Фунгіцидні і бактерицидні властивості перекису водню обумовлені не тільки прямим, але і непрямим дією цієї речовини. Розчини перекису водню діють на патоген, руйнуючи клітинні мембрани. При обробці інструменту / інвентарю, насіння і грунту значення має саме цей вид впливу. Але при обробці вегетуючих рослин побічна дія перекису на рослину має не менше значення, ніж прямий вплив на патоген.
Кисневі «активісти» і вільні радикали
Частина фактів - це зрозуміти, що у нас є проблема,
і частина фактів - це що ми з нею робитимемо.
Джордж Буш
«Активні форми кисню» (АФК) - це з'єднання, які виникають в результаті неповного відновлення О2. Найбільш значущі АФК - супероксидрадикалу (О2), озон О3, пероксид водню Н2О2 і гідроксил-радикал ОН. «Живуть» вони недовго, але цілком здатні стати причиною пошкодження або загибелі клітин рослин, бактерій і грибів.
Перекис водню може вступати в реакцію фосфолипидами клітинних мембран, «включаючи» процес перекисного окислення ліпідів. При перекисне окислення ліпідів (ПОЛ) переважно окислюються ненасичені жирні кислоти. В процесі їх окислення утворюються вільні радикали, що перетворює реакцію в автокаталитически, самоускоряющіхся.
Вільні радикали - це нестабільні молекули з неспареним електроном. Така нестабільна частинка, стикаючись з іншими молекулами, «краде» у них електрон, що істотно змінює структуру цих молекул. «Пограбовані» молекули прагнуть відняти електрон у інших «повноцінних» молекул, внаслідок чого розвивається руйнівна ланцюгова реакція. Окислювальний стрес порушує цілісність клітинних мембран, пошкоджує ДНК і мітохондрії бактерій і грибів.
Стійкість організмів до дії активних форм кисню (зокрема, перекису водню) залежить від зовнішніх і внутрішніх факторів. Висока концентрація перекису, тривала експозиція (контакт робочого розчину з патогеном) і відсутність у конкретного виду бактерії або гриба ефективної антиоксидантної системи сприяє практично 100% ефективності препарату.
Слабка антиоксидантна система бактерій, наприклад, не в змозі нейтралізувати дію перекису водню і продуктів її взаємодії з клітиною - вільних радикалів. Тому перекис заслужено вважається надійним бактерицидом. Додатковим плюсом перекису є її здатність руйнувати біоплівки - щільний наліт бактеріальних організмів, істотно зменшує їх чутливість до дії антибіотиків. Виділення кисню при «кипінні» перекису водню руйнує біоплівки, дозволяючи знищити бактерії в її нижньому шарі.
Відсутність ефективної антиоксидантної захисту у синьо-зелених (ціанобактерії) і нитчастих видів водоростей дозволяє використовувати перекис водню в якості альгіцид, тобто кошти для знищення небажаних видів водоростей. На цій посаді перекис використовують в акваріумах і промислової аквакультурі, для очищення водойм і систем крапельного зрошення.
Що відноситься до оомицетов збудники пітіозной кореневої гнилі, фітофторозу і переноспорозу (несправжньої борошнистої роси) також є «легкою мішенню» для перекису водню. Представники цієї групи міцеліальних організмів по ряду ознак більше схожі на водорості, ніж на гриби. Тому систематики «депортували» ооміцети з царства Fungi, але не визначилися, куди - або в царство Найпростіші (Protista) або в царство Chromista, т.е.водорослі.
Гриби дружать з перекисом
Контролювати патогенні бактерії і ооміцети в посівах і насадженнях с / г культур проблематично. Спектр дії сучасних діючих речовин фунгіцидів не припускав бактерицидного дії. А тирам, каптан і манкоцеб, «народжені» в середині 20 століття, мають обмеження щодо застосування. Тому перекис водню може зайняти порожнє місце універсального безпечного (і «бюджетного») бактерициду і фунгіциду. Але власне фунгіцидні властивості (за винятком контролю оомицетов) перекису не вражають. Багато «справжні» гриби здатні жити в 1% розчині перекису. Більш того, при вирощуванні шапинкових грибів (печериць, гливи, шиітаке) розчин перекису водню використовують як для знезараження субстрату, так і для захисту зростаючих грибів від ураження бактеріальними і грибковими захворюваннями. Пов'язано це з тим, що міцелій більшості грибів «озброєний» активної ферментної системою, успішно нейтралізує перекис. Спори грибів таким захистом не "обладнані», тому профілактична обробка розчином перекису істотно зменшує їхні шанси на проростання. Саме з цієї причини обробка вегетуючих рослин проводиться багаторазово, з інтервалом не більше 5-7 днів.
Перекис водню, як згадувалося, діє не тільки прямо, але і побічно. Саме непрямий вплив, що стимулює захисну реакцію рослини, дозволяє контролювати багато грибні організми, «лобова атака» на які неефективна. Парадоксально, але екзогенна перекис, що потрапила на лист рослини, викликає посилене вироблення ендогенної перекису. Тобто рослина реагує на обробку пероксидом водню синтезом своєї перекису. Втім, синтезується не тільки перекис, але запускається весь каскад реакцій, що виробляє активні форми кисню.
Перекис сигналізує «sos»
Я хотів би, щоб ви знали, що коли ми обговорюємо війну,
насправді ми обговорюємо світ.
Джордж Буш
Стійкість рослин до стресу визначається їх здатністю швидко реагувати на небезпечну ситуацію збільшенням синтезу активних форм кисню (АФК) при високому рівні антиоксидантної захисту. Тобто рослина має швидко «розганятися» і швидко «гальмувати».
Посилення генерації АФК викликають біотичні стрессори- ураження рослин бактеріями, грибами, мікоплазмами. Ендогенна перекис водню виконує кілька функцій в реакції рослини на спробу «окупації» патогеном. Завдяки «локального застосування» перекису водню в точці контакту з патогеном рослина може знищити грибну або бактеріальну інфекцію за рахунок реакції окислення. Перекисне окислення ліпідів не даремно називають «окислювальним вибухом». Патоген буквально "вигорає» при впровадженні в рослину.
Перекис включає каскад захисних реакцій «профілактичного» напряму. Н202 підсилює механічну міцність рослинних клітинних стінок, безпосередньо беручи участь в синтезі лігніну з низькомолекулярних попередників. Під впливом перекису відбувається перехресне «зшивання» білків-екстенсінов клітинної стінки, що містять гидроксипролин. Таке переплетення білкових структур виконує роль «арматури», каркаса для відкладення лігніну.
Іноді для захисту від інфікування рослини використовують своєрідний варіант «тактики випаленої землі», вбиваючи власні тканини в місці контакту з патогеном (апоптоз). Апоптозу піддаються інфіковані клітини і клітини, що оточують інфікований ділянку. Загибель клітин, що примикають до провідних пучків листя, створює механічний бар'єр для поширення інфекції в провідних шляхах. Мертві сухі клітини створюють фізичний бар'єр, який, крім того, містить антіфугальние або бактеріостатичні речовини. Зовні ця реакція виражається в освіті на листках дрібних некротичних плям (точкових некрозів), які суттєво не впливають на роботу фотосинтетичного апарату.
Такий захист, заснована на дозованому «самогубство», називається реакцією надчутливості або гіперчутливим відповіддю. Реакція надчутливості типова, наприклад, при інфікуванні листя стійких рослин злаків збудниками іржі і борошнистої роси.
В результаті «включення» цього процесу формується не тільки локальна «лінія оборони», але системна индуцированная стійкість всієї рослини. Поява стійкості супроводжується синтезом PR (pathogenesis related) білків і фитоалексинов.
Н2О2 активує синтез саліцилової кислоти, необхідної для формування набутого імунітету. Саліцилова кислота пригнічує синтез ферменту каталази, який в нормі розкладає перекис на воду і молекулярний кисень. Це, в свою чергу, викликає різке підвищення вмісту перекису в клітинах рослини (при достатньому освітленні). Що, в свою чергу, стимулює синтез саліцилової кислоти і етилену, необхідних для розвитку реакції надчутливості і «включення» імунітету рослини. Таким чином, виникає замкнутий цикл «перекис водню-саліцилова кислота-перекис водню».
Включення активних захисних реакцій рослини, тобто час реакції рослини на інфікування, визначається швидкістю підвищення ендогенної Н2О2 та інших АФК. Рівень АФК в тканинах проростків пшениці після зараження борошнистою росою зростає вже через 2 години (Hurkman, Tanaka, 1996). Таке ж час треба було для реакції на Aspergillus niger в культурі клітин Taxus chinensis (Qin et al., 2005). А гіпокотілі огірка, показали максимум синтезу перекису водню вже через 30 хв після інфікування (Kauss, Jeblick, 1996).
Для стійких рослин характерна двухфазная кінетика появи АФК при інфікуванні, причому другий пік підвищення АФК вище і триваліше першого (Lamb, Dixon, 1997). Якщо рослина не може зупинити атаку патогена, то з'являється і третій, максимальний пік змісту АФК. Так рослина реагує при неминучому апоптозу - локальної загибелі клітин в місці проникнення інфекції.
У взаєминах борошниста роса-ячмінь, наприклад, спостерігається 3 фази збільшення продукування рослиною перекису водню і супероксид-аніону (Hckelhoven, Kogel, 2003). Перша фаза - локальне збільшення концентрації перекису водню в місці контакту з епідермісом первинної росткової трубки мучністоросяних гриба (4 год після інокуляції). За ним слідує збільшення продукції перекису в області аппрессорія при спробі проникнення фітопатогена через 14 ч. Нарешті, 3-тя фаза настає при індукції надчутливості.
Більш раннє накопичення перекису водню і обумовлене їм зміцнення клітинної стінки сприяє стійкості рослини до збудників борошнистої роси, септоріозу листя та іншим фітопатогенних грибів.
Якщо рослина підготувати до неприємностей заздалегідь, до інфікування, то існує ймовірність, що патоген не зможе навіть «зробити перший крок», наткнувшись на заздалегідь збудований рослиною бар'єр. Спровокувати рослина на «включення» імунітету можна за рахунок обробки вегетирующей культури речовинами, «запускають» синтез АФК.В тому числі - водним розчином перекису водню. Адже, як говорив Джордж Буш, «Якщо ми не почнемо війну, то ризикуємо програти».
Обробка рослин перекисом водню сприяє посиленню стійкості до грибного (Hafez, Kirly, 2003) і вірусного фітопатогенів (Bacs et al., 2011), до холоду (Prasad et al., 1994; Feng et al., 2008), посухи (Ishibashi et al., 2011), засолення (Azevedo et al., 2005).
Тому подібне втручання може виявитися корисним не тільки як превентивний захист від грибних / бактеріальних захворювань, але і як профілактика абіотичних стресів. Тобто перекис проявляє себе як універсальне «ліки від усього».
Про безпеку, нормах і терміни
Читання - це не мистецтво, це наука.
Джордж Буш
Застосування розчинів перекису водню для обробки вегетуючих рослин має забезпечити компроміс між ефективним контролем патогенів та безпекою для захищається. Чутливість культури до перекису залежить від можливості рослини за допомогою своєї антиоксидантної системи нейтралізувати негативні ефекти впливу АФК.
Кисневих «активістів» у клітинці «заспокоюють»: (1) супероксиддисмутаза, яка перетворює супероксид в Н2О2; (2) каталаза, що руйнує Н2О2 до О2 і Н2О; (3) пероксидаза, яка використовує Н2О2 для окислення певних субстратів, (4) антиоксиданти типу вітамінів Е, А і С, переривають ланцюгові реакції, що ініціюються вільними радикалами.
Освіта АФК в клітці і їх нейтралізація системами захисту повинні знаходитися в стані динамічної рівноваги. Порушення балансу цих процесів може привести до окислювального стресу і пошкодження або навіть загибелі рослини. Тому рукотворний стрес, що провокує «включення» імунітету рослини, повинен бути помірним. Н2О2 в малих концентраціях діє як індуктор імунітету, у високих концентраціях викликає швидку загибель клітин в місці контакту.
При обробці інвентарю, інструментів і обладнання, знезараження води і дезінфекції систем крапельного зрошення концентрація робочого розчину значення не має. При обробці насіння концентрація перекису в робочому розчині може становити від 1% до 3% без ризику будь-якої шкоди. Полив висадженої розсади також можливий досить концентрованим розчином. Але для обробки вегетуючих рослин концентрація перекису в робочому розчині знаходиться в інтервалі від 0,3% (максимум) до 0,08% (мінімум).
Рекомендується для приготування робочого розчину використовувати чисту (без органічних і мінеральних домішок) воду з нейтральним рН. Значення рН можна визначити за допомогою рН-метра або лакмусового паперу (паперових смужок). Для підвищення ефективності розчину для листових (фоліарних) обробок рослин, що мають восковий наліт або опушення на поверхні листя, в розчин можна додати неіонний поверхнево-активна речовина. Як «економ-варіант» можна використовувати пральний порошок.
Перекис водню є сильним окислювачем і може вступати в реакцію із залишками медьсодержащих фунгіцидів або препаратів для позакореневого підживлення на основі неорганічних солей металів. Тому після обробки мідним купоросом, бордоською рідиною, гидроокисью або хлорокисью міді бак обприскувача необхідно дуже ретельно промити. Обробку розчином перекису рекомендують проводити не раніше доби після обробки медьсодержащими фунгіцидами.
Перекис водню у водному розчині швидко втрачає свою активність, тому чим менше інтервал між приготуванням і внесенням робочого розчину, тим краще.
Коли, куди і скільки?
Я й гадки не мав, що у нас так багато зброї. Навіщо воно нам?
Джордж Буш
Як уже згадувалося вище, обробка перекисом водню діє і на патоген, і на рослину. Подібна комбінація нагадує дії охорони на строго охороняється при проникненні сторонніх. Постріл вартового не тільки завдає шкоди виявленому злодієві або «диверсанту», але сигналізує всім «своїм» про те, що виявлена проблема. Після цього «гра» стає «командної», тобто використовується весь потенціал служби охорони об'єкта. «Потрапити» на територію виявляється важко, «вибратися» з неї - не набагато легше.
Головне «правило успіху» при використанні препаратів перекису водню - робота на випередження. Патогени повинні знищуватися до проникнення в рослину, а не після. А культура повинна постійно бути «в тонусі». Тому обробки перекисом багаторазові і регулярні. Залежно від виду і стану культури, посіви / посадки рекомендують обробляти з інтервалом від 1 до 2-3 разів на тиждень.
Концентрація робочого розчину при лікувальному (куратівном) обприскуванні, коли помічені симптоми хвороби, становить приблизно 0,3%. Тобто при використанні 3% перекису її розводять водою у співвідношенні 1 до 10, а при використанні 30-35% концентрату розводять в пропорції 1 до 100. У екстрених випадках можна використовувати розчин з концентрацією до 0,8% перекису, тобто розбавляти аптечну перекис в співвідношенні 1 до 4. Таку концентрацію витримують ягоди (за винятком полуниці), виноград, зерняткові і кісточкові культури, овочі. У період цвітіння таким концентрованим розчином працювати не можна!
Для того, щоб зупинити розвиток грибних або бактеріальних захворювань в сприятливих для їх розвитку умов, інтервал між обробками не повинен перевищувати 3-5 днів. Після того, як візуальні симптоми захворювання зникнуть, можна переходити на більш «розслаблений» режим профілактичних обробок.
При профілактичному обприскуванні концентрація розчину в 3-4 рази менше, ніж при куратівном. Цілком достатньо розвести стандартну 3% аптечну перекис в пропорції 1 до 30-40, а 30% концентрат - 1 до 300-400 на рослинах.
Проведення як мінімум 4-5 обробок «безболісно» впісується в технологію вирощування овочевих и плодових культур, а такоже винограду и декоративних рослин (квітів). Стандартні схеми захисту звичайна фунгіцідамі передбачають проведення примерно такой ж кількості обробок, тому! Застосування «нового» фунгіціду практично НЕ змініть «стару» технологію. На зернових колосових і бобових культурах, а також на соняшнику необхідність проведення багаторазових обробок «напружує», тому внесення перекису на цих культурах можна розглядати не як систему, а як один з елементів фунгіцидної / бактерицидної захисту.
Які грибні захворювання контролює перекис? У більшості рекомендацій "made in USA" наводиться вражаючий список: пітіозная коренева гниль, фітофтороз, переноспороз (несправжня борошниста роса, мілдью), справжня борошниста роса (оїдіум, сферотека), альтернаріоз, антракноз, ризоктоніоз, сіра гниль (ботрідіус), іржі. Наукові дослідження підтверджують ефективність використання перекису водню для контролю іржі на лілеї, фітофторозу на томатах і картоплі, борошнистої роси і септоріозу на зернових. Бактерицидні властивості перекису сумнівів не викликають. Тому, як то кажуть, у перекису «є майбутнє».
Як правильно зазначив Джордж Буш, "Я думаю, ми згодні, що минуле пройшло". Тому звернемо увагу на сьогодення. І перерахуємо переваги перекису водню як фунгіциду / бактерициду в рослинництві, використовуючи відповідні фрази з усної творчості цього видатного оратора.
- «Самогубні бомбардування посилилися». Низька токсичність і широкий спектр дії перекису затребуваний в умовах, коли резистентність патогенів до «новим» фунгіцидів ставить під сумнів доцільність їх використання, а висока токсичність «старих» контактних препаратів не відповідає вимогам до безпеки.
- «Це не забруднення завдає шкоди навколишньому середовищу, а ті домішки, які знаходяться в повітрі і воді». Перекис водню розкладається на воду і кисень. Тому її можна використовувати для пізніх (в тому числі і предуборочное) обробок. З тієї ж причини адепти «модних» нині «органічних» і «екологічно чистих» технології вирощування с / г культур можуть без докорів сумління захищати свої рослини від хвороб.
- «Переважна частина нашого імпорту надходить з-за кордону». Таки да, виняток - це те, що роблять на Малій Арнаутській та інших подібних місцях. Перекис проводиться в Україні, тому її використання не тільки екологічно, а й патріотично.
- «Це ваші гроші, ви заплатили за них». Перекис водню - доступний за ціною препарат. При використанні 30% перекису вартість одноразової обробки гектара не перевищує 1 долара США.
Олександр Гончаров спеціально для ІА «Інфоіндустрія»
Коли, куди і скільки?Навіщо воно нам?
Які грибні захворювання контролює перекис?
