Защита клубники и винограда УФ-излучением – история технологии и реальные опыты
Кэти Зипп, независимый журналист из Огайо, опубликовала интересную историю на портале www.growingproduce.com, которую сложно оставить без внимания! Давайте почитаем, что пишет Кэти.
«Дэвид М. Гадури работает специалистом по защите растений в Корнелльском университете с 1985 года. В 1990 году произошло нечто интересное, что стало началом многолетней работы и различных экспериментов, которые Гадури и его команда продолжают проводить по сей день.
Однажды отставной инженер, который купил виноградник, договорился о встрече с Дэвидом Гадури и приехал к нему в офис для переговоров.
Этот человек занимался промышленной фотокопировальной обработкой и хотел узнать, смогут ли бактерицидные ультрафиолетовые (УФ) лампы подавить патогены винограда и помочь в борьбе с болезнями?
«Я приступил к этой работе с интересом. Тем более, что сотрудничество с инженером позволило бы провести ряд практических экспериментов с точки зрения техподдержки. Сначала мы приступили к изучению влияния ультрафиолетового излучения на распространенную проблему винограда - мучнистую рос, вызываемую грибом Erysiphe necator. Многие тесты завершились неудачей. Хотя методы облучения ультрафиолетом были эффективными в борьбе с патогеном, они также повредили и виноград, сделав ягоды похожими на крошечный красновато-коричневый картофель».
Но ученые не отказались от идеи, их исследования продолжались в течение следующих двух десятилетий, после чего в команде появился Аруппиллаи Сутпаран, доктор философии. Именно он обнаружил, что применение ультрафиолетового света ночью требует гораздо меньших доз для подавления возбудителя без повреждения растения.
«Это был действительно прорыв, в котором мы нуждались, - рассказывает Гадури. - Использование более низкой дозы ночью, чтобы избежать повреждения при усилении воздействия на патоген, было ключом к успеху».
Ученые воспользовались тем, как патогены интерпретируют свет через повторяющиеся циклы дня и ночи, чтобы регулировать их развитие.
«У возбудителей мучнистой росы есть эволюционная биология, сформированная восходом и заходом солнца, а не электрическим освещением с временным и спектральным распределением, которое им совершенно незнакомо, - поясняет Гадури. - Воздействие бактерицидного ультрафиолетового излучения заставляет ДНК молекулы тимина связываться друг с другом, изменяя генетический код, что влияет на патогенов способность к размножению».
В дневное время повреждение ДНК от природных источников ультрафиолета немедленно восстанавливается естественной биохимической системой возбудителя. Это означает, что механизм восстановления не работает ночью, поэтому УФ-процедуры оптимальны в эти темные часы.
Хотя существуют различные типы ультрафиолетовых ламп, Гадури и его команда обнаружили, что газоразрядные лампы низкого давления с более короткой длиной волны света обеспечивают лучший эффект.
«Это специфические бактерицидные ультрафиолетовые лампы, которые также применяются в пищевой безопасности, в системах очистки воды или в медицине, например, в больницах», - отметил Гадури.
После успешных испытаний технологии на парниковых культурах, таких как клубника, базилик, розмарин, огурцы и помидоры, исследовательская группа была готова перейти к полевым исследованиям. Однако вместо того, чтобы переходить к тестам на винограде, ученые решили попробовать методику сначала на клубнике (землянике садовой).
«Клубника - отличный выбор для нашей научной работы, - говорит Гадури. – Культура имеет постоянные проблемы с мучнистой росой, которую нелегко контролировать с помощью фунгицидов, а также очень устойчива к ультрафиолету. Чувствительность винограда к ультрафиолету находится где-то между клубникой и помидорами. С помощью экспериментов можно подобрать правильную дозу ультрафиолетового излучения, но первоначальные тесты всегда представляют собой череду проб и ошибок».
Частью сложностей полевых испытаний метод применения. В то время как свет легко подвесить над растениями в теплице, практика в полевых условиях требует равномерного применения света над геометрически сложной целью, такой как клубника или виноградная лоза. Кроме того, облучение для растений в поле должно быть достаточно мощным, чтобы добиться результатов при обычной скорости полевой техники, на которой закреплены излучатели.
Ученые придумала арочный массив с серией источников света и изогнутыми отражателями, чтобы обеспечить равномерное освещение вокруг всего блока растений. Тянуть такой массив можно при помощи сельхозтехники.
«Свет внутри конструкции подобен шарикам на бильярдном столе, которые не перестают подпрыгивать, - поясняет Гадури. - Степень отражения обеспечивает доступ ко всем поверхностям растения, а также к верхней и нижней поверхностям листа, что позволяет нам использовать минимально возможную дозу с максимальным охватом».
Время обработки имеет значение, потому что применение ультрафиолета должно быть завершено не позднее, чем за четыре часа до восхода солнца, чтобы свет был смертельным для патогенов. В умеренных широтах продолжительность ночи (например, в период летнего солнцестояния) может составлять менее восьми часов, в результате чего остается только четыре для применения УФ-процедур с оптимальным эффектом. И в этих случаях роботы могут быть лучшим решением.
«Роботы предлагают много преимуществ, - говорит Гадури. - Они не против работать всю ночь, семь ночей в неделю. Они также очень точные и работают на батарейках, поэтому нет затрат на топливо. Роботы также могут включать датчики для мониторинга потребления воды, здоровья и роста растений».
Получив успешные результаты на клубнике в течение нескольких сезонов, команда начала совместные демонстрационные испытания на коммерческих виноградниках в Нью-Йорке, в Университете штата Вашингтон и в Орегоне.
Выбор пал на виноград сорта Шародне. «Это один из наиболее широко используемых сортов в мире. Белый виноград также позволяет нам легче увидеть эффекты фототоксичности или обесцвечивания. Мы решили, что если сможем контролировать мучнистую росу на Шардоне, то сможем контролировать ее на любом сорте винограда!», - рассказывает Гадури.
В 2019 году эксперименты на Шардоне подтвердили эффективность технологии не только против возбудителей мучнистой росы, но и против клещей. Гадури говорит, что, хотя клещи многоклеточные, подвижные и, как правило, более устойчивы к ультрафиолетовому излучению, УФ-лампы снижают репродуктивную способность взрослых клещей и полностью убивают яйца. Главное, что в итоговом варианте УФ-лечение не уменьшило размер растения и не повредило урожай.
«Это высокоценные культуры, и вы не можете ухудшить качество ягод винограда и тем самым повлиять на качество вина», - заявил ученый.
Гэдури и его команда считают, что ультрафиолетовая технология может предоставить производителям эффективную альтернативу для некоторых применений фунгицидов, замедляя развитие резистентности и обеспечивая дополнительное подавление ложной мучнистой росы и некоторых вредных членистоногих. Наконец, ультрафиолетовое излучение представляет отличную возможность для органических производителей.
Однако ученый советует производителям не увлекаться самоделками. Да и обучение тому, как безопасно работать с УФ-лампами, так же важно, как и для безопасного использования пестицидов: «Это не тот тип лампы, с которым вы можете работать, если у вас нет технических знаний».
Группа новаторов планирует продолжить испытания на винограде, некоторые из которых будут включать проверку работы УФ-автономных роботов в вегетационный период 2020 года. Также продолжится отработка дозировки и частоты применения.
«Кажется, что дозы различаются от патогена к патогену и от культуры к культуре, - говорит Гадури. - Вы не можете взять дозу для тепличного базилика и применить ее к винограду в поле. Если наш метод станет стандартной практикой в сельском хозяйстве, нам придется сообразно откорректировать его в условиях интегрированной системы защиты растений вместе с фунгицидами».
Гадури говорит, что имеет смысл начинать с борьбы с мучнистой росой, потому что она поражает различные культуры по всему миру, но он с нетерпением ожидает продолжения анализа воздействия ультрафиолетовых ламп на других патогенов и вредителей».
(Источник: www.growingproduce.com. Автор: Кэти Зипп. Фото предоставлено Корнельским Университетом).