Генетический метод

Использование трансгенных растений - новое направление в защите растений от вредителей и болезней. Оно основано на достижении современной теплой инженерии, способной конструировать растения с полезными для человека свойствами: устойчивого к разным факторам и веществам (гербицидам), фитопатогенным микроорганизмам, вирусам, ядовитого для вредителя и т.д. Пищевые продукты, полученные из таких генноизмененных культур, могут иметь улучшенные вкусовые качества, лучше выглядеть и дольше храниться.Трансгенными могут называться те виды растений, в которых успешно функционирует ген (или гены), пересаженные из других видов растений или животных. Генетически модифицированное растение включает в свой геном трансген, экспрессия которого обеспечивает образование нового белка и появление нового признака у трансормированного растения. Идут работы и по использованию генов, кодирующих синтез белков растительной природы (лектинов, ингибиторов амилазы, протеазы, холестерол оксидазы), задерживающих рост насекомых.

В настоящее время в мировой практике достаточно широко возделывают трансгенные растения картофеля, не повреждаемые колорадским жуком. Такое невосприятие картофеля этим вредителем объясняется тем, что в геном картофеля встроен участок ДНК бактерии Bacillusthuringiensis, ответственный за синтез белков, токсичных для этого жука. Bt -растения обеспечивают высокоэффективную борьбу также со стеблевым мотыльком, табачной листоверткой, хлопковой листоверткой, розовым коробчатым червем, хлопковой совкой.

Однако ядовитые Bt-растения, как утверждают некоторые исследователи, сильно влияют на фауну соседних биоценозов. Питаясь тлей с инсектицидных растений, божьи коровки и златоглазки живут вполовину меньше и хуже плодятся. То же с бабочками, паразитическими перепончатокрылыми, хищными мухами: пыльца и нектар ТГ-растений угнетает их популяции. Гибнут насекомые – уходят и хищники. Исчезают и ящерицы, и жабы, и птицы. Защитные, регулирующие силы сходят на нет. Остается появиться устойчивому вредителю… На ТГ-рисе и ТГ-хлопке уже растут популяции устойчивых молей, цикадок и галлиц. Совка начала наращивать устойчивость, прожив на ТГ-кукурузе всего 17 поколений.

Создание и культивирование трансгенных растений внесет существенные изменения в традиционные методы защиты растений. Однако, несмотря на очевидную экономичность новых трансгенных технологий, до настоящего времени мнение о целесообразности их широкого освоения неоднозначно. Недостаточная изученность отдаленных последствий, связанных с возможной опасностью для человека из-за изменения химического состава урожая трансгенных растений (ТР) и для нецелевой биоты – из-за вертикального переноса трансгенов к диким сородичам, а также экономико-социальные и этические причины заставляют ряд стран Западной Европы и Японию, а также Россию воздерживаться от использования трансгенных растений.

Применение биологически активных веществ (БАВ) и их синтетических аналогов. БАВ - это органические вещества разнообразной химической природы, обладающие высокой активностью в очень малых концентрациях и специфичностью действия. К ним относятся регуляторы роста и развития насекомых (РРР) и феромоны насекомых.

В группу регуляторов роста и развития насекомых входят выделенные из природных источников и синтезированные биологически активные вещества, влияющие на гормональную активность насекомых. Они могут действовать в качестве антагонистов гормонов насекомых, либо, влияя на нейроэндокринную систему, изменяют ее функциоанльную активность. Известны несколько групп РРР насекомых: аналоги ювенильных гормонов (ювеноиды) и ингибиторы синтеза хитина (ИСХ).

Аналоги ювенильных гормонов (ювеноиды). Гормонами насекомых называют вещества, выделяемые непосредственно в гемолимфу железами внутренней секреции или эндокринными железами, которые регулируют их рост и развитие. Ювенильные гормоны обнаруживаются у всех насекомых на определенных фазах развития. Особенно велико их содержание на преимагинальных фазах развития. Затем наблюдается снижение их содержания в период прохождения метаморфоза и увеличение во время репродуктивного развития. Основными их функциями является: предотвращение дифференциации тканей и метаморфоза, а также стимулирование в более поздний период (после) метаморфоза процессов репродуктивного развития, особенно образования желтка и развития придаточных желез у самцов. Ювенильные гормоны также принимают участие в проявлении сезонного полиморфизма у тлей и кастового полиморфизма у общественных насекомых.

Известно более 1000 соединений – аналогов ювенильных гормонов. Ювеноиды вызывают у насекомых морфогенетические аномалии: появление промежуточных гусенично-куколочных особей, деформированных куколок, гусениц дополнительного возраста; нарушают эмбриогенез, изменяют плодовитость. Основной принцип использования ювеноидов для подавления вредителей состоит в том, что обработка ими в соответствующий период вызывает у насекомых нарушения в развитии, приводящие их к гибели.

Сдерживают широкое использование аналогов ювенильного гормона вредное влияние на энтомофагов, неполное изучение их санитарно-гигиенического влияния на человека и домашних животных. К сложностям в применении этих соединений относят также асинхронность в развитии насекомых в природных популяциях, тогда как критический период их применения часто составляет 2-3 дня.

К ингибиторам синтеза хитина (ИСХ) относят соединения, блокирующие завершающие этапы синтеза хитина насекомых, процессов линьки, эмриогенеза, а также имеющие стерилизующее действие. Также, как и гормональные препараты, они не вызывают мгновенной гибели, а смертность насекомых обычно отмечается при очередной линьке или позже. В отличие от ювеноидов ИСХ оказывают свое влияние в первую очередь на молодых насекомых, и чувствительность к ним уменьшается с увеличением возраста вредителя. Второй отличительной особенностью является то, что ингибиторы обладают довольно широким спектром действия, однако чувствительность у представителей разных отрядов к препаратам такого типа сильно варьирует. ИСХ обладают овицидным, ларвицидным и стерилизующим действием.

Феромоны насекомых – это летучие БАВ, выделяемые насекомыми в окружающую среду и вызывающие у особей своего вида изменения в развитии или поведении. Наиболее изучены и нашли практическое применение половые феромоны или половые аттрактанты.

Феромоны, продуцируемые самками, служат преимущественно для привлечения самцов. Они действуют как дистантные раздражители и воспринимаются обонятельными рецепторами самцов, расположенными на антеннах. Раздражение этих рецепторов обусловливает специфические рефлекторные реакции, обеспечивающие сближение полов и спаривание. Источниками половых феромонов служат клетки специализированных кожных желез, находящихся на разных участках тела. Половые феромоны выделяются в ничтожно малых количествах (несколько десятков молекул) и воспринимаются особями противоположного на на значительных расстояниях. Так, секрета одной неоплодотворенной самки бывает достаточно для привлечения десятков и даже сотен особей того же вида, находящихся от нее на расстоянии десятков, иногда сотен метров, и даже нескольких километров.

Половые феромоны используют в основном в форме феромонных ловушек различной конструкции, дно которых покрывается тонким слоем долго не высыхающего клея. Развешанные в плодовом саду ловушки с феромоном для яблонной плодожорки (из расчета 1 ловушка на 5 - 6 деревьев) помогают отловить практически всех самцов. В итоге оставшиеся неоплодотворенными самки не дают потомства. Этот метод, получивший название самцового вакуума, наиболее безопасен для человека и отвечает всем экологическим требованиям, предъявляемым к методам, используемым для защиты растений. Однако следует учитывать, что на феромоны реагируют лишь имаго, а вред сельскохозяйственным культурам часто причиняют личики разных возрастов, что ограничивает использование этих веществ как средств защиты растений.

Применение биопрепаратов. Современные биопрепараты, состоящие из живых культур, синтетических аналогов природных веществ и экстрактов метаболитов биологических агентов, имеют преимущественно бактериальное, грибное и вирусное происхождение. Сущностью микробиометода (в отличие от применения традиционных пестицидов) должно стать создание эпизоотий, приводящих к гибели значительной части вредителей, а не стремление к полному уничтожению их популяций. При определенной степени зараженности вредного организма численность популяции снижается ниже уровня экономического порогва вредоносности (ЭПВ).

В практике защиты растений во всем мире наиболее широко применяются препараты (свыше 90%), изготовленные на основе бактерий Bacillus thuringiensis (Bt), имеющих свыше 22 серотипов, продуцирующих различные энтомотоксины. Препараты на основе Bt (битоксибациллин, лепидоцид, лепидобактоцид, бикол и др.) относятся к пестицидам кишечного действия. Типичными последствиями их воздействия на насекомых являются паралич кишечника, прекращение питания, общий паралич и гибель насекомого. Bt эффективен против 400 видов насекомых, особенно листогрызущих.

Для изготовления грибных препаратов используются штаммы Beauveriabassiana (боверин), Verticilliumlecanii (вертициллин), Aschersoniaspp. и др. В отличие от бактерий, грибы непосредственно проникают в тело насекомого через кутикулу (контактное действие). Прорастая на кутикуле, конидии образуют токсины, попадающие в тело насекомого. Ассортимент энтомопатогенных грибных препаратов в РФ ограничен; разрешены к применению только два биопестицида боверин и вертициллин. За рубежом также выпускается ряд энтомопатогенных препаратов на основе энтомофторовых грибов и грибов-дейтеромицетов.

Вирусные препараты относятся к числу наиболее безопасныъ для человека и окружающей среды, но трудны для производства. Они изготавливаются из 4-х групп вирусов: ядерного полиэндроза (ВЯП), цитоплазменногополиэндроза (ВЦП), гранулеза (ВГ), вируса, не образующего включений (ВНВ). Более широко применяют вирусы ядерного полиэндроза и гранулеза.

50. Достоинства и недостатки химических средств защиты растений. Токсичность пестицидов и методы ее оцеки. Факторы, определяющие токсичность пестицидов.

достоинства- Химические средства защиты растений отличаются большой универсальностью - их можно применять против большинства болезней, вредителей и сорных растений на всех сельскохозяйственных культурах и различных угодьях, а также обрабатывать ими теплицы, элеваторы, склады и другие сельскохозяйственные сооружения. Большое значение химические средства защиты растений имеют и для обеззараживания различных материалов и продуктов.

Достаточно эффективным является применение различных агрохимикатов в садоводческом хозяйстве, - химические средства защиты растений позволяют бороться с чрезвычайно опасными вредителями, а также способствуют значительному улучшению качества продукции и повышают сборы плодов.

Проведенные исследования и многолетний опыт применения показал, что химические средства защиты растений значительно снижают затраты, которые отводятся на борьбу с сорняками, а также серьезно помогают повысить урожай сельскохозяйственных культур. Значительное преимущество его заключается в возможности быстрого и эффективного применения в тех случаях, когда возникает необходимость незамедлительного уничтожения вредителей или возбудителей болезней

Однако наряду с достоинствами, химические средства защиты растений имеют и некоторые недостатки, прежде всего, это токсичность для человека и теплокровных животных.

Частое применение одних и тех же ядохимикатов может привести к образованию новых резистентных видов насекомых, с которыми уже не могут справиться прежние химические средства защиты растений, т.к. насекомые просто к ним привыкают. Кроме того, химические средства защиты растений могут воздействовать не только на вредных, но и на полезных насекомых, что приводит к их гибели и нарушению биоценозов. Поэтому химические средства защиты растений постоянно развиваются и совершенствуются, появляются новые препараты с целью минимизации и ликвидации неблагоприятных последствий, которые могут возникнуть при их использовании. Систематическое применение пестицидов вызывает частичное уничтожение насекомых-опылителей, муравьев, водных беспозвоночных, птиц, почвенной флоры и фауны, способствует появлению у вредных организмов (фитопатогенных грибов, насекомых) устойчивости к действию пестицидов. Действие пестицидов на почвенные микроорганизмы (положительное и отрицательное) изменяет плодородие почвы, что сказывается на последующих звеньях лесного геоценоза.отриц действие на человека и теплокровных животных.

ТОКСИЧНОСТЬ ПЕСТИЦИДОВ И МЕТОДЫ ЕЁ ОЦЕНКИ:

Способность химического вещества в определенном количестве вызывать отравление организма называется токсичностью. Мерой токсичности является доза — количество вещества (в граммах или миллиграммах), вызывающее отравление. Доза выражается в единицах массы пестицида по отношению к единице массы, объема, площади. Различают летальную, сублетальную и пороговую дозы пестицидов.

Летальная, или смертельная, доза — это наименьшее количество ядовитого вещества, вызывающее гибель организма.

Сублетальная доза — это количество яда, вызывающее серьезные нарушения функций организма, но не приводящее к смерти.

Пороговая доза — это количество яда, вызывающее значительные изменения в организме.

МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ТОКСИЧНОСТИ

При оценке опасностей химикатов (в том числе пестицидов) их распределяют по видам, классам и

категориям [4]. Вид опасности определяет характер проявления опасного свойства химиката:

пожароопасность, взрывоопасность, токсичность для какого-либо вида организмов (например, водных) и

т.д. Класс является мерой опасности химиката (вещества или химической продукции в целом). В

некоторых случаях в пределах класса выделяют более мелкие единицы опасности – категории.

Оцениваются по:

по острой токсичности и опасности для водных организмов 2) в по токсичности и опасности для млекопитающих.3) токсичности и опасности пестицидов для фауны и флоры.4) по стойкости в почве.5) в по их стойкости в воде.6) в по их подвижности в почве.7) в по их способности к биоаккумуляции.8)по их периоду полураспада

факторы

Следует сказать, что токсичность – результат взаимодействия вещества и организма, следовательно она зависит от физико-химических свойств вещества, его дозы и биологических особенностей организма. Токсичность вещества определяют прежде всего его состав и структура, причем даже близкие по строению вещества и пространственные изомеры могут проявлять различную биологическую активность.

Абиотические факторы среды, такие как температура, осадки, ветер, ультрафиолетовое излучение, состав атмосферы, свойства почвы и др., оказывают влияние, с одной стороны, на состояние и, следовательно, на реакцию организмов на пестицид, а с другой — на активность и продолжительность действия самого пестицида.

51. Селективность действия и фитотоксичность пестицидов. Гигиеническая классификация и экотоксикологическая оценка пестицидов. Санитарные правила и нормы применения пестицидов. Препаративные формы и способы применения пестицидов.

Пестициды, применяемые для защиты растений, должны обладать селективностью (избирательностью) действия, т. е. уничтожать вредных насекомых, сорные растения, грибные заболевания и т. д., и в то же время не должны повреждать полезных насекомых (пчел, божьих коровок, златоглазок и т. д.), культурные растения и другие полезные организмы.

ФИТОТОКСИЧНОСТЬ (ФИТОЦИДНОСТЬ) — опасность пестицида для определенного вида растений. Фитотоксичность зависит не только отданного вещества, но и от вида растения и его возраста.

Экотоксикологическая классификация пестицидов

Опасность пестицидов для окружающей среды определяется главным образом их поведением на сельскохозяйственных угодьях, где они специально применяются и откуда могут мигрировать. Поэтому экотоксикологическая оценка каждого препарата должна в первую очередь базироваться на данных о динамике их содержания в почве и растении на обрабатываемых полях, в воздухе и воде водоемов.

В нашей стране принята гигиеническая классификация пестицидов, в которой использованы следующие основные показатели: токсичность при введении в желудок, токсичность при поступлении через кожу, степень летучести, свойство кумуляции, степень стойкости

2.1. Гигиена и безопасность труда, охрана окружающей среды при работе с пестицидами и агрохимикатами обеспечиваются максимальной механизацией и автоматизацией трудоемких и опасных работ, способов внесения препаратов, строгим соблюдением правил техники безопасности, государственных санитарно - эпидемиологических правил и нормативов (далее - санитарных правил), природоохранных требований.

2.2. Все работы с пестицидами 1 и 2 класса опасности (согласно принятой в Российской Федерации классификации), а также применение пестицидов ограниченного использования осуществляются только лицами, имеющими специальную профессиональную подготовку.

2.3. Персонал, непосредственно участвующий в организации и выполнении работ по применению, транспортировке и хранению пестицидов и агрохимикатов, подбирается из лиц, имеющих специальную профессиональную подготовку.

Указанный персонал ежегодно обучается на семинарах или проходит переподготовку на курсах сельскохозяйственных институтов, других учебных заведений и научно - исследовательских организаций, уполномоченных на проведение обучения по вопросам, связанным с применением пестицидов и агрохимикатов.

2.4. Лица, привлекаемые для работы с пестицидами и агрохимикатами (постоянно или временно) в установленном порядке проходят обязательный медицинский осмотр, а также инструктаж по технике безопасности с регистрацией в специальном журнале.

2.5. Привлечение к проведению "защитных" работ лиц, не прошедших профессиональной подготовки, необходимых медицинских осмотров или имеющих медицинские противопоказания к работе, не допускается.

2.6. Руководитель работ знакомит работающих с характеристикой препарата, особенностями его воздействия на организм человека, мерами предосторожности, правилами производственной и личной гигиены, с мерами оказания первой доврачебной помощи в случаях отравлений.

2.7. Продолжительность рабочего дня при работе с пестицидами и агрохимикатами определяется в соответствии с законодательством о труде. Продолжительность работы летно - технического состава при осуществлении авиационно - химических работ (АХР) регламентируется специальными инструкциями. В дни работы с пестицидами персонал, в соответствии с законодательством, получает специальное питание.

2.8. Работа с пестицидами и агрохимикатами осуществляется с использованием соответствующих средств индивидуальной защиты, указанных в нормативной и технической документации на препарат и в тарной этикетке.

2.9. Не ближе 300 м от места работы (с наветренной стороны) организуются площадки для отдыха и приема пищи персонала с бачком питьевой воды, умывальником с мылом, аптечкой первой доврачебной помощи и индивидуальными полотенцами.

2.10. Во время работ запрещается принимать пищу, пить, курить, снимать средства индивидуальной защиты. Это допускается во время отдыха на специально оборудованной площадке после тщательного мытья рук, полоскания полости рта и носа.

2.11. При всех видах работ руководитель работ следит за соблюдением установленных регламентов применения, гигиенических требований и мер безопасности. При появлении жалоб со стороны сотрудника на ухудшение состояния здоровья он отстраняется от дальнейшей работы и принимаются меры по оказанию первой доврачебной помощи (при необходимости - с вызовом врача), выявлению и устранению возможных причин заболевания (отравления).

2.12. Применение пестицидов и агрохимикатов в сельскохозяйственном производстве проводится только после предварительного обследования сельскохозяйственных угодий (посевов, производственных помещений) и установления специалистами станций защиты растений или агрохимцентров целесообразности их применения.

Не допускается обработка пестицидами участков (помещений), не нуждающихся в ней.

2.13. В случаях сомнений в качестве препаратов отбираются образцы и направляются на анализ в ближайшую контрольно - токсикологическую лабораторию.

2.14. Применение пестицидов и агрохимикатов в каждом конкретном случае проводится на основании утвержденных в установленном порядке рекомендаций (наставлений) по применению, а также в соответствии с Каталогом разрешенных средств и настоящими Санитарными правилами. Особое внимание при этом обращается на нормы расхода препаратов и их рабочих растворов, кратность обработок. Не допускается превышение норм расхода и увеличение кратности обработок, указанных в Каталоге, применение пестицидов в период установленного срока ожидания (периода после последней обработки препаратами до сбора урожая).

2.15. При проведении работ должны соблюдаться установленные санитарные разрывы от обрабатываемых площадей до селитебной зоны, мест отдыха людей, летних оздоровительных учреждений, источников водоснабжения населения. При этом должна учитываться роза ветров и возможность изменения направления воздушных потоков в период проведения "защитных" работ, с целью исключения загрязнения пестицидами атмосферного воздуха и водоемов в местах пребывания людей на прилегающих территориях.

2.16. Применение пестицидов осуществляют в сроки, указанные в Каталоге. Во всех случаях пестициды применяют с учетом биологии культуры и вредных организмов, выбирая при этом оптимальные из рекомендуемых сроки обработок и нормы расхода.

2.17. Осуществление работ на участках и в помещениях, где проводились обработки, допускается только после истечения установленных в Каталоге сроков выхода на обработанные площади.

Так же должны четко соблюдаться установленные сроки выпаса скота на обработанных пестицидами участках.

2.18. Все работы по применению пестицидов и агрохимикатов регистрируются в специальном журнале за подписью руководителя работ и должностных лиц организаций, где проводились указанные работы. Эти записи являются основанием при проверке качества работ, анализе динамики остаточных количеств пестицидов (далее - ОКП) и агрохимикатов в сельскохозяйственной продукции и объектах окружающей среды, заполнении изготовителем (поставщиком) продукции документа о ее качестве при отгрузке продовольственного сырья и пищевой продукции на реализацию.

2.19. На границе участков, обработанных пестицидами, должны быть выставлены единые знаки безопасности на расстоянии в пределах видимости от одного знака до другого, которые должны контрастно выделяться на окружающем фоне и находиться в поле зрения людей, для которых они предназначены. Знаки убирают только после окончания установленных сроков: выхода людей для полевых работ, выпаса скота, уборки урожая и др.

2.20. Обработки на землях садоводческих товариществ, коллективных огородов и приусадебных участков возможны только пестицидами, разрешенными для применения в ЛПХ (указаны в Каталоге под литерой "Л"). При проведении работ необходимо соблюдать меры безопасности, включая использование средств индивидуальной защиты.

2.21. Лица, проверяющие эффективность применения пестицидов (непосредственно после обработок), должны быть в средствах индивидуальной защиты (СИЗ).

2.22. При осуществлении обработок и картографировании участков для авиационно - химических работ необходимо строго соблюдать установленные санитарно - защитные зоны и разрывы от населенных мест, зон отдыха, водоисточников, а также по отношению к чувствительным культурам, в том числе на территории соседних хозяйств.

2.23. В целях обеспечения безопасности продукции пчеловодства и охраны пчел от воздействия пестицидов обработку участков следует проводить в поздние часы путем опрыскивания наземной аппаратурой, при этом пасеки необходимо вывезти не менее чем на 5 км от обрабатываемых участков или изолировать пчел на срок, указанный в Каталоге.

2.24. При применении пестицидов, в том числе в йодэндемичных регионах, а также на территориях с повышенным техногенным радиационным фоном, преимущественно должны использоваться препараты нового поколения, с малыми нормами расхода, позволяющими снизить химическую нагрузку на 1 гек

Эффективность применения пестицидов в борьбе с вредителями, болезнями и сорняками во многом зависит не только от химического строения действующего вещества, но и от препаративной формы.

Препаративная форма состоит из действующего и вспомогательных веществ (ингредиентов). Действующее вещество обладает токсическими свойствами, а ингредиенты инертные вещества, не оказывающие губительного действия на живой организм. Их присутствие в препаративной форме обязательно, так как без них действующее вещество не может проявить токсических свойств.

Выпускают следующие препаративные формы: дусты, смачивающиеся порошки, концентраты эмульсий, водные концентраты, гранулированные и капсулированные препараты и др.

Пестициды используются для защиты растений различными способами - опыливанием, опрыскиванием, фумигацией, отравленными приманками, протравливанием семенного и посадочного материала.