Введение
Вмешательство в борьбу с вредителями
Биопестицид – это биологическое вещество или организм, который повреждает, уничтожает или отпугивает организмы, считающиеся вредителями. Биологическое вмешательство в борьбу с вредителями включает в себя хищнические, паразитические или химические взаимодействия. Они получаются из организмов, таких как растения, бактерии и другие микроорганизмы, грибы, нематоды и т.д. Они являются компонентами программ интегрированной защиты растений (IPM) и получили значительное практическое применение в качестве альтернативы синтетическим химическим средствам защиты растений (СЗР).
Определения
Агентство по охране окружающей среды США заявляет, что биопестициды – это "определенные виды пестицидов, полученные из таких природных материалов, как животные, растения, бактерии и некоторые минералы, и в настоящее время зарегистрировано 299 активных ингредиентов биопестицидов и 1401 зарегистрированных биопестицидных продуктов". EPA также заявляет, что биопестициды "включают в себя природные вещества, контролирующие вредителей (биохимические пестициды), микроорганизмы, контролирующие вредителей (микробные пестициды), и пестицидные вещества, производимые растениями, содержащими добавленный генетический материал (защитные вещества, встроенные в растения) или ПИП". Европейское агентство по охране окружающей среды определяет биопестицид как "пестицид, изготовленный из биологических источников, то есть из природных токсинов. Природные биологические агенты, используемые для уничтожения вредителей, вызывая специфические биологические эффекты, а не химическое отравление". Кроме того, ЕЭА определяет биопестицид как пестицид, в котором "активным ингредиентом является вирус, грибок или бактерия, либо натуральный продукт, полученный из растительного сырья. Механизм действия биопестицида основан на специфических биологических эффектах, а не на химических ядах".
Типы
Биопестициды обычно не выполняют известных функций в фотосинтезе, росте или других базовых аспектах физиологии растений. Многие химические соединения, производимые растениями, защищают их от вредителей; они называются антифидантами. Эти материалы биоразлагаемы и возобновляемы, что может быть экономически выгодно для практического применения. Системы органического земледелия используют этот подход к борьбе с вредителями. Химические вещества природного происхождения. Четыре группы применяются в коммерческих целях: пиретрум, ротенон, масло нима и различные эфирные масла – это природные вещества, которые контролируют (или мониторят, в случае феромонов) вредителей и микробные заболевания. Пестициды, встроенные в растения (PIP), содержат генетический материал других видов (то есть ГМ-культуры). Их использование вызывает споры, особенно в европейских странах. РНК-пестициды, некоторые из которых применяются местно, а некоторые поглощаются растением.
РНК-интерференция
Интерференция РНК изучается для применения в инсектицидах в виде спреев (РНКi-инсектициды) такими компаниями, как Syngenta и Bayer. Эти спреи не модифицируют геном целевого растения. РНК может быть модифицирована для сохранения эффективности по мере эволюции целевых видов и развития у них устойчивости к исходной форме. РНК – относительно хрупкая молекула, которая обычно разрушается в течение нескольких дней или недель после применения. Компания Monsanto оценила стоимость в размере около 5 долларов на акр. РНКi использовалась для борьбы с сорняками, устойчивыми к Раундапу. РНКi можно смешивать с силиконовым поверхностно-активным веществом, которое позволяет молекулам РНК проникать через устьица на поверхности растения. Это нарушало работу гена устойчивости достаточно долго, чтобы гербицид подействовал. Эта стратегия позволит продолжить использование гербицидов на основе глифосата.
Нанотехнологии
Было показано, что инкапсулирование некоторых биологических соединений в наночастичные системы повышает их эффективность против вредителей, снижает токсичность для человека и окружающей среды, а также уменьшает потери, вызванные физической деградацией (например, испарением и вымыванием). Таким образом, нанотехнологии могут способствовать созданию менее токсичных биопестицидов с приемлемыми профилями безопасности, большей стабильностью действующего вещества, повышенной эффективностью против целевых вредителей и более высокой степенью принятия конечными пользователями. Масло нима (Azadirachta indica) может быть эффективно защищено от быстрого разложения с помощью наночастиц, что обеспечивает более продолжительное воздействие на целевых вредителей. Биоразлагаемые полимеры, используемые в таких препаратах, обеспечивают непрерывную доставку действующего вещества без вреда для окружающей среды. В связи с тем, что в настоящее время недостаточно данных для всесторонней оценки рисков и последующей токсичности наночастиц для компонентов агроэкосистем после их попадания в окружающую среду, будущие исследования должны быть направлены на разработку способов минимизации рисков, связанных с использованием наночастиц.
Приложения
Микробные агенты, для эффективного контроля которых требуется соответствующая формуляция и применение. Биопестициды зарекомендовали себя в качестве средства борьбы с болезнями растений на различных культурах. Например, биопестициды помогают контролировать ложную мучнистую росу. Их преимущества включают: нулевой срок ожидания перед сбором урожая (см. предельно допустимое содержание остатков), эффективность при умеренном и сильном давлении болезней, а также возможность использования в баковых смесях или в программах ротации с другими фунгицидами. Поскольку, по данным некоторых маркетинговых исследований, до 20% мировых продаж фунгицидов направлено на борьбу с болезнями, вызываемыми ложной мучнистой росой, интеграция биофунгицидов в виноградарство имеет значительные преимущества, продлевая срок эффективного использования других фунгицидов, особенно относящихся к категории пониженного риска. Важной областью роста для биопестицидов является обработка семян и внесение в почву. Фунгицидные и биофунгицидные препараты для обработки семян используются для борьбы с почвенными грибковыми патогенами, вызывающими гниение семян, прикорневую гниль, корневую гниль и болезни рассады. Они также могут применяться для борьбы с внутренними и поверхностными грибковыми патогенами семян. Многие биофунгициды обладают способностью стимулировать защитные реакции растений-хозяев и другие физиологические процессы, повышающие устойчивость обработанных культур к стрессам.
Исследование рынка
Рынок сельскохозяйственных биологических препаратов, по прогнозам, достигнет 19,5 миллиарда долларов к 2031 году.