Биологическое оружие

На поиски нового типа средств от сорняков ученых подвигли растущие цены на синтетические гербициды, сделанные на основе нефтепродуктов. Специалисты министерства сельского хозяйства США несколько лет проводили испытания в своих теплицах, в ходе которых и обнаружилось, что обычный подсолнечник выделяет некий токсин, останавливающий рост сорняков.

В ходе испытаний в теплицах подсолнечник успешно тормозил рост дурмана, лимнохариса, гумая, щавеля курчавого, красного щавеля, амброзии полыннолистной, портулака, пенсильванского перечного горца, дикой горчицы и белой лебеды.

Пока одни ученые пытались выяснить, какие же вещества, выделяемые подсолнечником, являются ядом для растений, другие экспериментировали с грибками. Роберт Эмге заражал грибками ржавчины очень вредный ситниковый скелетный сорняк, который не просто забирал все полезные вещества из почвы, лишая посевы питания, но и был способен повредить сельхозтехнику. В результате экспериментов выяснилось, что этот грозный противник бессилен против грибка ржавчины — он на 65 процентов снижал способность ситникового скелетного сорняка давать семена, но при этом не вредил другим, полезным растениям. Ученые ликовали — за биологическим оружием против сорняков будущее.

Таинственная способность некоторых растений нападать на другие растения называется аллелопатией. Лейзер заявил, что этот феномен может когда-нибудь привести к созданию путем селекции или методами генетической инженерии полезных растений, обладающих собственным механизмом борьбы с сорняками. Он может также помочь в создании более безопасных и более стойких гербицидов. Использование в севообороте аллелопатических культур может способствовать долговременному подавлению сорняков.

Ученые не ошиблись: спустя годы биогербициды — препараты на основе фитопатогенных грибов, бактерий и вирусов - действительно начали использовать в сельском хозяйстве, особенно за рубежом. Сейчас зарегистрировано чуть более десятка препаратов, однако ни один из них не применяется широко, поскольку большинство биогербицидов были разработаны для подавления конкретных сорняков. Например, препарат, созданный на основе гриба Phytophthora palmivora, оказался настолько эффективным в борьбе с Morrenia odorata во Флориде (США), что на плантациях цитрусовых, где он применялся, сорняк практически исчез. Благодаря этому отпала необходимость в использовании биогербицида.

В 2010-х были разработаны биогербициды, которые успешно боролись даже с ненужными деревьями. Ученые выяснили, что возбудитель млечного блеска — гриб Chodrostereum purpureum — распространяется на расстояние не более 500 метров от места внесения и его можно использовать точечно. Штамм гриба, выделенный из яблони, используется в Европе и Канаде как микогербицид — средство для уничтожения «сорных» деревьев (берёзы, осины, ольхи, тёрна). А в Новой Зеландии его начали применять против ив.

Получили распространение и так называемые биорациональные химические гербициды — это те самые токсины растений, способные уничтожать своих собратьев — так же, как это делал экстракт подсолнечника. В США для борьбы с сорняками применяют кукурузный глютен. При его разложении образуются фитотоксичные пептиды. Измельчённая зелёная масса горчицы и соевая мука оказались эффективными для подавления вредных растений на полях шпината и брокколи.

Казалось бы, приходит эра органического земледелия, когда на борьбу с сорняками приходят силы природы. Но тут, как говорится, есть нюанс.

Во-первых, биогербициды действуют гораздо медленнее и имеют далеко не ту эффективность, которой обладают химические препараты. Во-вторых, у биогербицидов ограниченный срок хранения. И в-третьих, то, что вещество получено из природного материала, совершенно не означает, что оно безопасно.

Пример тому — история фитотоксина, выделенного из гриба Alternaria alternata. Он оказался очень эффективным против некоторых паслёновых сорных растений и был запатентован как природный гербицид. Но когда исследователи более внимательно посмотрели, что там «под капотом», выяснилось, что химическая структура AAL-токсина похожа на строение фумонизина — очень опасного микотоксина. Токсикологические исследования только подтвердили опасения: AAL-токсин был, по сути, канцерогеном, который категорически нельзя было применять в сельском хозяйстве.

Поэтому сейчас ученые пытаются найти и другие способы борьбы с сорняками. С появлением новых технологий они пытаются усовершенствовать уже существующие биогербициды. А в некоторых случаях на борьбу за урожай призывают… насекомых.

Власти Канады уже много лет пытаются уничтожить растение под названием лох узколистный, известный как «русская олива». Растение было завезено в Америку западными переселенцами, и теперь оно распространилось по всей территории страны. Лох оказался не промах — он подкупил людей своим внешним видом. Выглядевший как кустарник или невысокое дерево с красивыми серебристыми листьями и цветами, лох стал частью зеленого декора.

В США и Канаде оливы высаживали, чтобы создать тенистые участки, защищённые от ветра. Но со временем лох разошелся — он изменил химический состав почвы, вытеснил местные виды и стал угрозой для некоторых птиц.

Экспериментальными площадками не так давно стали районы Альберта и Британская Колумбия. Именно там в первую очередь расселили клещей. Пока результаты эксперимента неизвестны. Однако ученые считают, что у биотехнологий — большое будущее, тем более сейчас, когда во всем мире стараются сократить применение химикатов и синтетических препаратов.

---

Мария Седнева