Biopesticide cu metaboliţi ai ciupercilor

Microorganismele entomopatogene constituie o grupă importantă de mijloace biologice folosite cu succes în reglarea populaţiilor de dăunători. Ele constituie „substanţa activă” a unor preparate biologice (organisme vii sau metaboliţi), cu mare perspectivă de folosire în IPM. Din cauza efectelor negative de poluare, prin acumulare de reziduuri în produse şi în mediul înconjurător etc, insecticidele îşi vor restrânge arealul de folosire, microorganismele constituind o alternativă ecologică.

După modul de infecţie a gazdelor susceptibile, entomopatogenii se împart în două grupe: ciuperci (gazda se infectează tegumentar), a doua grupă cuprinde microorganismele care trebuie ingerate (bacteriile, viruşii, protozoarele, rickettsiile şi multe nematode).

Folosirea acestei metode prezintă următoarele avantaje: sunt inofensive, netoxice pentru mediul înconjurător şi nu lasă reziduuri; au o mare specificitate asupra gazdelor, asigurându-se protecţia faunei utile; sunt compatibile cu produsele insecticide, deoarece infecţiile sensibilizează insectele la acţiunea lor; se pot produce uşor şi cu costuri scăzute; se pot aplica variat, unele microorganisme putând fi introduse şi colonizate; dezvoltă într-o perioadă mai lungă fenomenul de rezistenţă; controlează populaţiile gazdă în doze reduse.

Produse pe bază de Spinosad. Saccharopolyspora spinosa este o actinomicetă descoperită în sol şi ai cărei metaboliţi pun baza unei noi clase de produse biologice. Metabolitul produs, numit Spinosad, este substanţa activă a primului produs comercial din clasa Naturalyte. Această clasare se datorează noului mod de acţiune, toxicităţii reduse asupra majorităţii insectelor folositoare şi a altor organisme, precum şi asupra mediului înconjurător. Cercetările au început din 1980, când din sol s-a izolat o nouă specie de actinomycetă, care a fost supusă fermentării. Metaboliţii obţinuţi au avut o acţiune pozitivă asupra larvelor de ţânţar Aedes aegyptii şi apoi asupra larvelor de Spondoptera eridana. Ciuperca este un lanţ lung de spori, roşiatic-gălbui şi acoperit cu spini, aerobic, filamentos, diferenţiat la bază şi cu hife aeriene (Thompson et al., 1997) (fig. 64).

1

Fig. . Scanare electronică a speciei Saccharopolyspora spinosa, unde se vede suprafaţa cu spini (stânga) şi stadiului vegetativ (după Thompson et al., 1997).

Activitatea biologică este produsă de un amestec de spinosyn A şi spinosyn D cunoscute sub numele comun de spinosad. Spinosyn A induce neuronilor motorii o activitate continuă, producând contracţia musculaturii corpului. Un prim simptom caracteristic este înălţarea insectei, cauzată de extinderea picioarelor, urmată de căderea ei. Picioarele, ridică insecta în sus, care bate din aripi, îşi umflă abdomenul deoarece înghite aer. Excitaţia prelungită îi produce paralizia, încetează hrănirea şi, chiar dacă nu moare imediat, nu-şi mai poate reveni.

Dăunătorii controlaţi. Spinosadul are un spectru larg de utilizare împotriva unor Hymenoptere, Lepidoptere, Coleoptere, Thysanoptere şi Isoptere. Se aplică la peste 200 de culturi, în combaterea omizilor la bumbac, la varză, insectelor minatoare de frunze din diferite culturi, răsucitori ai frunzelor şi tripşilor la citrice (Dow 1997, A. Are eficacitate şi împotriva adulţilor şi larvelor gândacului din Colorado. Produsul nu este sistemic, dar translaminează. Nu s-a constatat o activitate semnificativă împotriva insectelor sugătoare, de asemenea, nu se utilizează pentru dăunătorii de sol, deoarece este uşor degradat. Permite asocierea în tratamente ce cuprind bacteriile Rhizobium, Azolla şi alte microorganisme. A fost aprobată folosirea în ţările comunitare (nr. 91/414/EC) şi în peste 50 de ţări necomunitare ( produse comerciale:Tracer, Success, Conserve, Spintor etc) (Kromp – Ludwig Boltzmann Institute for Biological Agriculture)

Spinosadul este un insecticid pentru omizi mici, care acţionează în special prin ingestie şi apoi prin contact. Nu pare să ofere unele avantaje faţă de Bt, dar poate fi mai rapid decât produsele neem şi cauzează mai puţine pagube faunei utile decât piretrinoidele. Tratamentele directe omoară albinele, Trichogramma şi alţi parazitoizi. Este compatibil cu producţia organică, dar în anumite utilizări poate fi dăunătoare organismelor folositoare şi poate contamina anumite produse organice (Suh et al.; Tillman et Mullroonez, 2000; Bret et al., 1997) (USD Naţional Organic Program, 2002 – Spinosad).

În combaterea furnicii roşii de foc (Solenopsis invicta Buren) eficacitatea este variabilă depinzând de mărimea coloniilor şi timpul de aplicare. Performanţele variabile se

2

datorează vitezei de acţiune a produsului (doze de 453 g – 1256 g / 0,4 ha). După consumul momelii, începe să manifeste simptome de toxicitate şi lucrătoarelor nu li se permite să pătrundă în colonie, substanţa activă rămânând în afară (Barr şi Best, 1999). Repetarea experienţelor cu produsul spinosad (Justice) prin împrăştierea momelilor la baza unor nuci (680 g /0,4 ha) a produs o combatere incompletă şi haotică (Barr, 2001).

Din testarea produsului în combaterea gândacului din Colorado s-a constatat o bună eficacitate împotriva tuturor stadiilor de dezvoltare. Aplicat în doza de 0,1 l / ha, a acţionat prin contact şi ingestie pe o perioadă lungă de timp, după 22 de zile pe tufele tratate găsindu-se în medie 0,2 larve, iar la martorul netratat 21,8 larve (Brudea, 2002, 2005). Este folosit de către cultivatorii de cartof aplicându-se de la primele ecloziuni ale larvelor (25-40%) până la larve de vârsta a III-a (Success 480 SC). În funcţia de severitatea infestării, al doilea tratament se aplică după 7-10 zile. Substanţa activă rezistă la ploi şi la spălare dacă este uscată pe frunze timp de 1-2 ore, cu performanţe mărite în condiţii de temperaturi ridicate (Turnbull, 2003).

Deoarece tripsul Frankliniella occidentalis a prezentat o rezistenţă deosebită la organofosforice şi piretroide, din cercetările efectuate de Eger et al. (1998) s-a constatat o mortalitate ridicată la aplicarea produsului spinosad, fără să afecteze prădătorul cheie Orius insidiosus. A redus semnificativ procentul fructelor atacate de viermele merelor (Cydia pomonella) prin aplicarea dozei de 70g / ha sau de 200g/ha pentru alte lepidoptere (Maxwell, 1997).

Produsul Tracer (spinosad) în doza de 0,1 l/ha a avut o eficacitate maximă asupra lepidopterelor Helicoverpa armigera, Spodoptera littoralis (pe fasole verde) (Salat, 2000). Este un produs în grupa a III-a toxicologică, pentru acţiunea dermală la iepure (peste 2000 mg / kg) şi grupa a IV–a pentru celelalte teste. Prezentăm dozele care se utilizează în combaterea unor dăunători.

Eficacitatea pe dăunători silvici. Obişnuit, arborii cursă instalaţi pentru infestarea cu ipide de scoarţă se tratează cu produse piretroide, care au un impact negativ asupra zoofagilor şi în special asupra entomofagilor. Din cercetări s-a constatat că produsul Laser 240 SC (spinosad) provoacă mortalităţi asemănătoare cu cele produse de piretroidului Faster 10 EC. La probele de scoarţă cu aplicarea tratamentului în faza de roadere a camerelor nupţiale, la variantele tratate cu spinosad atacul nu a evoluat, rămânând în stadiul de galerie mamă, ceea ce s-ar explica prin perturbarea depunerilor de ouă Nu acelaşi lucru se poate spune când tratamentul s-a aplicat după ce femelele au ros galeriile mamă, fiind mai puţin influenţate de insecticid (Brudea et al, 2006)

Aplicat în combaterea viespii acelor de molid Pristiphora abietina, care produce o gradaţie pe molidul aflat în afara zonei ecologice, sub formă de aerosoli calzi, în doza de 50 ml /ha, a avut o eficacitate maximă. Implementarea produsului ar putea proteja entomofagii parazitoizi ai pupelor şi prădătorul Formica rufa. În aceeaşi doză a controlat molia verde a stejarului Tortrix viridana, aplicat înaintea răsucirii frunzelor (Brudea V. et al, 2006).

3

S-a testat cu bune rezultate în combaterea defoliatorilor forestieri Lymantria dispar, Tortrix viridana, Geometridae, Thaumetopoea pitiocampa etc, cu produsul comercial NAF-85 (Mavrotas, 2001, 2002).

Perioada de acţiune. Produsul este foarte repede degradat în mediul înconjurător, în special de razele solare, mai puţin cantitatea care a translaminat frunzele. Asigură un control rezidual de 1-2 săptămâni, asemănător insecticidelor sintetice piretroide şi organofosforice. În funcţie de expunerea solară se poate reduce la jumătate după 1,6 – 16 zile de la aplicare.

Modul de acţiune. Spinosadul se leagă de una sau mai multe proteine, cu acţiune asupra receptorului nicotinic-acetilcolina şi produce un flux de ioni de sodiu, care depolarizează neuronii şi îi hiperactivează, contractând continuu musculatura şi provocând paralizie. De asemenea, are efect asupra neurotransmiţătorului acidul gamma-aminobutiric. Deoarece acţionează pe un unic loc receptor din sistemul nervos al insectelor, mod de acţiune diferit faţă de ceea ce se cunoaşte în prezent, spinosadul nu poate produce rezistenţă încrucişată cu insecticidele sintetice cunoscute sau cu cele biologice. Acţionează prin ingestie şi contact, aspect mai puţin obişnuit la produsele naturale (Salgado et al., 1997; Salgado et al., 1998). La anumite insecte poate avea şi acţiune ovicidă, astfel, la lepidopterele de pe tutun 49% din ouă au fost distruse şi toate larvele eclozate au murit. Viteza de distrugere este asemănătoare cu cea a majorităţii insecticidelor sintetice, dar semnificativ mai rapidă decât a bacteriei Bacillus sau a ciupercii Beuveria sau a altor produse biologice. În câmp, după o expunere de câteva minute, insectele îşi încetează imediat hrănirea şi paralizează. Deoarece insectele rămân pe plante până la două zile, evaluarea controlului se face după trei zile.

Acţiunea asupra entomofagilor. Este foarte selectiv faţă de prădători şi, deoarece este mai toxic prin ingestie decât prin contact, afidele tratate cu spinosad n-au afectat şi prădătorii specifici. Faţă de parazitoizi s-a constatat o toxicitate mai redusă comparativ cu insecticidele piretroide (tabelul 4). De asemenea, nu are acţiuni negative aspra microorganismelor entomopatogene, dar este toxic pentru albine. Cercetările efectuate nu au constatat acumularea unor reziduuri de spinosad în corpul animalelor sau în produsele acestora.

Pe scară experimentală prin tratarea grâului depozitat cu spinosad 1mg (AI)/kg pentru combaterea stadiilor imature de Tribolium castaneum, prădătorul Xylocoris flavipes Reuter a supravieţuit (92%) cel mai bine şi s-a reprodus. Se recomandă folosirea spinosadului singur sau în combinaţie cu prădătorul X. flavipes. În 2002 Agenţia de protecţia mediului din SUA a permis folosirea experimentală a dozei de 1mg(AI)/kg de grâu. Schoonover şi Larson (1995) citează spinosadul ca

Tabelul 4Toxicitatea spinosad-ului comparativ cu cypermethrinul (piretrinoid) faţă de

organismele utile (Thompson et al., 1999)Specii utile Spinosad LC50 Cypermethrin LC50

Apis mellifica 11,5 ppm 1,2 ppm

4

Encarsia formosa (parazitoid pe musculiţa albă)

29,1 ppm 1,9 ppm

Orius insidiosus 200 ppm 0,2 ppm

Hippodamia convergens ›200 ppm 0,2 ppmChrysopa rufilabris ›200 ppm 0,2 ppmPhytoseiulus persimilis ›200 ppm 0,2 ppm

netoxic pentru Orius insidiosus Say (Heteroptera-Anthochoridae), Hippodamia convergens Guérin-Méneville (Coleoptera-Coccinellidae), Phytoseiulus persimilis Anthias Henriot (Acari: Phytoseiidae) şi Chrysoperla plorabunda Fitch (Neuroptera: Chrysopidae). Boucher (1999) prin combaterea muştei ardeiului iute Zonasemata electa Say (Diptera: Tephridae) nu se reduc populaţiile de Coccinellidae, Chrysopidae, Cecidomyiidae, Syrphidae, Nabidae şi Apididae. Dar, pentru parazitoizii Trichogramma inyoense Pinto & Oatman (Hym.-Trichogrammatidae) şi braconidul Microplitis mediator Haliday (Hym.- Braconidae) Mason et al. (2002) menţionează toxicitate (Toews şi Subramanyam, 2004).

Efectul spinosadului a fost analizat din 228 de observaţii efectuate pe 52 de specii de entomofagi din care 167 cuprind prădători (27 sp.) şi 66 parazitoizi (25 sp.). Mortalitatea s-a analizat conform scalei IOBC (International Organization for Biological and Integrated Control of Noxious Animals and Plants; 1≤ 25% mortalitate, 2= 25-50%, 3= 51-75%, 4≥ 75%). Peste 71% (42/59) studii de laborator şi 79% (81-103) studii pe teren efectuate pe prădători i-au localizat în clasa 1 (efect nedăunător). Parazitoizii himenopteri sunt semnificativ mult mai susceptibili la spinosad decât prădătorii, aspect reieşit din 78% (35/45) studii de laborator şi 86% (18/21) studii de câmp, care i-au localizat în clasele 3 şi 4. Prădătorii suferă în general efecte subletale nesemnificative, în timp ce parazitoizii au efecte subletale care includ pierderea capacităţii reproductive, reducerea longevităţii etc. Toate studiile menţionează că reziduurile se degradează rapid în câmp, cu o activitatea reziduală mică, de 3-7 zile de la aplicare (Williams et al., 2003).

Din prezentarea acestui biopreparat rezultă că folosirea microorganismelor, a metaboliţilor acestora, cu însuşiri insecticide, este încă la început, că cercetarea va deschide perspective prin descoperirea de noi produse, care se vor folosi în restabilirea echilibrelor biocenotice.

Avermectin. Specialiştii de la Merk and Co. Inc., Japonia (1986) au descoperit un complex de 8 produse naturale, sub numele de avermectin obţinute prin fermentarea naturală a ciupercii de sol Streptomyces avermitilis. Avermictin B 1 este cel mai eficace produs natural folosit în combaterea insectelor şi acarienilor din agricultură, comercializat sub numele de abamectin (Fisher, 1990). Clasa acestor compuşi include Avermectin B1a, Avermectin 1b, Ivermectin şi Abamectin, incluse de Agenţia Protecţiei Mediului (EPA) din SUA în grupa a IV-a de toxicitate.

5

Acţionează asupra sistemului nervos legându-se de canalele de clor producând paralizia insectelor. Avermectin este utilizat în combaterea insectelor (minatorilor de frunze) şi acarienilor plantelor ornamentale din sere. Este formulat într-un sistem capsulat injectabil pentru arborii ornamentali.

Toxicitate. Este foarte toxic pentru insecte şi acarieni, albine, peşti şi nevertebrate acvatice, dar netoxic pentru păsări. În doze mari poate afecta şi mamiferele. Se foloseşte în doze reduse şi se degradează uşor expus la soare, în special când este aplicat într-o peliculă fină. În ciuda unei rapide foto-descompuneri, abamectin produce o activitate reziduală în câmp şi datorită acţiunii de translaminare. În combinaţie cu uleiul mineral sau surfactanţi îşi extinde toxicitatea reziduală fiind mai eficace.

Avermictin (Avid, Agrimek) este un produs natural cu cel mai mare succes (vândut de Merck la Novartis), controlează acarieni, minatori de frunză şi gândacii de bucătărie. O a doua generaţie de produse - emamectin îmbunătăţeşte activitatea împotriva omizilor (Marrone, 1998).

Emamectin benzoate. Din cercetarea a noi avermectine a rezultat noi derivaţi, cu acelaşi mod de acţiune, dar diferă în activitatea lor biologică. Printre noile avermectine este şi emamectin benzoate cu activitate excelentă asupra lepidopterelor şi a unui şir larg de insecte. Este un nou insecticid lactonă macrociclică obţinut din abamectin prin cinci faze de sinteză. Similar cu abamectin, afectează sistemul nervos al artropodelor prin creşterea afluxului de ioni de clor la joncţiunea neuromusculară, rezultând încetarea hrănirii şi paralizia. Cu o stabilitate termică îmbunătăţită şi o mai mare solubilitate în apă are un spectru de activitate insecticidă mai mare decât abamectin. Acţionează pe variate specii de lepidoptere, cum ar fi P. xylostella, Trichoplusia ni, Heliotes virescens şi Spodoptera exigua. Îşi măreşte activitatea reziduală prin translaminare. În timp ce abamectin acţionează specific pe acarieni, cu o mică acţiune asupra lepidopterelor, emamectin are un considerabil potenţial asupra lepidopterelor dăunătoare (Horowitz şi Ishaaya, 2004).

Selectivitatea. Deşi prin acţiunea directă abamectin este toxic pe organismele neţintă, viteza cu care se degradează pe suprafaţa frunzelor şi în condiţii de câmp îl face un agent important în programele IPM. Experienţele de testare a efectelor pe variate specii de prădători şi parazitoizi au arătata mortalităţi ridicate la majoritatea artropodelor utile, până la 6 zile de la aplicare, apoi efectul dispare rapid. S-a concluzionat că acest agent este compatibil cu prădătorii acarienilor. Faţă de abamectin, suprafaţa reziduală la emamectin se descompune rapid în lumina soarelui, rezultând o toxicitate reziduală relativ scăzută faţă de artropodele utile.

Produsul Phytoverm omologat în Rusia de PharmBioMed ca acaricid (1994), este un complex de avermectide naturale, produse de aceeaşi ciupercă de sol.

6