В группу бензимидазолов объеденены фунгициды – производные бензимидазолов: карбендазим, тиабендазол, беномил и вещества, при превращении которых образуются биологически активные бензимидазолы (происходит циклизация), например, тиофанат-метил. Фунгициды этой группы одними из первых были предложены в качестве системных препаратов широкого спектра действия.

Производные бензимидазола отличаются эффективностью против болезней вегетативных органов, а также комплекса фитопатогенов, передающихся семенами, поэтому они находят широкое применение и как протравители семян. Наиболее широко применяемым системным протравителем является беномил.

История

Фунгицидные свойства бензимидазолов открыты Клопингом в 1960 г. первым препаратом из этой группы, получившим широкое применение, был тиабендазол (1961 г.). в 1968 г. фирмой «Дюпон» (США) был синтезирован и внедрен беномил. Полупродукт его синтеза – метиловый эфир 2-бензимидазолилкарбаминовой кислоты (БМК) не только сам проявил высокую противогрибковую активность, но и послужил основой для производства ряда эффективных фунгицидов. В 1971 г. компания «Ниппон Сода» (Япония) разработала и выпустила на рынок сбыта тиофанат-метил. С тех пор многие соединения бензимидазолов исследованы (на действие) в качестве пестицидов, но только некоторые были внедрены в практику.


Бензимидазольные препараты оказались первыми системными фунгицидами, появившимися на рынке. Со временем интерес к бензимидазольным фунгицидам упал, отчасти в связи с появлением устойчивых к ним штаммов. Сейчас трудно оценить, насколько это связано с особенностями самих препаратов, а насколько с неподготовленностью к такому последствию их применения. Сегодня во многих странах масштабы их применения снизились вследствие резко уменьшения их эффективности.

Физико-химические свойства

Вещества этой группы плохо растворимы в воде и органических растворителях, гидро- и фотолитически стабильны, долго сохраняются в воде и на обработанных поверхностях. Беномил отличается очень низкой химической стабильностью. При попадании в почву, воду и растения вещество быстро (в течение нескольких часов или даже минут) гидролизуется до более стойкого карбендазима, вследствие чего оно никогда не обнаруживается в растениях и воде.

Действие на вредные организмы

Все вещества этой группы являются системными фунгицидами защитного и искореняющего действия, активно подавляющими образование ростовых трубочек при прорастании конидий или спор, а также рост мицелия и формирование аппрессориев путем ингибирования биосинтеза микротубул при делении ядра клетки.

Бензимидазолы эффективны против патогенов из класса дейтеромицетов (фузариоз, септориоз, серая гниль, конидиальная стадия парши семечковых культур), аскомицетов (настоящая мучнистая роса, склеротиниоз), а также при обработке семян против головневых грибов. Бензимидазолы высоко избирательны, не действуют на высшие растения и грибы из класса оомицетов вследствие структурных отличий микротубул.

Спектр действия, наличие перекрестной резистентности и прочие признаки дают основание говорить о том, что механизм действия бензимидазолов определяется карбендазимной частью их молекул. И тиофанат-метил, и беномил в растениях превращаются в карбендазим.

Бензимидазолы передвигаются по растению только в акропетальном направлении по ксилеме. Системное действие проявляется при поступлении через корни, при обработке семян, нанесении на стебель или в пазухи листьев.

Активность бензимидазолов против того или иного заболевания зависит нередко от области возделывания культуры. Один и тот же препарат в одних условиях сохраняет эффективность против болезней, в других теряет ее после нескольких лет применения. Поэтому принимать решение от отказе от препарата или его использовании необходимо в каждом конкретном случае особо.

Механизм действия

бензимидазолов связан с ингибированием образования эргостерола в клетке грибов и нарушением ее жизнедеятельности.

Процесс деления ядра включает митоз клетки фитопатогенных грибов, состоящий из ряда фаз, в том числе формирования нитей «веретена», или протоплазматических нитей, обеспечивающих перемещение хромосом к полюсам клетки. С ним взаимодействуют, препятствуя нормальному процессу сборки «веретена», бензимидазолы. Также вещества этой группы за счет своих метаболитов могут ингибировать биосинтез нуклеиновых кислот ДНК и РНК а также процессы дыхания.

Например, карбендазим связывается с макромолекулами тубулина – белка, полимеризующегося в микротрубочки. Микротрубочки участвуют в процессах ядерного и клеточного деления, в поддержании структуры клеток, их внутренней организации, в перемещении органелл. Нарушение их образования приводит к нерасхождению хроматид при делении ядра и последующим нарушениям внутренней организации клеток.Механизм фунгицидного действия карбендазима заключается в нарушении синтеза дизоксинуклеиновой кислоты (ДНК) и других близкородственных процессов, например, деление ядра или клетки.

Характерная особенность действия бензимидазолов на споры грибов заключается в том, что они не подавляют, а замедляют их прорастание, при этом образуются деформированные ростковые трубки с укороченными клетками и меньшим содержанием ядер, нежели в контроле. Споры в момент прорастания значительно менее чувствительны к воздействию этих препаратов, чем мицелий грибов. Клетки обработанного мицелия могут продолжать расти некоторое время, но у них на гифах появляются вздутия, деление ядер прекращается.

Тиофанат-метил по фунгицидному действию подобен беномилу. Вещества активны против одних и тех же заболеваний. Но против некоторых возбудителей тиофанат-метил проявляет более низкую или более высокую активность, чем беномил. Например, против Aspergillus niger он в 10 раз более активен, чем беномил, а против Мучнистой росы яблони в 3 раза менее активен.

Резистентность

. В настоящее время имеется значительное число фитопатогенов, которые приобрели и сохранили устойчивость в природных условиях к производным бензимидазолов и тиофанатам. Развитие устойчивости у фитопатогенных грибов к системным фунгицидам остается и в настоящее время, и это одна из серьезных проблем рационального и эффективного применения фунгицидов. Использование в течение 10-12 лет бензимидазольных фунгицидов во многих европейских странах на зерновых колосовых привело к появлению бензимидазолрезистентных грибов рода Pseudocercosporela, Septoria, Fusarium, Erysipe, что резко сказалось на биологической эффективности данных фунгицидов.

Появление резистентности к бензимидазольным препаратам находится в корреляции от продолжительности и интенсивности применения препаратов. В регионах, где резистентность имеет место, использование бензимидазолов не рекомендуется; в регионах, где она не проявилась, возможно использование бензимидазолов в ротации или комбинации с другими фунгицидами, например, с прохлоразом.

Узкая избирательность действия способствует достаточно быстрому отбору устойчивых генотипов и формированию резистентной популяции после систематического (в течение 3-4 лет) применения препаратов этой группы.

В западной Европе очень распространены резистентные к бензимидазолам штаммы серой гнили винограда, против которой бензимидазолы на первых порах проявляли высокую активность.

Применение

Длительная сохранность бензимидазолов на обработанных поверхностях дает возможность применять их для обработки плодов при транспортировке или закладке на хранение (особенно тиабендазол).

Наибольшее применение получили препараты на основе тиофанат-метила и беномила. Хотя внутри растений и на поверхности они превращаются в карбендазим, они более эффективны, чем карбендазим, поскольку обладают лучшими в отношении проникновения в организм свойствами. Кроме того, при разрушении беномила также образуется бутилизоционат, обладающий фунгицидной активностью.

Кроме чисто фунгицидных, бензимидазолы обладают еще и другими свойствами. Замещение группой трифлюорометила превращает бензимидазолы в гербицид хлорфуразол. Наряду с использованием в практике сельского хозяйства, некоторые производные бензимидазолов применяются в качестве антигельминтиков в медицинской и ветеринарной практике (тиабендазол).

Токсикологические свойства и характеристики

Бензимидазолы токсичны для большинства представителей базидиомицетов и дейтеромицетов, не токсичны для фикомицетов.

Энтомофаги

. Бензимидазолы малотоксичны для пчел.

Теплокровные

. Вещества этой группы относятся к мало- или умеренно опасным по накожной, ингаляционной и оральной токсичности. Они не раздражают слизистые оболочки глаз и кожу, но при длительном контакте могут вызвать дерматиты (особенно беномил). Обладают низкой способностью к биокумуляции. Несмотря на низкий порог токсичности для теплокровных животных, в больших дозах они могут вызвать тератогенный эффект. В частности, беномил и карбендазим обладают тератогенными, эмбриотоксическими, гонадотоксическими и канцерогенными свойствами.

В почве

. При попадании в почву бензимидазолы медленно разрушаются (ДТ50 карбендазима более 6 месяцев). Наименее стойкими являются тиабендазол, наиболее – карбендазим. При попадании в водную среду могут достаточно долго сохраняться и поступать в питьевую воду. (Попов, Дорожкина, 03).

В частности, тиабендазол в воде образует растворимые соединения с такими металлами, как медь, никель, кобальт, цинк. В кислотно-водном растворе протонируется. Тиабендазол является почти иммобильным в почвенной среде и сильно всасывается на глинистой поверхности. Всасываемость на почвах пропорциональна способности обмена катионов и органическому содержанию почвы. Устойчивость в почве тиабендазола зависит от температуры, при ее увеличении он распадается быстрее. Распад тиабендазола происходит главным образом за счет биологической деятельности.