Резистентність до фунгіцидів: основні поняття, механізм виникнення та міфи

Резистентність (стійкість) — термін, про який напевне чули всі, але водночас мало хто може правильно назвати причини його виникнення і способи попередження. Як наслідок, раз по раз виникають запитання щодо цього явища та різного роду рекомендації й навіть спекуляції. Мета цієї статті — розкласти питання, що стосуються виникнення резистентності грибів до фунгіцидів, по поличках і сформулювати чіткі рекомендації для запобігання її виникненню та поширенню, оскільки проблема резистентності насправді є актуальною, й у своїй повсякденній агрономічній практиці ми вже не можемо на неї не зважати.

ОТЖЕ, ЩО Ж ТАКЕ РЕЗИСТЕНТНІСТЬ?

Резистентність (стійкість) стосовно фунгіцидів — це набуте, успадковане зниження чутливості гриба до певного протигрибкового агента (фунгіциду). Розрізняють два види резистентності (стійкості):

1. Лабораторна стійкість: вид гриба був штучно мутований і розвинений для втрати своєї чутливості. Ці досягнення в області стійкості стосовно фунгіцидів мають виключно наукове значення.

2. Польова стійкість: відноситься до змін, які відбуваються з певними видами грибів у природних, польових умовах. Перші ознаки прояву ймовірної польової стійкості можуть бути виявлені при звичайному моніторингу або спостерігатися в разі низької ефективності фунгіциду з певним механізмом дії.

Недостатня ефективність фунгіциду сама по собі ще не є ознакою виникнення резистентності, оскільки таке явище повинно бути підтверджене в лабораторних умовах. Та для того, щоб розглядати виникнення резистентності в якості головної причини втрати ефективності фунгіциду, нам для початку потрібно відповісти на кілька запитань:

1. Чи могли на ефективність фунгіциду вплинути погодні умови (опади, температура)?

2. Чи ефективне дозування препарату було використане?

3. Можливо, були проблеми з якістю внесення фунгіциду?

4. Чи вчасно ми спрацювали, використавши фунгіцид у найбільш ефективний спосіб (профілактично чи за перших ознак розвитку хвороби)?

5. Наскільки сильним був розвиток і поширення популяції гриба на момент внесення?

Якщо жоден із перелічених чинників не мав впливу на ефективність фунгіциду, в такому разі ми можемо розглядати резистентність як причину низької ефективності препарату в полі.

МЕХАНІЗМ ВИНИКНЕННЯ РЕЗИСТЕНТНОСТІ

Рис. 1. Механізм виникнення резистентності.

Уявімо, що на момент обробки фунгіцидом присутня популяція гриба, серед якої може бути мізерна частка виду, що має стійкість до фунгіциду з певним механізмом дії внаслідок природної мутації. Після обробки фунгіцидом стійкий вид виживає, як і певна частина не стійкої до дії фунгіциду популяції. Якщо умови сприяють розвитку гриба й утворенню нового покоління, частина стійких видів у загальній популяції ставатиме більшою, і при наступному застосуванні фунгіциду з таким самим механізмом дії ця тенденція буде зберігатись аж допоки стійкий вид не стане домінуючим (механізм виникнення резистентності в польових умовах зображено на рис. 1).

ЩО СПРИЯЄ ШВИДКІЙ ПОЯВІ РЕЗИСТЕНТНОСТІ?

1. Беззмінне використання одних і тих самих класів діючих речовин. 

Існує хибна думка, що заміна одного фунгіциду, який, наприклад, містить стробілурин та триазол, на інший фунгіцид, що також містить стробілурин і триазол (як-от заміна азоксистробіну на пікоксистробін чи інший стробілурин), може попередити виникнення резистентності. Та насправді заміна однієї д. р. на іншу з того ж хімічного класу абсолютно нічого не змінює з погляду запобігання резистентності, оскільки механізм їх дії, як представників класу стробілуринів, є абсолютно однаковим. Важливо зрозуміти, що резистентність не виникає до назви торгової марки препарату і навіть до самих д. р., резистентність виникає до механізму їх дії, а оскільки механізм дії в середині хімічного класу є однаковим, то від заміни одного його представника на іншого не змінюється абсолютно нічого. Назвою цього явища є крос-резистентність (стійкість до групи д. р., що мають однаковий механізм дії). А тепер згадайте, скільки разів ви змінювали фунгіцид, побоюючись появи резистентності, але зрештою обирали ті самі групи д. р.

2. Занижені норми використання препаратів. 

Раніше, а в деяких господарствах і зараз, існувала практика застосування кількох препаратів у баковій суміші, проте в заниженому дозуванні. Аргументом для такої практики найчастіше вказується розширення спектра контрольованих хвороб та бажання зберегти вартість обробки в прийнятних межах. Однак внесення фунгіцидів у заниженому дозуванні, особливо таких, що доцільно застосовувати на ранніх етапах розвитку хвороби (стробілурини та карбоксаміди) ще й за явних симптомів розвитку хвороби, по суті є поступовим виведенням рас грибів, стійких до препаратів, які використовуються. Заниження норм діючих речовин або рекомендації зі зменшення норми внесення препаратів від деяких виробників — це те, з чим ми і сьогодні стикаємось доволі часто. Зважаючи на економічну ситуацію, сьогодні такі рекомендації виглядають привабливо з точки зору зниження витрат, але вже завтра така практика може вилитись у дуже серйозні проблеми, як, наприклад, та, що ми вже маємо з церкоспорозом цукрового буряку.

Наразі вивченням проблематики резистентності займається комітет з протидії розвитку стійкості патогенів до фунгіцидів (FRAC). За класифікацією FRAC, фунгіциди розподіляються на класи відповідно до механізму їх дії (специфічний клітинний процес, який інгібується певним фунгіцидом). FRAC наразі нараховує 11 класів діючих речовин відповідно до механізму дії. Кожен клас має свою систематизацію згідно з ризиком виникнення резистентності.

Серед ключових класів д. р., що найчастіше використовуються в нашій країні, слід виокремити такі:

• Інгібітори дихання — стробілурини: високий ризик виникнення резистентності. Крос-резистентність між всіма д. р. даної групи (табл. 1).

• Інгібітори дихання — карбоксаміди або SDHI (табл. 1): середній-високий ризик виникнення резистентності. Також спостерігається крос-резистентність між всіма д. р. даної групи у більшості випадків.

• Інгібітори біосинтезу стеролу (SBI) — триазоли, імідазоли (середній ризик). У цілому крос-резистентність спостерігається для всіх триазолів, проте в деяких випадках можуть бути відмінності. Так, для септоріозу пшениці (Septoria tritici) та церкоспорозу цукрового буряку (Cercospora beticola) крос-резистентність спостерігається по двох підгрупах (перша — протіоконазол, епоксиконазол, ципроконазол; друга — дифеноконазол, тебуконазол, мефентріфлуконазол). Варто зазначити, що розподіл по групах у вказаних випадках не означає те, що одна, наприклад, перша підгрупа збереже свою ефективність за умови виникнення резистентності до другої групи. Це означає те, що залежно від популяції гриба на конкретному полі одна група може бути дещо ефективнішою за іншу (табл. 2, рис. 2).

• Інгібітори біосинтезу стеролу (SBI) — аміни: низький-середній ризик виникнення резистентності (табл. 2).

• Інгібітори біосинтезу тубуліну (МВС) — бензимідазоли: високий ризик виникнення резистентності (табл. 3).

Таблиця 1. Інгібітори дихання

Таблиця 2. Інгібітори біосинтезу стеролу

Таблиця 3. Інгібітори синтезу тубуліну та РНК-полімерази

Рис. 2. Моделі крос-резистентності церкоспорозу цукрового буряку до триазолів по країнах ЄС. Чим щільніше розташовані точки відносно діагоналі, тим сильніше виражена крос-резистентність (дифеноконазол та мефентріфлуконазол — повна крос-резистентність).

ЩО ДЛЯ НАС, ЯК АГРОНОМІВ, ОЗНАЧАЄ КРОС-РЕЗИСТЕНТНІСТЬ? 

Це означає, що в разі виникнення стійкості, наприклад септоріозу зернових до Солатенолу™ (SDHI), цей вид септоріозу буде стійким і до інших д. р. із цього класу (флуксапіроксаду, біксафену та ін.) й навіть тих, що ніколи не використовувалися на конкретному полі. Аналогічна ситуація буде й стосовно стробілуринів, оскільки вони також, як видно із табл. 2, є крос-резистентними в межах свого класу. 

4 ОСНОВНІ МЕХАНІЗМИ НАБУТТЯ РЕЗИСТЕНТНОСТІ:

1. Зміна цільової ділянки. Коли гриб росте, його ДНК реплікується під час утворення нових клітин. Цей процес реплікації є недосконалим, і можуть виникнути помилки (мутації). Оскільки ДНК є кодом, який використовується для виробництва ферментів у клітині, деякі мутації призводять до змін амінокислотної послідовності у цільовій ділянці впливу фунгіциду, що, своєю чергою, змінює форму цільової ділянки. В такому разі фунгіцид може працювати гірше або взагалі втратити ефективність.

2. Детоксикація, або метаболізм фунгіциду. Грибкова клітина містить широкий набір метаболічних механізмів для забезпечення нормальних клітинних процесів. Цей метаболічний механізм може модифікувати фунгіцид до нетоксичної форми, яка більше не є шкідливою для клітини.

3. Надмірна експресія. Принцип дії деяких фунгіцидів базується на блокуванні тих чи інших ферментів. Вироблення додаткового ферменту грибом (тобто надмірна експресія) може збільшити ймовірність того, що клітинні процеси відбуватимуться, як за нормальних умов.

4. Виключення цільової ділянки. Існують природні механізми для нейтралізації чи виключення чужорідних речовин або експорту ендогенних речовин з клітин грибів, тим самим зменшуючи концентрацію фунгіцидів та знижуючи їх ефективність.

Окрім специфіки д. р. (їх механізму дії на цільовий об’єкт), для попередження виникнення резистентності слід зважати і на низку чинників, пов’язаних з особливостями самого патогену, а саме на:

•          цикли розвитку патогену протягом року чи сезону та кількість поколінь;

•          механізм розмноження — статевий, безстатевий, змішаний;

•          генетичну мінливість у популяції;

•          міграційний потенціал;

•          діапазон культур, що уражуються (чи розвивається на інших культурах).

Тобто, коли патоген протягом року може давати кілька поколінь з коротким проміжком часу, а також за його високого міграційного потенціалу й збігу інших вищевказаних факторів, такий патоген буде мати високу ймовірність виникнення стійкості до дії тих чи інших фунгіцидів. Зокрема, до патогенів з середнім рівнем виникнення резистентності відносять септоріоз та піренофороз пшениці, церкоспороз цукрових буряків та ін. До патогенів з високим рівнем виникнення резистентності відносять сіру гниль (Botrytis spp.), види несправжньої борошнистої роси (Plasmopara) та частину інших.

На сьогодні в світі виявлено випадки резистентності деяких видів грибів до стробілуринів, карбоксамідів (SDHI), бензимідазолів (карбендазим, тіофанат-метил). Проте термін «резистентність» у випадку з різними класами діючих речовин може мати для нас різні наслідки в полі. Так, наприклад, резистентність грибів стосовно стробілуринів та карбоксамідів у більшості випадків означає різку й повну втрату ефективності цих груп д. р. щодо патогену. Це пов’язано з їх механізмом дії, тобто інгібуванням певного ферменту чи амінокислоти, що використовується в процесі дихання клітин. У виявлених випадках резистентності внаслідок мутації відбулися зміни (наприклад, одного ферменту чи амінокислоти на іншу), через що фунгіцид повністю втрачав свою ефективність. Стробілурини та карбоксаміди (SDHI) натепер є одними з найважливіших груп д. р., завдяки використанню яких ми можемо забезпечити тривалий захист культур і контроль широкого спектра патогенів. Проте в разі неправильного їх застосування (занижені норми та роздрібнене внесення) ми вже досить скоро можемо стикнутися з повною втратою їх ефективності, а через явище крос-резистентності це може призвести до дуже серйозних наслідків.

Резистентність стосовно триазолів можна охарактеризувати як зниження чутливості гриба до фунгіциду, тобто повної й різкої втрати ефективності не відбувається, і певний час є можливість боротись із цим явищем, збільшуючи норму препарату. Такий спосіб набуття резистентності, на відміну від стробілуринів та карбоксамідів, пов’язаний з іншим механізмом дії, а саме інгібуванням біосинтезу стеролу (ергостеролу), що є важливою складовою мембран клітин вищих грибів.

З огляду на особливості механізму дії фунгіцидів та біологію патогенів для досягнення високої ефективності фунгіцидної схеми захисту та запобігання ризику виникнення резистентності слід дотримуватися таких рекомендацій (для всіх фунгіцидів):

• Використовуйте комбіновані препарати, що містять д. р. різних груп з різним механізмом дії.

• Не занижуйте дозування, застосовуйте вчасно — профілактично або за перших ознак розвитку хвороб (особливо стробілурини та карбоксаміди).

• Чергуйте групи д. р., оскільки їх заміна в межах групи не є антирезистентною стратегією.

• Використовуйте інтегровану схему захисту (біопрепарати, контактні фунгіциди, стійкі сорти, обробіток ґрунту із заробкою рослинних решток, сівозміну, обґрунтовані норми азотних добрив).

• При виборі двох і більше компонентних фунгіцидів звертайте увагу на те, щоб обидва компоненти препарату були ефективними проти цільового патогену.

• Для стробілуринів та карбоксамідів на зернових культурах максимальна кількість обробок протягом сезону — не більше ніж дві. Варто зауважити, якщо для протруювання насіння використовувався карбоксамід, що має ефективність проти листкових хвороб, це вже рахується як одна з двох можливих обробок за сезон.

Сподіваємось, що ця інформація пролила трішки більше світла на проблематику резистентності та дозволить нам довший час отримувати той результат у полі, на який ми розраховуємо. Чого ми вам і бажаємо!

Автор: Олександр Соловйов, менеджер з технічної підтримки фунгіцидів на технічних культурах