Современная индустрия биопестицидов во многом обязана истории взаимодействия человека и растений, то есть этноботанике. Давайте посмотрим, как это происходило.
Обнаружение биоинсектицидов
Предваряя появление синтетических пестицидов во время и после Второй мировой войны, этноботаника растительных пестицидов, прежде всего инсектицидов, насчитывает не менее двух тысяч лет в Азии и средиземноморских регионах. В Европе и Северной Америке растительные пестициды используют более чем 150 лет.
Одним из наиболее цитируемых примеров этноботанических биоинтекицидов являются растения рода Pyrethrum (теперь классифицированных как Chrysanthemum (хризантема) и Tanacetum (пижма) – они уже использовались в качестве инсектицидных препаратов в Персии около 400 г. до н.э.
Затем в начале 19 века в Европу были завезены высушенные цветы Tanacetum cinerariaefolium (пижмы цинерариелистной или далматинской хризантемы) для борьбы со вшами во время наполеоновских войн.
Сегодня пиретрум и его синтетические аналог пиретроиды являются одними из наиболее широко используемых биологических и обычных инсектицидов.
Для получения вещества из измельченных цветов выделяют активные компоненты, называемые пиретринами, которые в конечном итоге поступают на рынок в составе препаратов. Пиретрины атакуют нервную систему всех насекомых, но мало токсичны для птиц и млекопитающих. Кроме того, в отличие от многих синтетических инсектицидов, она не являются стойкими, и, будучи биоразралагемыми, легко деградируют при воздействии света. Считаются, одними из самых безопасных инсектицидов для выращивания пищевых культур.
В 1998 году в Кении производилось 90% (более 6 000 тонн) пиретрума в мире, затем шла Танзания и Эквадор. В настоящее время основным производителем пиретрума в мире являются Тасмания и Австралия.
Поскольку эффективность растений рода Pyrethrum протестирована веками, они считаются привлекательным объектом для создания современных биоинсектицидов против паутинных клещей, цикадок и многих вредителей овощных культур.
Дерево Нима (Azadirachta indica), обладающее поразительной засухоустойчивостью и считающиеся сорняком в Австралии, также привлекает внимание разработчиков биопестицидов из-за коммерческого потенциала. Издавна высушенные листья дерева Нима применялись для отпугивания насекомых от хранящегося риса и против комаров.
Обнаружение биофунгицидов
В 1988 году восточногерманские ученые, которым было поручено изучать споры грибного патогена растений, Sclerotinia trifoliorum, обнаружили, что есть антагонист – гриб Coniothyrium minitans, способный подавлять развитие склеротинии. Оценив открытие как высоко потенциальное в сфере биопестицидов, C. minitans был успешно разработан в дальнейшем его первооткрывателями как коммерческий биопестицид после воссоединения Германии.
Открытие, что непатогенные микробы могут вызывать реакции защиты растений, несомненно, не нова.
Например, любители роз всегда опрыскивали цветы настоем пивных дрожжей, чтобы защитить от плесени, но при этом особенно не задумывались, почему это так работает. Сейчас мы понимаем, что воздействие грибковых дрожжевых клеток на листья растений приводит к индукции ответных реакций растения, поскольку растения полагают, что они находятся под воздействием потенциального грибкового патогена и активируют защиту.
База данных по пестицидам ЕС по основным веществам (вещества с низким уровнем токсичности, которые не используются главным образом для целей защиты растений, но которые могут быть полезны для защиты растений) включает пиво в качестве одного из 18 утвержденных веществ, а пивные дрожжи (Saccharomyces cerevisiae) - одобрены для использования в качестве фунгицида).
Из последних примеров. Фермеры Буркина-Фасо совместно с исследователями из Копенгагенского университета – протестировали свойства местного растения Eclipta alba (эликпта простертая или белая) и получили подтверждение противогрибковых свойств. Теперь ученые получили еще один для разработки недорогих растительных экстрактов, способных заменять синтетические фунгициды.
В настоящее время открытие биофунгицидов осуществляется, разумеется, не только при помощи прикладных опытов, но с использованием биотехнологических инструментов, включая мониторинг генной экспрессии, связанной с защитой, связанные с патогенезом белки, биоинформатику (сбор, классификацию, хранение и анализ биохимической и биологической информации с использованием компьютеров) и геномный анализ.
Биогербициды относятся к наименее изученному направлению.
Для разработки биопестицидов микробы, выделенные из почвенных и растительных микробиомов, связанных с растениями, и демонстрирующими исключительные естественные реакции защиты от вредителей, секвенируются и сравниваются с базой данных известных патогенов. Подходящие варианты отправляются на скрининг биоанализа для выявления биостимулирующих или биопестицидных эффектов. Потенциальные выводы анализируются с проверкой веществ на отсутствие токсичности к нецелевым организмам, прежде чем ученые приступят к лабораторным и полевым испытаниям и процессам ферментации.
Каждый из шагов в этом процессе важен, но основным является переход от лабораторных испытаний к полевым, так как здесь играют роль различные факторы, в том числе как будет решена в естественных условиях проблема быстрой деградации биопестицидов ультрафиолетом, кислородом и микробной активностью. На сегодня снижение стойкости считается главным препятствием на пути принятия потребителями биопестицидов.
Отметим, что для обычных агрохимикатов время разработки может быть в три раза больше, чем в случае с биопестицидами, а расходы на создание и коммерциализацию нового активного вещества выше в 10 раз.
FMC - Investor Relations Solutions, 2015
Отраслевые данные свидетельствуют о том, что процесс НИОКР для нового синтетического пестицида стоит более 250 миллионов долларов США и занимает примерно 10 лет, в то время как разработка биопестицида может уложиться в 25 миллионов долларов США и займет 3 года.
Из-за этого преимущества рынок биопестицидов имеет все шансы на блестящее будущее, о чем свидетельствует заинтересованность агрохимических компаний в разработке инновационных продуктов в данном направлении.
(Источник: www.agribusinessglobal.com).
