Для подавления развития болезней и увеличения урожайности пшеницы традиционно применяются различные фунгициды. Массовое использование пестицидов в сельском хозяйстве существенно нарушает экологические взаимосвязи в природной среде, что может негативно сказаться на состоянии почвы и качестве полученной продукции. Поэтому специалисты из сибирских институтов создают препараты, в которых снизится содержание химических средств за счет введения в состав природных органических соединений с полезными для роста растений свойствами. Результаты работы опубликованы в журналах «Агрохимия» и «Химия в интересах устойчивого развития».

 

 

Фунгициды — химические вещества для борьбы с различными грибковыми заболеваниями растений, которые используются для протравления семян и обработки вегетирующих растений. Триазолы — самая большая группа фунгицидов, которые могут применяться для обработки растений на ранних фазах развития заболевания или для профилактики. Тебуконазол (ТБК), который входит в эту группу, является действующим веществом многих фунгицидов, однако выступает потенциальным канцерогеном. Препараты на его основе активно применяются в Сибири для подавления основного возбудителя обыкновенной корневой гнили яровой пшеницы, успешно уничтожают внешнюю и внутреннюю семенную инфекции. ТБК является биологически активным синтетическим веществом с низкой растворимостью в воде, следовательно, для улучшения эффективности препарата необходима повышенная концентрация. Сибирские ученые заинтересовались этой проблемой и занялись разработкой супрамолекулярных систем ТБК как средств доставки его молекул к чувствительным органам патогенных для злаковых культур организмов. Такая система состоит из двух или нескольких веществ, молекулы которых слабо связаны и легко освобождаются при достижении нужного места. При этом у каждой молекулы есть своя функция, и система считается эффективной, если частицы выполняют отведенную им роль. За счет создания подобных систем доставки специалисты получают эффективные лекарства, в которых многократно снижается содержание действующего вещества благодаря введению природных соединений, отвечающих за его транспортировку в организме человека и животных.

«В нашем случае мы используем тебуконазол, непосредственная функция которого — защита растения от болезни, и экстракт корней солодки, способствующий преодолению молекулами ТБК клеточной мембраны и проникновению в организм», — рассказывает руководитель группы механохимии органических соединений Института химии твердого тела и механохимии СО РАН доктор химических наук Александр Валерьевич Душкин

Полученные фунгицидные комплексы были протестированы на опытном поле Сибирского научно-исследовательского института земледелия и химизации сельского хозяйства Сибирского федерального научного центра агробиотехнологий РАН. Из обработанных семян появились растения с улучшенными показателями структуры урожая. Выросла длина главного колоса, количество колосков в нем, масса зерна пшеницы, итоговый сбор повысился в среднем на 10—13 %, при этом расход действующего вещества тебуконазола снизился примерно в два раза.

Исследователи отмечают особую важность ростостимулирующей функции полученного препарата. Во время проведения посева пшеницы, весной, зачастую погодные климатические условия бывают неблагоприятными (сыро и холодно либо сухо и жарко), а препараты на основе тебуконазола обладают ретардантным эффектом (то есть снижают ростовые процессы), что приводит к снижению всхожести семян и в конечном итоге к потере урожайности. Поэтому в комплексе с ТБК сельхозпроизводители зачастую используют ростостимулирующие добавки. Полученные супрамолекулярные комплексы на основе экстракта корней солодки исключают необходимость в химических синтетических добавках. Теперь ученые ожидают заинтересованных инвесторов, которые будут готовы запустить процесс государственной регистрации нового перспективного протравителя. 

 

 

 

Хитозан — перспективная замена фунгицидам?

Кроме работы с экстрактом корней солодки, специалисты провели исследования по созданию супрамолекулярных комплексов с использованием хитозана — органического полимера, полученного из хитина — основного строительного материала покровов ракообразных и насекомых. Если экстракт выполняет в основном функцию доставки ТБК, то применение аминополисахаридов на основе хитозана в сельском хозяйстве основано на его способности повышать устойчивость растений к вредным биологическим объектам вирусной, бактериальной и грибной природы, а также усиливать сопротивляемость к насекомым-вредителям. В отличие от тебуконазола, он безвреден для человека и окружающей среды.

«Исследования показали, что хитозан не только может использоваться в системе с ТБК как комплексообразователь — носитель молекул ТБК, но и в то же время без химических наполнителей повышает устойчивость растений к неблагоприятным факторам. Была намечена возможность создания аналогичных средств защиты яровой пшеницы от листовых инфекций на основе комбинации хитозана с экстрактом корней солодки без включения в нее тебуконазола. Если же говорить о результатах применения системы ТБК/хитозан, то ее биологическая эффективность против бурой листовой ржавчины достигла 93,2 %, септориоза — 88 %, мучнистой росы — 79,9 %, также препарат стимулирует рост флагового листа на 27 %, влияет на заселенность колосьев пшеничным трипсом (вредителем генеративных органов растений) и повышает зерновую продуктивность культуры на 0,55 тонны с гектара. В итоге эффективность полученной системы несколько уступает коммерческому препарату "Раксил", однако содержание химического действующего вещества ТБК в нем снижено в 5,5 раза», — говорит заведующая лабораторией защиты растений СибНИИЗиХ СФНЦА РАН академик Наталия Григорьевна Власенко.

По словам ученых, проделанная работа является лишь начальным этапом. На сегодняшний день необходимо продолжать исследования, чтобы выяснить до конца механизмы действия хитозана, других природных нетоксичных для человека компонентов отдельно и в соединении с химическими синтетическими препаратами, а также оптимизировать состав композиции.

«Основное направление нашей деятельности, конечно же, в уменьшении содержания тебуконазола, а в перспективе — снижение его доли до нуля в составе пестицидов, хотелось бы обойтись только природными комплексообразователями, при этом сохранить и даже увеличить эффективность этих препаратов. В то же время изучение полезных свойств корней солодки и хитозана, кроме сугубо практических сельскохозяйственных целей, идет в русле импортозамещения. Используемые на сегодняшний день средства защиты растений закупаются за границей, но в случае создания новых композиций на природной органической основе мы сможем его производить из местных компонентов, обладающих практически неограниченной ресурсной базой и производящихся в том числе в Сибири, и тем самым достичь сразу нескольких целей: снизить негативное воздействие защищающих растения препаратов на окружающую среду и полученную продукцию и отказаться от привозных пестицидов», — рассказывает Александр Душкин. 

Андрей Фурцев

Фото Юлии Поздняковой

Похожие новости

  • 08/12/2016

    Новосибирские химики производят уникальные композитные материалы для сжигания топлива

    ​Специалисты Новосибирского государственного университета и институтов СО РАН создают керамометаллические композитные матрицы на основе порошка алюминия, его оксида и сплавов. Эти уже успешно испытанные материалы обладают уникальными характеристиками, в частности, высокой теплопроводностью, и используются для структурированных катализаторов процессов сжигания и трансформации топлив.
    3335
  • 10/09/2020

    Технологию глубокой переработки зерна создали в Новосибирске

    ​Реализация инновационного способа сулит прибыль в десятки и сотни миллионов.  По своей значимости зерно превосходит нефть. Это не  стремление выдать желаемое за действительное. Химик Владимир Аксёнов точно и ясно оценивает перспективы переработки зерна.
    730
  • 24/03/2020

    В Институте химии твёрдого тела и механохимии СО РАН полпреду Сергею Меняйло представили новейшие разработки сибирских учёных

    23 марта в новосибирском Академгородке полномочный представитель Президента Российской Федерации в Сибирском федеральном округе Сергей Меняйло посетил федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт химии твёрдого тела и механохимии Сибирского отделения Российской академии наук».
    700
  • 11/11/2020

    АгроНОЦ против барьеров, мешающих эффективному агробизнесу

    В Новосибирской области РФ подготовлено около 50 различных проектов, направленных на решение актуальных задач в области сельского хозяйства и животноводства, в рамках которых планируется наладить взаимодействие аграрной науки, бизнеса и агропромышленного комплекса.
    233
  • 31/03/2017

    Дороги Новосибирска могут начать ремонтировать золобетоном

    Новосибирские дорожники ожидают результатов эксперимента по ремонту магистралей так называемым золобетоном. Как пережило зиму дорожное покрытие из нового стройматериала, уложенное в октябре прошлого года на экспериментальный участок, станет ясно сразу же, как сойдет снег.
    1379
  • 12/08/2020

    День поля: стратегия интенсификации растениеводства

    ​Стратегию интенсификации отрасли растениеводства, а также пути технической и технологической модернизации АПК обсудили аграрии на Дне поля Новосибирской области, проходившем 6 — 7 августа на базе НГАУ.
    578
  • 13/10/2020

    И быстрых разумом Ньютонов…

    ​Первую в мире вакцину от коронавируса под названием «Спутник V» создали наши, российские ученые. И сколько бы там ни говорили скептики по поводу того, что наука, мол, у нас в загоне, что лучшие отечественные умы утекают за рубеж, – факт остается фактом.
    382
  • 01/06/2020

    Российские ученые создали уникальный материал для аэрокосмической промышленности

    ​Керамический материал, который обладает самой высокой температурой плавления среди всех известных соединений, удалось разработать группе ученых НИТУ МИСиС.  В ходе реализации проекта "Синтез и искровое плазменное спекание сверхвысокотемпературной керамики для аэрокосмической промышленности" удалось получить соединение HfC0.
    745
  • 24/12/2019

    Выбор РИА Новости: главные достижения российской науки 2019 года

    ​Ученые в России в нынешнем году получили знаковые результаты в самых разных областях – от астрономии до археологии, причем многие достижения имеют выходы на практическое применение. Примечательно, что существенную лепту здесь внесли не только признанные научные центры, но и ведущие отечественные вузы.
    1518
  • 13/01/2016

    Татьяна Толстикова: "В СО РАН есть все предпосылки, чтобы решить проблему импортозамещения лекарств"

    ​Доктор биологических наук, профессор Татьяна Генриховна Толстикова возглавляет лабораторию Новосибирского института органической химии им. Н.Н. Ворожцова (НИОХ) СО РАН - уникальную для России структуру.
    4231