Избирательность и механизм действия гербицидов на растения

У гербицидов, как и у других пестицидов, избирательность может быть топографической и биохимической. Топографическая избирательность характерна для препаратов, у которых действующим веществом является глифосфат. При обработке им садов и ягодников опрыскивание должно быть направленным, чтобы рабочий состав не попадал на защищаемые растения. Биохимической устойчивостью к гербицидам на основе, например глифосата, обладают трансгенные растения сои и свеклы. Биохимическую устойчивость культуры к гербициду можно также повысить путем введения в состав гербицидов специальных веществ — антидотов. Результат воздействия на защищаемую культуру гербицидной обработки находится в сложной зависимости от следующих параметров:

• биологической эффективности гербицида, т. е. его способности уменьшать число сорняков, снижать их массу, угнетать рост;

• отзывчивости сорта на снижение засоренности и, следовательно, улучшение условий произрастания;

• фитотоксичности гербицида для культуры и реакции ее на гербицид как стрессор.

Положительное действие на культуру гербицидных обработок обусловлено в первую очередь устранением конкуренции сорных растений. Чем выше биологическая активность препарата, тем меньше будет сорных растений, конкурирующих с культурными растениями за воду, свет, элементы питания, и соответственно выше будут прибавки урожая. Разные культуры и даже сорта по-разному отзываются на улучшение условий произрастания. При одинаковой биологической эффективности гербицида прибавка урожая по разным культурам может отличаться, а иногда — вовсе отсутствовать. Такой эффект обусловлен в том числе неодинаковой чувствительностью самих культур к обработке гербицидами как к воздействию сильных стрессоров. В чувствительных растениях под влиянием гербицидов происходят сильные и необратимые изменения в обмене веществ, при этом угнетается рост, в итоге растения погибают. Устойчивые культуры после первоначального нарушения обмена веществ способны быстрее запустить репарационные процессы, включающие повышение активности ферментов, усиление синтеза белков, фосфолипидов, сахаров, играющих защитную роль. В конечном счете это приводит к стимуляции фотосинтеза, активации ростовых процессов, повышению отзывчивости на улучшение условий произрастания, обеспечивая существенную прибавку урожая. Однако восстановление гомеостаза после обработки гербицидами требует значительных затрат энергии дыхания — своего рода платы за обеспечение устойчивости к действию стрессора (гербицида), что приводит к ухудшению баланса углерода в растении и недобору урожая. Таким образом, эффект от обработки гербицидами посевов определяется, с одной стороны, повышением урожайности в результате улучшения условий произрастания (из-за уничтожения сорняков), а с другой — снижением продуктивности в результате действия гербицида-стрессора на метаболизм культурного растения. Конечный результат определяется целым рядом параметров, в частности особыми погодными условиями или степенью устойчивости культуры к гербициду.

Применявшиеся ранее гербициды (как селективные, так и сплошного действия) были сравнительно дорогими и оказывали отрицательное воздействие на окружающую среду, накапливаясь в почве, почвенных водах и растениях. Гербициды нового поколения значительно более эффективны, поэтому применяются в очень низких концентрациях и быстро разрушаются почвенными микроорганизмами. Однако они не селективны, так как ингибируют рост как сорняков, так и всех культурных растений. Поэтому исследования, проводимые в этом направлении, прежде всего связаны с гербицидами, обладающими высокой активностью, низкой токсичностью, пониженной подвижностью в почве, быстрой биодеградацией и широким спектром действия в отношении различных сорняков. Создание растений, устойчивых к таким гербицидам, способствует более эффективному, дешевому и привлекательному с экологической точки зрения контролю за сорняками.

Ниже будут рассмотрены механизмы действия отдельных классов гербицидов и отдельные случаи создания гербицидоустойчивых трансгенных культур.