Kanadyjscy naukowcy donoszą o opracowaniu nowej klasy „zielonych” fungicydów bazującej na mało znanej strategii „ataku-kontrataku” wykorzystywanej w walce między grzybami chorobotwórczymi a roślinami uprawnymi. Fungicydy te mogłyby stanowić bezpieczniejszą i bardziej przyjazną dla środowiska alternatywę stosowanych obecnie fungicydów konwencjonalnych. Raport o gotowych do wprowadzenia na rynek nowatorskich pestycydach został przedstawiony 23 marca b.r. na 237. Narodowej Konferencji Amerykańskiego Towarzystwa Chemicznego.

Nowe fungicydy rozwijane z myślą o rolnictwie zrównoważonym – nazywane paldoksynami (ang. paldoxins) – zastąpią konwencjonalne pestycydy w ochronie kukurydzy, pszenicy i innych upraw. Rośliny te w coraz większym stopniu są wykorzystywane nie tylko do produkcji żywności ale także do produkcji biopaliw. Nowe fungicydy mogłyby także pomóc w obliczu narastającego problemu wytwarzania odporności szkodników i patogenów roślin na konwencjonalne środki ochrony chemicznej.

Większość stosowanych obecnie fungicydów bazuje na związkach chemicznych, które stwarzają potencjalną możliwość jednoczesnego niszczenia organizmów pożytecznych oraz posiadają inne szkodliwe dla środowiska działania. Nowe substancje wykazują większą selektywność, powstrzymując inwazję grzybów powodujących choroby roślin, nie szkodząc innym organizmom. Ich wyjątkowy sposób działania polega na zakłócaniu kluczowych dla przewodzenia sygnałów szlaków chemicznych występujących u grzybów, a które pozwalają im przełamywać zwykłe mechanizmy obronne roślin. W rezultacie, naturalne mechanizmy obronne roślin są wzmagane i atak patogena grzybowego zostaje przezwyciężony bez związanego z tym stwarzania ryzyka dla człowieka i środowiska.

„Fungicydy konwencjonalne zabijają ciągle” – wyjaśnia prowadząca badania dr Soledade Pedras, kierownik katedry chemii na Uniwersytecie Saskatchewan w Kanadzie. „Nasze produkty atakują grzyby jedynie w momencie, gdy się „źle zachowują” lub atakują roślinę. I z tej właśnie przyczyny są dużo bezpieczniejsze.”

Naukowcy od lat wiedzą, że wiele roślin posiada mechanizmy obronne, w które zaangażowane są naturalne związki chemiczne zwane fitoaleksynami, unieszkodliwiające grzyby wywołujące choroby. Jednak grzyb stawia czynny opór. Uwalnia enzymy detoksyfikujące lub niszczące rzeczone fitoaleksyny, czyniąc roślinę podatną na swój atak.

Aby wykorzystać zalety strategii ataku-kontrataku, Pedras i jej współpracownicy zaproponowali opracowanie nowego czynnika blokującego degradację fitoaleksyn przez grzyby. Substancje o takich właściwościach nazwali paldoksynami (ang. paldoxins): skrót od „phytoalexin detoxification inhibitors” (inhibitory detoksyfikacji fitoaleksyn).

Dr Pedras odkryła te substancje po analizie łodyg i liści brokułów, kalafiorów, gorczycy oraz innych roślin z rodziny krzyżowych (kapustowatych, Brassicaceae). Najsilniejszą fitoaleksyną okazała się substancja wyizolowana z lnianki (Camelina sativa). W testach laboratoryjnych fitoaleksyny z lnianki blokowały enzymy detoksyfikujące wytwarzane przez szeroki wachlarz grzybów.

„Zaobserwowaliśmy, że wiele grzybów nie było w stanie zdegradować tego związku” – mówi Pedras. „Dlatego wykorzystaliśmy go do zaprojektowania syntetycznej wersji, która okazała się mieć nawet silniejsze działanie od naturalnego wzorca.” Naukowcy opracowali do tej pory sześć różnych wersji paldoksyn stanowiących silne inhibitory enzymów grzybowych.

Laboratoryjne badania sztucznych paldoksyn przeprowadzone na kilku gatunkach roślin kapustnych (w tym rzepaku i gorczycy) zwieńczone zostały sukcesem. Grupa dr Pedras planuje testy polowe nowych fungicydów na innych ważnych gatunkach roślin uprawnych. W przyszłości podobna strategia będzie zastosowana w przypadku zbóż np. pszenicy, żyta, owsa. Gatunki te stanowią według naukowców trudniejszy cel ochrony fungicydowej.

Jeśli prowadzone badania będą nadal dawać obiecujące rezultaty, paldoksyny mogłyby szybko zostać wprowadzone do handlu, w perspektywie kilku lat, mówi Pedras. Nowe fungicydy mogłyby być stosowane tak jak fungicydy konwencjonalne.

 

 

Opracowanie: mgr inż. Wanda Cegiełkowska

 

Na podstawie: „New 'green’ pesticides are first to exploit plant defences in battle of the fungi”

Michael Bernstein, American Chemical Society

EurekAlert!