Композитный препарат фунгицидного действия для защиты растений от патогенов, в том числе резистентных к коммерческим фунгицидам
Владельцы патента RU 2548191:
Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологии Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВНИИФ Россельхозакадемии) (RU)
Изобретение относится к средствам защиты сельскохозяйственных культур, а именно к фунгицидным композициям. Композитный препарат фунгицидного действия содержит действующее вещество, в качестве которого используют комплекс, включающий фунгицид стробилурины или триазолы в концентрации 0,01-3000 ppm и хемосенсибилизатор в концентрации 1-1000 ppm, в качестве которого используют 2,3-диоксибензальдегид (2,3-ДОБА), 4-оксибензальдегид (4-ОБА), тимол или фильтрат культуральной жидкости (ФКЖ) штамма гриба Fusarium sambucinum FS-94. Соотношении фунгицида и хемосенсибилизатора составляет 1:1-10:1. Данное изобретение повышает фунгицидную активность и срок действия фунгицида, а также обеспечивает преодоление у фитопатогенов резистентности к фунгицидам. 1 табл.
Изобретение относится к средствам защиты сельскохозяйственных культур, а именно к фунгицидным композициям.
Резистентность фитопатогенных грибов к сельскохозяйственным фунгицидам является важной проблемой для сельского хозяйства, обеспечения качества и безопасности продуктов растениеводства, а также для здравоохранения. Попытки решения этой проблемы с помощью применения увеличенных доз коммерческих антигрибных агентов часто приводят к негативным побочным эффектам для окружающей среды из-за токсичности этих агентов. Это диктует настоятельную необходимость создания новейших безопасных фунгицидов, либо методов, которые позволят повысить эффективность существующих средств защиты растений.
Известно применение фунгицидных композиций, содержащих смеси на основе соли меди и фосфористой кислоты, также называемой фосфитом или фосфонатом, с другой металлической солью фосфористой кислоты и одного или более фунгицидного соединения (Патент РФ №2403717).
Недостатком известного решения является недостаточная фунгицидная активность композиции, короткий период защитного действия.
Известна фунгицидная смесь, которая содержит прохлораз или его комплексную соль, тебуконазол или ципроконазол и тиабендазол. Данная смесь проявляет синергетическую эффективность. Фунгицидное средство может быть представлено в виде суспензии или эмульсии. Смесь используют для борьбы с фитопатогенными грибами на растениях и семенах агрокультур (Патент РФ №2460293).
К недостаткам данного препарата следует отнести необходимость использования смеси в достаточно высоких дозах, а также высокую токсичность для водных организмов.
Известна синергическая фунгицидная композиция, включающая 2,6-дихлор-N-{[3-хлор-5-(трифторметил)-2-пиридинил]метил}бензамид и манкоцеб, применяемые в весовом отношении от 1/100 до 5/1 (Патент РФ №2292137).
Для обеспечения длительной и эффективной защиты культур от болезней требуется большое количество обработок данным препаратом из-за малого защитного периода действия. Кроме того, требуются высокие дозы его применения.
Известна противогрибковая композиция для обработки растений, плодов, семян и их частей, содержащая дидециламмонийхлорид и послеуборочный противогрибковый компонент, выбранный из группы, состоящей из имазалила, боскалида, фенгексамида, пириметанила, тиофанат-метила и пираклостробина, в соответствующих пропорциях, которые обеспечивают синергический противогрибковый эффект (Патент РФ №2361400).
Недостатком данного решения является использование послеуборочного компонента, существенно снижающего область применения фунгицида и повышающего экологическую опасность.
Известны синергические фунгицидные комбинации биологически активных веществ, которые содержат один карбоксамид и биологически активное вещество, выбираемое из стробилуринов, триазолов, сульфенамида, валинамидов, карбоксамидов, дитиокарбаматов, ацилаланинов, анилино-пиримидинов, бензимидазола, карбаматов, дикарбоксимида, триазоксида, фосфоната и фунгицидов, выбираемых из соединений: хлороталонил, спироксамин, фенамидон, пенцикурон, триазолопиримидинов (Патент РФ №2381650).
Недостатками данного препарата служат необходимость применения высоких доз, достаточно высокая токсичность и экологическая опасность некоторых соединений, входящих в состав.
Данное изобретение представляет собой новую фунгицидную композицию, повышающую эффективность существующих коммерческих фунгицидов и способную усилить эффект вновь создаваемых противогрибных агентов. В изобретении используются безопасные природные вещества в комбинации с известными противогрибными синтетическими соединениями, что обеспечивает значительное усиление фунгицидного действия последних против фитопатогенных грибов. Этот процесс, названный «хемосенсибилизацией», заключается в том, что безопасные природные соединения (хемосенсибилизирующие агенты) ослабляют способность патогенных грибов защищать себя от воздействия химических соединений, проявляющих фунгицидные свойства.
Техническим результатом данного изобретения выступает повышение фунгицидной активности и срока действия фунгицида, а также преодоление у фитопатогенов резистентности к фунгицидам.
Технический результат достигается тем, что композитный препарат фунгицидного действия содержит действующее вещество, в качестве которого используют комплекс, включающий фунгицид - стробилурины или триазолы в концентрации 0,01…3000 ppm и хемосенсибилизатор в концентрации 1…1000 ppm, взятые в соотношении 1:1…10:1, при этом хемосенсибилизатор выбирают из 2,3-диоксибензальдегида, 4-оксибензальдегида, раствора тимола в диметилсульфоксиде или фильтрата культуральной жидкости штамма гриба Fusarium sambucinum FS-94.
Все хемосенсибилизаторы, кроме нерастворимого в воде тимола, используют в виде водных растворов, а тимол растворяют в 0,5…1% водном диметилсульфоксиде.
Использование ряда широко применяемых в сельскохозяйственной практике фунгицидов типа триазолов и стробилуринов, совместно с указанными веществами обеспечивает синергетический эффект, качественно усиливающий фунгицидные свойства против фитопатогенных грибов, наносящих значительный вред в сельскому хозяйству.
Способность усиливать фунгицидный эффект показана для комбинаций тимола (2-изопропил-5-метилфенол) с азоксистробином (химический класс: стробилурины) по отношению к Phoma glomerata, Bipolaris sorokiniana, Alternaria sp. и Stagonospora nodorum с дифеноконазолом 3,0 г/л (химический класс: триазолы) против B. sorokiniana и S. nodorum; а также с тебуконазолом (группа по химическому строению:триазолы) против Alternaria alternata.
Среди этих патогенов растений наибольший синергический эффект был выявлен для B. sorokiniana в комбинации тимола и азоксистробина в концентрациях соответственно 10 ppm и 100 ppm. При индивидуальном использовании тимола в указанной концентрации практически не было отмечено задержки роста патогена. Однако смесь тимола и азоксистробина ингибировала рост гриба значительно больше (40,9%), чем сам фунгицид (14,8%).
Такая же смесь азоксистробина с тимолом ингибировала рост гриба P. glomerata на 88,8%, что вдвое превышало ингибирование роста гриба одним азоксистробином. Это ингибирование на 27% превышало арифметическую сумму, которая могла бы быть следствием аддитивного эффекта тимола и азоксистробина, использованных по отдельности (соответственно, 12,5% и 48,8%).
Ингибирование роста Alternaria sp. смесью тимола и азоксистробина (36,4%) также превышало арифметическую сумму процентов ингибирования роста гриба каждым из этих веществ по отдельности (4,5%+19,3%).
Тимол (10 ppm) также сенсибилизировал B. sorokiniana и S. nodorum к дифеноконазолу, a A.alternata - к тебуконазолу. Комбинация дифеноконазола с тимолом значительно сильнее ингибировала рост колоний B. sorokiniana и S. nodorum по сравнению с действием каждого из этих веществ по отдельности. Добавление в питательную среду дифеноконазола до концентрации 1 ppm в присутствии тимола вызывало такой же фунгицидный эффект как в 10 раз более высокая концентрация (10 ppm) одного дифеноконазола.
Аналогичная ситуация наблюдалась в случае комбинации тимола с тебуконазолом. Фунгицид тебуконазол в концентрации 0,5 ppm вызывал подавление роста колоний A. alternata на 29%. При добавлении к тебуконазолу тимола в концентрации 10 ppm, которая слегка подавляла рост A. alternata, ингибирование роста колоний данного гриба составляло примерно 50%. Чтобы получить такой эффект от одного тебуконазола, его концентрация должна была быть вдвое выше (1,0 ppm).
Способность другого потенциального хемосенсибилизатора - 4-ОБА, повышающего фунгитоксичность тебуконазола, изучалась против A. alternata и потенциально токсиногенного гриба F. culmorum. Совместное применение тебуконазола (0,5 ppm) с 4-ОБА, в концентрации 200 ppm, которая незначительно подавляла рост этих грибов, приводило к существенному повышению фунгицидной активности против как F. culmorum так и А. alternata. Так, один тебуконазол в концентрации 0,5 ppm ингибировал их рост примерно на 30%, а в смеси с 4-ОБА его ингибирующий эффект был почти вдвое выше.
Хемосенсибилизирующий потенциал 2,3-ДОБА оценивали по повышению рост-ингибирующего действия тебуконазола в отношении A. alternata. Как тебуконазол, так и данный бензальдегид, при применении по отдельности, незначительно ингибировали рост гриба соответственно на 10% при 0,5 ppm тебуконазола и на 2,5% при 1,0 ppm 2,3-ДОБА. Однако при совместном применении этих соединений наблюдалось подавление роста гриба примерно на 25%.
Было обнаружено, что метаболиты из культуральной жидкости непатогенного для пшеницы штамма FS-94 гриба F. sambucinum обладают хемосенсибилизирующей активностью и повышают чувствительность гриба S. nodorum (возбудитель септориоза) к некоторым тиазолам, в частности к тебуконазолу и дифеноконазолу, пролонгируя их фунгицидный эффект.
Фильтраты культуральной жидкости (ФКЖ) штамма FS-94 получали путем фильтрации последней после его роста на среде с мелассой, сахарозой и аммиаком. Для изучения влияния ФКЖ на патоген растений штамм #13-1/3 S. nodorum выращивался на картофельно-глюкозной среде (КГА) с добавкой ФКЖ и различных доз фунгицидов. Растворы ФКЖ, тебуконазола и дифеноконазола были стерилизованы фильтрацией через мембраны Миллипор с диаметром пор 0,22 микрон с последующим добавлением в чашки Петри с КГА по отдельности и в комбинации перед посевом S. nodorum.
Совместное применение тебуконазола и ФКЖ повышало чувствительность S. nodorum к фунгициду. При применении ФКЖ в концентрации 20 мкл/мл совместно с тебуконазолом в концентрации 0,25 ppm ингибирование роста S. nodorum после 9 дней значительно превышало аддитивный эффект. Тебуконазол в концентрации 0,25 ppm подавлял рост колоний на 49%. Комбинация тебуконазола с ФКЖ приводила к ингибированию роста гриба на 75%.
Под воздействием ФКЖ чувствительность S. nodorum повышалась также и к дифеноконазолу. Применение его комбинации с ФКЖ (в концентрациях 0,01 ppm 20 мкл/мл, соответственно) приводило к сильному подавлению роста колоний патогена на КГА, которое значительно превосходило подавление роста при индивидуальном использовании как дифеноконазола, так и ФКЖ. Фунгицидный эффект смеси дифеноконазола и ФКЖ был в 2,5 раза выше, чем действие одного дифеноконазола.
Ингибирование роста смесью ФКЖ с тебуконазолом усиливало фунгицидный эффект последнего за счет пролонгировния данного эффекта и поддержания его на более высоком уровне. По мере роста гриба на КГА рост-ингибирующий эффект тебуконазола в концентрации 0,25 ppm постепенно ослабевал, и сокращение диаметра колоний, по сравнению с контролем, на 11 сутки снижалось с 72 до 49%. В то время как рост-ингибирующий эффект тебуконазола в той же концентрации в присутствие ФКЖ (20 мкл/мл), измеренный по сокращению диаметра колоний, оставался на уровне 69%.
Рост-ингибирующий эффект дифеноконазола против S. nodorum пролонгировался при совместном применении этого фунгицида с ФКЖ. Пролонгирование фунгицидного эффекта под влиянием ФКЖ является новым, ранее не известным свойством хемосенсибилизаторов. В противоположность антигрибным лекарствам, применяемым в медицине, применение средства защиты растений рассчитано не на полное уничтожение патогена (что в природных условиях недостижимо), а на их способность как можно дальше отодвинуть во времени появление болезни и замедлить ее развитие. Совместное применение ФКЖ как сенсибилизирующего агента с сельскохозяйственными фунгицидами существенно задерживает развитие болезней, в частности септориоза на пшенице.
Сенсибилизирующее действие тимола, который был предварительно отобран in vitro как эффективный хемосенсибилизатор F. culmorum и В. sorokiniana к дифеноконазолу, было исследовано в вегетационных опытах на растениях пшеницы и ячменя.
Фитопатологическая экспертиза проростков, выращенных из семян, обработанных смесью дифеноконазола с тимолом, показала, что их совместное применение для обработки семян приводило к значительно более сильному подавлению болезни на растениях, по сравнению с ее супрессией на проростках, выросших из семян, обработанных только одним дифеноконазолом. Распространенность В. sorokiniana и степень развития болезни на растениях ячменя после совместного применения для обработки семян фунгицида и тимола были в три раза ниже этих показателей на проростках, выросших из семян, обработанных одним дифеноконазолом. Смесь дифеноконазол + тимол была высоко активна не только против данного патогена, превалирующего на семенах ячменя, но вызывала так же снижение распространенности других возбудителей корневых гнилей злаковых столь же эффективно, как после индивидуального использования этого фунгицида в десятикратно более высокой дозе.
В результате эксперимента с проростками пшеницы, выращенными из семян, обработанных смесью дифеноконазола и тимола, было установлено, что их совместное применение для обработки семян проводило к более сильному подавлению болезни на растениях, по сравнению с ее супрессией на проростках, выросших из семян, обработанных только одним дифеноконазолом.
Чтобы установить, проявляются ли в полевых условиях обнаруженный in vitro, сенсибилизирующий эффект ФКЖ, растения пшеницы опрыскивали смесью ФКЖ с тебуконазолом в дозе, которая была в 5 раз ниже рекомендованной для промышленных обработок. Данные первых учетов симптомов заболевания (2 учета по поражению листьев и 1 учет по поражению стеблей) показали, что обнаруженный в лаборатории сенсибилизирующий эффект ФКЖ проявляется и в поле, по крайней мере на некоторых стадиях развития растений. В частности, обработка только ФКЖ не приводила к снижению числа пораженных стеблей в фазу 71, а эффективность низкой концентрации тебуконазола была на уровне 28%. При его применении в этой концентрации вместе с ФКЖ эффективность данного фунгицида против S. nodorum возрастала до 49%.
Во всех случаях совместного нанесения той же дозы тебуконазола совместно с ФКЖ на листьях, стеблях и колосе достигался практически такой же антисепториозный эффект, как и после применения в 5 раз более высокой концентрации фунгицида. Таким образом, полевые эксперименты показали, что совместное применение ФКЖ штамма FS-94 позволяет снижать дозу фунгицида тебуконазола в 5 раз без снижения его защитного эффекта. На листьях, обработанных одним фунгицидом, среднее значение R (степень развития болезни) достигало 50,5%, в то время как после его совместного применения с тимолом среднее значение R было только 32,3%. В одном из экспериментов совместное применение было столь же эффективно как в 2 раза более высокая концентрация тебуконазол. Супрессивное действие тебуконазола после совместного применения превышало ожидаемый аддитивный эффект на 20%.
При культивировании дикого штамма S. nodorum на среде с дифеноконазолом был выделен мутант, рост которого был более интенсивным, чем рост исходного штамма. При концентрации данного фунгицида в среде 0,5 ppm средний диаметр колоний резистентного мутанта в 3 раза превосходил диаметр колоний исходного штамма, растущего на аналогичных средах с фунгицидом. Рост последнего прекращался при концентрации дифеноконазола 1 ppm, а рост мутантного клона продолжался даже в присутствии фунгицида в концентрации 5 ppm. Чтобы убедится в том, что резистентность этого клона обусловлена генетической мутацией, а не физиологической адаптацией, его высевали и выращивали на КГА без дифеноконазола. После пассажа на КГА штамм вновь высевали на КГА с фунгицидом. Резистентность штамма при этом не изменилась, что свидетельствует о том, что он является истинным генетическим мутантом по резистентности.
Совместное применение дифеноконазола и тимола привело к повышению чувствительности резистентного мутанта до уровня природного (нерезистентного) штамма S. nodorum. Так, дифеноконазол в концентрации 0,005 ppm подавлял рост исходного штамма на 23%), а рост резистентного мутанта - на 0,9%. При совместном использовании дифеноконазола в этой же концентрации с тимолом в концентрации 10 ppm, не оказывавшей влияния на развитие гриба, рост мутанта был подавлен на 20%.
В таблице приведены результаты испытаний препарата в заявленных концентрациях и пропорциях. В сравнении указаны параметры, выходящие за рамки заявленных, а также фунгицид в чистом виде без хемосенсибилизатора.
| Таблица | ||||
| Фунгицид, концентрация, ppm | Хемосенсибилиза- тор, концентрация, ppm |
Пропорция Фунгицид: хемосенсибилизатор |
Фунгицидныйэффект, % | Период защитного действия, сутки |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Тебуконазол | ||||
| 0,1 | Тимол 10,0 | 10:1 | 64 | 14 |
| 1,0 | 2,3-ДОБА 1,0 | 1:1 | 25 | 14 |
| 0,5 | 4-ОБА 200,0 | 1:1 | 60 | 14 |
| 20,0 | ФКЖ 20,0 | 5:2 | 75 | 9 |
| Сравнение тебуконазол 0,0025 | Тимол 2,5 | 45:1 | 8 | 5 |
| ФКЖ 0,2 | 7:4 | 5 | 5 | |
| Без добавки | 10 | 5 | ||
| Дифеноконазол 3000,0 | ||||
| Тимол 50,0 | 6:1 | 80 | 14 | |
| 0,01 | 2,3-ДОБА 1,0 | 3:2 | 36 | 14 |
| 0,1 | 4-ОБА 900,0 | 1:1 | 43 | 14 |
| 0,01 | ФКЖ 20,0 | 9:5 | 50 | 23 |
| Сравнение дифеноконазол 0,005 | 2,3-ДОБА 0,05 | 3:1 | 23 | 10 |
| Тимол 0,3 | 25:3 | 12 | 7 | |
| Без добавки | - | 25 | 10 | |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Азоксистробин 100,0 | ||||
| Тимол 10,0 | 1:10 | 41 | 14 | |
| 0,01 | 2,3-ДОБА 3,0 | 1:1 | 48 | 14 |
| 10,0 | 4-ОБА 1000,0 | 1:1 | 58 | 14 |
| 0,05 | ФКЖ 20,0 | 5:1 | 35 | 20 |
| Сравнение азоксистробин 0,004 |
4-ОБА 0,4 | 15:1 | 13 | 7 |
| ФКЖ 0,2 | 1:1 | 0 | 0 | |
| Без добавки | - | 15 | 14 |
Как следует из приведенных данных эффект существенного повышения активности и продолжительности защитного действия наблюдается при использовании заявленного препарата в пределах интервалов концентрации раствора хемосенсибилизатора и пропорции последнего с действующим агентом.
Композитный препарат фунгицидного действия для защиты растений от патогенов, в том числе резистентных к коммерческим фунгицидам, содержащий действующее вещество, в качестве которого используют комплекс, включающий фунгицид стробилурины или триазолы в концентрации 0,01-3000 ppm и хемосенсибилизатор в концентрации 1-1000 ppm, взятые в соотношении 1:1-10:1, при этом хемосенсибилизатор выбирают из 2,3-диоксибензальдегида, 4-оксибензальдегида, раствора тимола в диметилсульфоксиде или фильтрата культуральной жидкости штамма гриба Fusarium sambucinum FS-94.
