было установлено, что при увеличении норм применения фунгицидов снижалась жизнеспособность спор. То есть для каждого варианта жизнеспособность спор при увеличении была в разы ниже в сравнении с контролем. Жизнеспособность спор в контроле была принята за 100%.

Также было установлено изменение длительности латентного периода и длительности споруляции под действием фунгицидов. При увеличении норм применения длительность латентного периода увеличивалась. Это означает, что с момента заражения до момента появления пустул проходило больше времени, чем в контрольном варианте. Было установлено снижение длительности споруляции. То есть с момента раскрытия пустул до прекращения споруляции проходило меньше времени в сравнении с контролем.

Подобные результаты были получены и для сетчатой пятнистости листьев. Но здесь эффективность была несколько ниже, и при рекомендуемой норме биологическая эффективность изученных препаратов снижалась на уровне 85% для всех препаратов.

Отмечалось снижение показателей агрессивности и для этого патогена. В частности, ученые обнаружили угнетение спороношения гриба. Для Pyrenophora teres было установлено снижение средней вирулентности популяции и увеличение количества авирулентных изолятов, когда в лабораторных условиях проводилось повторное внесение препаратов в питательную среду.

Для снижения развития резистентности необходимо:

1. Проводить мониторинг посевов для контроля заболевания и применять фунгициды, когда развитие болезни достигло ЭПВ.
2. Использовать фунгициды в интегрированной системе защиты с рекомендованной нормой применения, обеспечивающей эффективный контроль заболевания, а также фунгициды с различным механизмом действия.
3. Использовать препараты из разных химических классов.

Подобные исследования позволяют выявить изменения патогенности популяции под влиянием фунгицидов и спрогнозировать развитие резистентности, что сделает возможным оперативно скорректировать систему защиты культуры.

Как правильно совмещать биологические и химические препараты при обработке растений?

Мария Гвоздева:
Смотря какие препараты. Если речь идет о фунгицидах, то в одной из наших лабораторий мы проводим исследования по совместимости химических и биологических фунгицидов. Как показывает практика, химические и биологические препараты – совместимы и рекомендованы для применения в баковой смеси. Чтобы применять их без опасения в одну обработку с гербицидами и инсектицидами, нужно прочитать информацию, которую дает сам производитель фунгицидов. Можно обратиться в нашу организацию, чтобы мы провели исследования на совместимость с другими препаратами.

Существуют ли надежные способы диагностики патологии визуально?

Мария Гвоздева:
Визуально болезнь можно определить, только если вы очень «проженный» специалист в этой области. Но на самом деле, даже мы, сотрудники центра, которые регулярно сталкиваются с этими вопросами, не всегда можем с уверенностью сказать о том, что на данном листе за болезнь.

Для точного определения, какое заболевание находится на посевах, желательно обращаться в специализированные организации. Мы, например, собираем пораженные листья растений, забираем их в лабораторию, помещаем во влажную камеру, которая активирует спороношение гриба, и уже под микроскопом диагностируем тзаболевание. То есть заболевание можно определить визуально, если вы хороший специалист, но уверенно говорить не стоит, потому что часто симптомы нескольких болезней настолько близки, что можно ошибиться.

Можно ли обойтись без последствий возникновения резистентных изолятов, если обрабатывать посевы фунгицидами сначала в пониженных нормах применения? 

Мария Гвоздева:
Бывают такие случаи, когда приходят товаропроизводители и применяют фунгициды в нерекомендуемой норме в надежде сэкономить или по другим причинам. Мы не можем с уверенностью сказать о том, что при однократном использовании фунгицидов в пониженной норме будет происходить мутация. Но мы с уверенностью можем сказать, что 50%-ая или пониженная норма применения фунгицидов сработает неэффективно и за счет неэффективности в данной популяции будет отбор низкочувствительных фенотипов. То есть если вы обрабатываете пониженной нормой, вы априори способствуете накоплению низкочувствительных фенотипов гриба, которые в последствии могут стать устойчивыми, и борьба с этим заболеванием будет очень сложной.

К какому классу фунгицидов резистентность возникает чаще всего?

Мария Гвоздева:
Определенного класса нет. Часто это те фунгициды, которые вы применяете чаще, без чередования. Здесь важно соблюдать регламент применения, чередовать между собой фунгициды из различных химических классов различных механизмов действия. В этом случае риск развития резистентности будет ниже.