Влияние микроконцентраций гербицида "Раундап" на развитие проростков озимого тритикале в лабораторном эксперименте (стр. 2 из 9)

Введение пестицидов в высокодиспергированном твердом (аэрозоль) или жидком (дым, туман) состоянии в среду обитания вредного организма находит широкое применение в борьбе с вредителями садов, для дезинфекции теплиц, парников, складов и других объектов. Достоинство метода заключается в высокой его эффективности. К недостаткам аэрозолей относятся: слабое оседание мельчайших аэрозольных частиц; недостаточное проникновение частиц в пористые материалы и щели; сильное влияние метеорологических условий [15].

Химическая иммунизация предполагает использование пестицида, создающего неблагоприятные условия для развития в растениях паразитов и положительно влияющего на урожай, как в год применения пестицида, так и в репродукции.

Отравленная приманка – способ применения пестицида вместе с приманочным кормом или материалом для приманочного укрытия. Обычно используют зерно, жмыхи, отруби, мякину и другие приманки, которые хорошо поедаются грызунами.

Для каждой отдельной сельскохозяйственной культуры химические обработки проводят с учетом фенологии вредного объекта и совпадения сроков его самой агрессивной фазы со сроками наиболее чувствительной к повреждениям фазы развития растений, а также с учетом предупреждений, передаваемых службами прогнозов [16].

В интегрированной защите растений в XXI столетии наиболее перспективными остаются разработки, связанные с поиском и использованием гербицидов с новым механизмом действия: влияющие на биосинтез хлорофилла, каратиноидов, витаминов, кофакторов ферментов. Требованиями к ним являются слабая подвижность в окружающей среде, разрушаемость до нетоксичных остатков, безопасность для нецелевых объектов, организмов. Важным пунктом является экономический порог вредности, т.е. такой уровень заселенности вредителями, при котором стоимость убытков при недоборе урожая в отсутствии обработки выше, чем стоимость обработки. Этот подход в результате приводит к сокращению числа обработок по сравнению с прежней практикой «слепого», так называемого «календарного» опрыскивания [17–20].

Концепция ужесточения экологических требований безопасности к регистрируемым пестицидам, комплексной оценки коммулятивного действия и десятикратного фактора безопасности зарегистрированных препаратов более точных методов оценки побочных эффектов. Это тем более важно, что могут использоваться пестициды, утратившие срок патента, но по биологическим, экономическим параметрам отвечающие новым требованиям. Неблагоприятная ситуация складывается с разработкой ассортимента средств защиты растений для культур с небольшими площадями, так как фирмы не заинтересованы нести большие затраты на создание и регистрацию пестицидов, которые заведомо не будут окупаться при небольшом спросе и объемах продаж препаратов. Количество экспериментальных данных по вопросам эффективности и возможностях проявления нежелательных побочных эффектов недостаточно для регистрируемых пестицидов таких культур [21–23].

1.2 Влияние гербицидов на растения

В основе механизма действия гербицидов лежит их многостороннее влияние на рост и развитие целого растения, отдельных его органов, тканей и клеток, на клеточные структуры, органеллы клетки, физиологические и биохимические процессы, ферментативные реакции и белково-ферментные структуры.

Лишь комплексная оценка этих влияний позволяет выявить общий механизм действия гербицидов на растение. Первичное место действия гербицидов определяется его взаимодействием с чувствительными системами растения на молекулярном уровне.

Так как до настоящего времени еще не раскрыта молекулярная природа многих процессов жизнедеятельности, происходящих в растениях, то возникают трудности и с определением первичного механизма действия гербицидов.

Механизм действия гербицидов тесно связан с характером и поведением вещества-токсиканта в растении, с поглощением и перемещением его по растению и с непосредственным влиянием на жизненно важные процессы: основной, промежуточный и вторичный метаболизмы.

Действие гербицидов на основной метаболизм проявляется в нарушении процессов образования органических соединений в ходе фотосинтеза, процессов генерирования высокоэнергетических химических связей при дыхании и окислительном фосфорилировании, в ингибировании синтеза основных клеточных полимеров – белков, нуклеиновых кислот, крахмала и клетчатки. В результате действия гербицидов на промежуточный метаболизм нарушаются процессы распада и образования низкомолекулярных органических соединений, необходимых для нового синтеза; действие на вторичный метаболизм выражается в нарушении синтеза различных специфических компонентов растительных клеток типа алкалоидов, пектина, кумаринов, антоциана, фитогормонов, танинов [24].

Гербициды могут влиять на рост растений. Однако практический интерес представляют соединения, действующие на процессы основного и вторичного метаболизмов. Такие гербициды нетоксичны для теплокровных животных и человека. Более опасны и менее избирательны гербициды, нарушающие промежуточный метаболизм в растительных тканях, который в значительной степени сходен для всех живых клеток, содержащих ядра.

Механизм действия контактных гербицидов сводится к нарушению целостности клеточных мембран, увеличению их проницаемости и разрушению, ведущему к потере содержимого клеток и их отмиранию. В силу такого действия гербициды слабо или практически не перемещаются по флоэме. Однако они могут перемещаться с транспирационным током по клеткам ксилемы.

Системные гербициды действуют на один или несколько физиологических и (или) метаболических процессов в растении. Они вызывают гибель растения через несколько дней или недель после поглощения гербицида, то есть проявляют хроническое токсическое действие, в отличие от быстродействующих контактных гербицидов. Многие гербициды проявляют одновременно и контактное, и системное действия.

По характеру перемещения по растению гербициды делятся на перемещающиеся преимущественно с транспирационным током по ксилеме или с продуктами фотосинтеза по флоэме. Системные гербициды свободно перемещаются от клетки к клетке через плазмодесмы, проникая через мембраны и аккумулируясь в местах действия в токсичных количествах, не повреждая при своем движении живых, жизненно важных систем [25].

Устойчивость растений к гербицидам определяется совокупностью морфологических, физиологических и биохимических факторов, от которых зависит соотношение количеств попавшего на растение, поглощенного и разрушенного токсиканта. Если скорость детоксикации гербицида равна скорости его поступления в места действия, растение проявляет устойчивость.

Поступившие в растения и достигшие мест действия гербициды могут оказывать разностороннее влияние на важные процессы жизнедеятельности: деление клеток, развитие тканей, образование хлорофилла или пластид, фотосинтез и дыхание.

Гербициды, нарушающие процесс деления клеток (например, производные карбаматов и дитиокарбаматов), рассматриваются как митотические яды. Они прерывают нормальный процесс деления клеток (митоз) в период между метафазой и анафазой, препятствуют образованию перегородок в делящихся клетках, формирующихся после телафазы, что приводит к возникновению ненормальных многоядерных клеток [26].

Проводили сравнительные цитогенетические исследования количественных и качественных закономерностей действия гербицидов трефлан (2,6 – динитро-4 – (трифторметил) – N, N-дипропиланилин) и зенкор (4-амино-6-трет-бутил-3-метилтио – 1,2,4 – триазинон-5).

Выявлена цитогенетическая активность трефлана (рисунок 1): частота перестроек в опыте, где концентрация гербицида составляла 1 мг/л, была выше, чем в контроле более чем в 68 раз (32,37 и 0,47% соответственно).

Рисунок 1 – Влияние гербицидного препарата трефлан на частоту хромосомных аберраций и величину митотического индекса у Hordeum vulgare L. сорт «Визит»

Большинство изменений представляли собой различные типы нарушений ахроматинового веретена: наблюдалось полное его разрушение, разрыв части его нитей и многополюсность, вызывающие образование полиплоидных и полиядерных клеток, в том числе клеток с микроядрами, иными словами, клеток с нерегулярным числом хромосом.

В результате изучения действия зенкора на меристематические клетки ячменя установлено, что препарат негативно влияет на процесс образования клеточной перегородки при митозе. Наблюдали двуядерные интерфазные клетки, иногда в центре таких клеток имелась незавершенная межклеточная перегородка. В анафазе регистрировали нарушения расхождения хромосом: отставания хромосом, неравномерное расхождение хромосом к полюсам, многополюсность (рисунок 2). Зенкор также негативно влиял на пролиферативную активность клеток. Показатель митотического индекса для концентраций 250, 500, и 750 мг/л был достоверно ниже, чем в контроле.

Рисунок 2 – Влияние гербицидного препарата зенкор на частоту хромосомных аберраций и величину митотического индекса у Hordeum vulgare L. Сорт «Гонар»

Гербициды типа регуляторов роста – арилоксиалканкарбоновые кислоты и их производные – нарушают рост и развитие клеток ксилемы и флоэмы, вызывая их деформацию.

Наиболее безопасными для человека и животных являются препараты, влияющие на структуры и процессы, свойственные растительным организмам и отсутствующие у теплокровных. Это прежде всего гербициды, воздействующие на процесс преобразования солнечной энергии в химическую – фотосинтез. Группа ингибиторов фотосинтеза многочисленна и включает половину препаратов, известных в настоящее время. Среди них соединения нарушающие биосинтез хлорофилла и других фотосинтетических пигментов. Фомезафен, например, ингибирует синтез каратиноидов на этапе фитоина.