Биотехнологи Сибирского федерального университета предложили новые формы выпуска препаратов для борьбы с сельскохозяйственными вредителями — сорняками и грибами, поражающими зерновые культуры. Учитывая тот факт, что Россия удерживает звание лидера по экспорту пшеницы, например, в 2019 году более 29 миллионов тонн зерна было продано другим странам, защита зерновых культур является одной из приоритетных задач отечественной сельскохозяйственной отрасли, сообщает пресс-служба Сибирского федерального университета.
Учёные СФУ инициировали исследование, направленное на создание новых форм препаратов, помогающих бороться с возбудителями корневых гнилей зерновых культур. По замыслу учёных, новые формы препаратов будут выглядеть как продолговатые гранулы из смеси биодеградируемых полимеров и доступных природных материалов (глины, древесных опилок или торфа), нагруженные действующим веществом — гербицидами, использующимися для борьбы с сорными растениями, или фунгицидами, способными уничтожать вредоносные грибы. Главной особенностью разрабатываемых форм является их высокая селективность — они опасны исключительно для фитопатогенов и безвредны для полезных микроорганизмов, в том числе микробиоты сельскохозяйственных угодий. Интересен механизм медленного высвобождения действующего вещества из гранул в почву: новые «лекарства» для растений продолжают своё действие с ранней весны до момента сбора урожая — повторные обработки листьев и соцветий растений с применением традиционных порошков или эмульсий не требуются.
Работа велась в рамках мегагранта под руководством ведущего научного сотрудника лаборатории инновационных препаратов и материалов СФУ Сабу Томаса и была направлена на создание биопестицидов, которые будут эффективно бороться с заболеваниями зерновых, не повреждая окружающую среду. Эти препараты должны иметь относительно низкую себестоимость, поскольку масштабы российских сельхозугодий велики, а используемые в проекте биоразрушаемые полимеры микробиологического происхождения — полигидроксиалканоаты (ПГА) — считаются достаточно дорогими и нерентабельными для широкого применения. Поэтому для повышения экономической доступности ПГА учёными СФУ был предложен новый подход — решено использовать полимеры не в чистом виде, а в смеси с дешёвыми природными материалами-наполнителями (филлерами).
"Нашему коллективу удалось создать пионерные формы пестицидных препаратов и комплексно изучить их поведение в лабораторных почвенных микроэкосистемах. Следующий этап работы — исследование эффективности новых форм в лабораторных посевах зерновых культур, заражённых сорняками и фитопатогенами, и далее — проведение полевых испытаний", — сообщила соруководитель исследования, заведующая базовой кафедрой биотехнологии СФУ Татьяна Волова.
Учёный сообщила, что разработанные формы изготавливаются безопасным способом из однородной массы, на 50 % состоящей из биополимера, на 30% из филлеров (зола, торф, глина или опилки) и на 20 % собственно из пестицидов. Гранулы изготавливаются без использования агрессивных органических растворителей — хлороформа и хлорметана.
Гранулы удобно вносить в почву, и они уже доказали свою эффективность на специальном экспериментальном огороде, где учёные выращивали пшеницу, ячмень, а также томаты и свёклу. Лабораторный эксперимент, проводившийся при помощи специально воссозданной почвенной системы (использовалась почва из угодий Красноярского края), длился 83 дня. Он показал, что пролонгированные формы, разработанные в СФУ, действительно действуют в течение всего вегетативного сезона.
«У растений разные сроки жизни. Пока вызревает пшеница, успевают смениться несколько поколений сорняков — поэтому нужно, чтобы новые формы работали медленно, создавая „фоновый“ эффект борьбы с вредителями. Мы полностью отошли от традиционной концепции „шоковых“ выбросов больших доз пестицидов. Пролонгированные формы лучше и для зерновых растений, и для почвенных микроорганизмов, и для потребителя, который получит пищу, сделанную из чистого зерна, не накопившего за лето токсичных продуктов санитарной обработки», — резюмировала один из авторов исследования, доцент базовой кафедры биотехнологии СФУ Анна Шумилова.
Основные результаты исследования изложены в издании International Journal of Biological Macromolecules.
