Оценка нематицидного действия биоразлагаемых полимерных гранул, содержащих изотиоцианаты, на Globodera rostochiensis
Аннотация
Обоснование. Золотистая картофельная нематода (Globodera rostochiensis, ЗКН) – опасный карантинный вредитель картофеля, эффективность обычных нематицидов в отношении которого зачастую ограничена. Одним из возможных решений является разработка препаратов с постепенным высвобождением активных ингредиентов с помощью их инкапсулирование в биоразлагаемые носители. Изотиоцианаты (ИТЦ) ранее продемонстрировали свою эффективность в качестве нематицидов.
Цель. Целью данной работы была разработка и исследование гранул почвенного внесения, состоящих из поликапролактона (ПКЛ) и бентонита, нагруженных ИТЦ (аллилизотиоцианатом (АИТЦ), бензилизотиоцианатом (БИТЦ) и 2-фенилэтилизотиоцианатом (ФЭИТЦ)), для борьбы с ЗКН.
Материалы и методы. Гранулы ПКЛ с бентонитом, содержащие ИТЦ в качестве нематоцидных агентов, были получены методом экструзии. Эффективность инкапсулирования ИТЦ определяли хроматографически. Эффективность гранул против ЗКН оценивали in vitro по смертности нематод и в лабораторных условиях на растениях картофеля двух сортов – «Красноярский ранний» и «Инноватор», – по оценке урожайности.
Результаты. Эксперименты in vitro подтвердили эффективность гранул ПКЛ/бентонит/ИТЦ в подавлении развития личинок второй стадии (J2) ЗКН. Гранулы ПКЛ/(ФЭИТЦ/бентонит) обеспечивали 100%-ную гибель нематод в течение 48 часов, действуя до двух раз быстрее гранул, содержащих БИТЦ или АИТЦ. В почвенных экспериментах на картофеле обработка гранулами ПКЛ/(ФЭИТЦ/бентонит) снизила количество цист на корнях в 4,2–5,0 раза по сравнению с контролем; результат был сопоставим с применением коммерческого референтного препарата «Vydate® 5G». Применение гранул ПКЛ/(ФЭИТЦ/бентонит) повысило урожайность картофеля сорта «Инноватор».
Скачивания
Литература
Borisova, E. E., Shuvarin, M. V., Sizova, Y. V., & Zaikin, V. P. (2022). Assessment of the impact of chemical plant protection products and agrotechnologies on environmental objects. Vestnik NGIEI, (10), 20–27. https://doi.org/10.24412/2227-9407-2022-10-20-27. EDN: https://elibrary.ru/NZOXFL
Kochetov, A. V., Gavrilenko, T. A., & Afanasenko, O. S. (2021). New genetic technologies for plant protection against parasitic nematodes. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii, 25(3), 337–343. https://doi.org/10.18699/VJ21.037. EDN: https://elibrary.ru/YLWUFU
Stepuro, M. F., Mikhnyuk, A. V., Kogotko, L. G., & Grishchenko, I. Yu. (2022). Effect of green manure of sideral crops on productivity and marketability of cucumber fruits and nematode distribution in protected cultivation. Vestnik Belorusskoy Gosudarstvennoy Sel'skokhozyaystvennoy Akademii, (4), 139–143.
Churikova, A. K., & Nekoval, S. N. (2022). Biological agents and their metabolites in the control of Meloidogyne spp. in vegetable cultivation (review). Yug Rossii: Ekologiya, Razvitie, 17(3), 175–186. https://doi.org/10.18470/1992-1098-2022-3-175-186. EDN: https://elibrary.ru/VZFVSY
Boyandin, A. N., Sukhanova, A. A., & Ertiletskaya, N. L. (2022). Slow-release agricultural pesticide formulations: State of the art. Chimica Techno Acta, 9(2), 202292S10. https://doi.org/10.15826/chimtech.2022.9.2.S10.
Dahlin, P., & Hallmann, J. (2020). New insights on the role of allyl isothiocyanate in controlling the root knot nematode Meloidogyne hapla. Plants, 9(5), 603. https://doi.org/10.3390/plants9050603. EDN: https://elibrary.ru/HFWMYP
Khan, M. R., Majid, S., Mohidin, F. A., & Khan, N. (2011). A new bioprocess to produce low cost powder formulations of biocontrol bacteria and fungi to control fusarial wilt and root-knot nematode of pulses. Biological Control, 59(2), 130–140. https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2011.04.007.
Lewicka, K., Dobrzynski, P., & Rychter, P. (2020). PLAGA-PEG-PLAGA terpolymer-based carriers of herbicides for potential application in environment-friendly, controlled release systems of agrochemicals. Materials, 13(12), 2778. https://doi.org/10.3390/ma13122778. EDN: https://elibrary.ru/XCPRAD
Mahajan, R. (2024). Bio-nanocomposites for controlled agrochemical release. In Nanocomposites for environmental, energy and agricultural applications (pp. 1–35). https://doi.org/10.13140/RG.2.2.23079.32163.
Maruyama, T., Ishibashi, Y., Sano, M., Yoshimura, H., & Taguchi, Y. (2024). Simulation and application assessment of the efficacy of fosthiazate-loaded microcapsules against root-knot nematode. Pest Management Science, 80(10), 5078–5087. https://doi.org/10.1002/ps.8231. EDN: https://elibrary.ru/QLLESS
Motloung, M. P., Mofokeng, T. G., & Ray, S. S. (2023). Effects of urea loading on soil biodegradation properties of melt-processed polycaprolactone-based composites for potential application in agriculture. Journal of Applied Polymer Science, 140(17), e53505. https://doi.org/10.1002/app.53505. EDN: https://elibrary.ru/TJYEZV
Mwangi, N. G., Stevens, M., Wright, A. J., Edwards, S. G., Hare, M. C., & Back, M. A. (2024). Sensitivity of stubby root nematodes (Trichodorus and Paratrichodorus spp.) to isothiocyanates associated with Brassicaceae in an in vitro assay. Nematology, 26(2), 203–210. https://doi.org/10.1163/15685411-bja10302. EDN: https://elibrary.ru/MCSSCF
Oliveira, H. C., Stolf-Moreira, R., Martinez, C. B. R., Grillo, R., de Jesus, M. B., & Fraceto, L. F. (2015). Nanoencapsulation enhances the post-emergence herbicidal activity of atrazine against mustard plants. PLoS ONE, 10(7), e0132971. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0132971.
Park, H. W., Kim, H. H., Youn, S. H., Shin, T. S., Bilgrami, A. L., Cho, M. R., & Shin, C. S. (2012). Biological control potentials of insect-parasitic nematode Rhabditis blumi (Nematoda: Rhabditida) for major cruciferous vegetable insect pests. Applied Entomology and Zoology, 47(4), 389–397. https://doi.org/10.1007/s13355-012-0131-9. EDN: https://elibrary.ru/POTHOJ
Patil, J. A., Kumar, A., Yadav, S., & Verma, K. K. (2020). Nematicidal effect of cruciferous bio-fumigants against the root-knot nematode, Meloidogyne incognita infesting okra. Journal of Nematology, 52, 1–7. https://doi.org/10.21307/jofnem-2020-080.
Sathiyabama, M., & Muthukumar, S. (2020). Chitosan guar nanoparticle preparation and its in vitro antimicrobial activity towards phytopathogens of rice. International Journal of Biological Macromolecules, 153, 297–304. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.03.001. EDN: https://elibrary.ru/DAERAN
Singh, G., Ramadass, K., Sooriyakumar, P., Hettithanthri, O., Vithange, M., Bolan, N., Tavakkoli, E., Van Zwieten, L., & Vinu, A. (2022). Nanoporous materials for pesticide formulation and delivery in the agricultural sector. Journal of Controlled Release, 343, 187–206. https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2022.01.036. EDN: https://elibrary.ru/PUHZMS
de Souza, A. G., dos Santos, N. M. A., da Silva Torin, R. F., & dos Santos Rosa, D. (2020). Synergic antimicrobial properties of carvacrol essential oil and montmorillonite in biodegradable starch films. International Journal of Biological Macromolecules, 164, 1737–1747. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.07.226. EDN: https://elibrary.ru/KVMHTJ
Sukhanova, A. A., Boyandin, A. N., Ertiletskaya, N. L., & Churakov, A. A. (2024). Obtaining and study of biodegradable granules loaded with oxamyl as eco-friendly preparation for Globodera rostochiensis control. Journal of Plant Diseases and Protection, 131(6), 2017–2027. https://doi.org/10.1007/s41348-024-00945-7. EDN: https://elibrary.ru/HAPABM
Viscusi, G., & Gorrasi, G. (2021). Gelatin beads/hemp hurd as pH sensitive devices for delivery of eugenol as green pesticide. Journal of Polymers and the Environment, 29(11), 3756–3769. https://doi.org/10.1007/s10924-021-02148-9. EDN: https://elibrary.ru/QCFVQD
Volova, T., Zhila, N., Vinogradova, O., Shumilova, A., Prudnikova, S., & Shishatskaya, E. (2016). Characterization of biodegradable poly-3-hydroxybutyrate films and pellets loaded with the fungicide tebuconazole. Environmental Science and Pollution Research, 23, 5243–5254. https://doi.org/10.1007/s11356-015-5739-1. EDN: https://elibrary.ru/WNZVIZ
Wood, C., Kenyon, D. M., & Cooper, J. M. (2017). Allyl isothiocyanate shows promise as a naturally produced suppressant of the potato cyst nematode, Globodera pallida, in biofumigation systems. Nematology, 19(4), 389–402. https://doi.org/10.1163/15685411-00003054.
Yang, L., Wang, Y., Liang, Y., Deng, H., Wang, J., Dai, Y., Guo, F., Zhou, H., Li, S., & Ding, W. (2024). pH-responsive bentonite nanoclay carriers control the release of benzothiazolinone to restrain bacterial wilt disease. Pesticide Biochemistry and Physiology, 198, 105754. https://doi.org/10.1016/j.pestbp.2023.105754. EDN: https://elibrary.ru/OIMKOT
Zhao, M., Zhou, H., Hao, L., Chen, H., & Zhou, X. (2021). Natural rosin modified carboxymethyl cellulose delivery system with lowered toxicity for long-term pest control. Carbohydrate Polymers, 259, 117749. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2021.117749. EDN: https://elibrary.ru/IWRKME
Список литературы
Борисова, Е. Е., Шуварин, М. В., Сизова, Ю. В., & Заикин, В. П. (2022). Оценка воздействия химических средств защиты растений и агротехнологий на объекты окружающей среды. Вестник НГИЭИ, (10), 20–27. https://doi.org/10.24412/2227-9407-2022-10-20-27. EDN: https://elibrary.ru/NZOXFL
Кочетов, А. В., Гавриленко, Т. А., & Афанасенко, О. С. (2021). Новые генетические технологии защиты растений от паразитических нематод. Вавиловский журнал генетики и селекции, 25(3), 337–343. https://doi.org/10.18699/VJ21.037. EDN: https://elibrary.ru/YLWUFU
Степуро, М. Ф., Михнюк, А. В., Коготко, Л. Г., & Грищенко, И. Ю. (2022). Влияние зеленых удобрений сидеральных культур на продуктивность и товарность плодов огурца и распространение нематод в защищенном грунте. Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной академии, (4), 139–143.
Чурикова, А. К., & Нековаль, С. Н. (2022). Биологические агенты и их метаболиты в борьбе с Meloidogyne spp. при выращивании овощных культур (обзор). Юг России: экология, развитие, 17(3), 175–186. https://doi.org/10.18470/1992-1098-2022-3-175-186. EDN: https://elibrary.ru/VZFVSY
Boyandin, A. N., Sukhanova, A. A., & Ertiletskaya, N. L. (2022). Slow-release agricultural pesticide formulations: State of the art. Chimica Techno Acta, 9(2), 202292S10. https://doi.org/10.15826/chimtech.2022.9.2.S10.
Dahlin, P., & Hallmann, J. (2020). New insights on the role of allyl isothiocyanate in controlling the root knot nematode Meloidogyne hapla. Plants, 9(5), 603. https://doi.org/10.3390/plants9050603. EDN: https://elibrary.ru/HFWMYP
Khan, M. R., Majid, S., Mohidin, F. A., & Khan, N. (2011). A new bioprocess to produce low cost powder formulations of biocontrol bacteria and fungi to control fusarial wilt and root-knot nematode of pulses. Biological Control, 59(2), 130–140. https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2011.04.007.
Lewicka, K., Dobrzynski, P., & Rychter, P. (2020). PLAGA-PEG-PLAGA terpolymer-based carriers of herbicides for potential application in environment-friendly, controlled release systems of agrochemicals. Materials, 13(12), 2778. https://doi.org/10.3390/ma13122778. EDN: https://elibrary.ru/XCPRAD
Mahajan, R. (2024). Bio-nanocomposites for controlled agrochemical release. In Nanocomposites for environmental, energy and agricultural applications (pp. 1–35). https://doi.org/10.13140/RG.2.2.23079.32163.
Maruyama, T., Ishibashi, Y., Sano, M., Yoshimura, H., & Taguchi, Y. (2024). Simulation and application assessment of the efficacy of fosthiazate-loaded microcapsules against root-knot nematode. Pest Management Science, 80(10), 5078–5087. https://doi.org/10.1002/ps.8231. EDN: https://elibrary.ru/QLLESS
Motloung, M. P., Mofokeng, T. G., & Ray, S. S. (2023). Effects of urea loading on soil biodegradation properties of melt-processed polycaprolactone-based composites for potential application in agriculture. Journal of Applied Polymer Science, 140(17), e53505. https://doi.org/10.1002/app.53505. EDN: https://elibrary.ru/TJYEZV
Mwangi, N. G., Stevens, M., Wright, A. J., Edwards, S. G., Hare, M. C., & Back, M. A. (2024). Sensitivity of stubby root nematodes (Trichodorus and Paratrichodorus spp.) to isothiocyanates associated with Brassicaceae in an in vitro assay. Nematology, 26(2), 203–210. https://doi.org/10.1163/15685411-bja10302. EDN: https://elibrary.ru/MCSSCF
Oliveira, H. C., Stolf-Moreira, R., Martinez, C. B. R., Grillo, R., de Jesus, M. B., & Fraceto, L. F. (2015). Nanoencapsulation enhances the post-emergence herbicidal activity of atrazine against mustard plants. PLoS ONE, 10(7), e0132971. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0132971.
Park, H. W., Kim, H. H., Youn, S. H., Shin, T. S., Bilgrami, A. L., Cho, M. R., & Shin, C. S. (2012). Biological control potentials of insect-parasitic nematode Rhabditis blumi (Nematoda: Rhabditida) for major cruciferous vegetable insect pests. Applied Entomology and Zoology, 47(4), 389–397. https://doi.org/10.1007/s13355-012-0131-9. EDN: https://elibrary.ru/POTHOJ
Patil, J. A., Kumar, A., Yadav, S., & Verma, K. K. (2020). Nematicidal effect of cruciferous bio-fumigants against the root-knot nematode, Meloidogyne incognita infesting okra. Journal of Nematology, 52, 1–7. https://doi.org/10.21307/jofnem-2020-080.
Sathiyabama, M., & Muthukumar, S. (2020). Chitosan guar nanoparticle preparation and its in vitro antimicrobial activity towards phytopathogens of rice. International Journal of Biological Macromolecules, 153, 297–304. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.03.001. EDN: https://elibrary.ru/DAERAN
Singh, G., Ramadass, K., Sooriyakumar, P., Hettithanthri, O., Vithange, M., Bolan, N., Tavakkoli, E., Van Zwieten, L., & Vinu, A. (2022). Nanoporous materials for pesticide formulation and delivery in the agricultural sector. Journal of Controlled Release, 343, 187–206. https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2022.01.036. EDN: https://elibrary.ru/PUHZMS
de Souza, A. G., dos Santos, N. M. A., da Silva Torin, R. F., & dos Santos Rosa, D. (2020). Synergic antimicrobial properties of carvacrol essential oil and montmorillonite in biodegradable starch films. International Journal of Biological Macromolecules, 164, 1737–1747. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.07.226. EDN: https://elibrary.ru/KVMHTJ
Sukhanova, A. A., Boyandin, A. N., Ertiletskaya, N. L., & Churakov, A. A. (2024). Obtaining and study of biodegradable granules loaded with oxamyl as eco-friendly preparation for Globodera rostochiensis control. Journal of Plant Diseases and Protection, 131(6), 2017–2027. https://doi.org/10.1007/s41348-024-00945-7. EDN: https://elibrary.ru/HAPABM
Viscusi, G., & Gorrasi, G. (2021). Gelatin beads/hemp hurd as pH sensitive devices for delivery of eugenol as green pesticide. Journal of Polymers and the Environment, 29(11), 3756–3769. https://doi.org/10.1007/s10924-021-02148-9. EDN: https://elibrary.ru/QCFVQD
Volova, T., Zhila, N., Vinogradova, O., Shumilova, A., Prudnikova, S., & Shishatskaya, E. (2016). Characterization of biodegradable poly-3-hydroxybutyrate films and pellets loaded with the fungicide tebuconazole. Environmental Science and Pollution Research, 23, 5243–5254. https://doi.org/10.1007/s11356-015-5739-1. EDN: https://elibrary.ru/WNZVIZ
Wood, C., Kenyon, D. M., & Cooper, J. M. (2017). Allyl isothiocyanate shows promise as a naturally produced suppressant of the potato cyst nematode, Globodera pallida, in biofumigation systems. Nematology, 19(4), 389–402. https://doi.org/10.1163/15685411-00003054.
Yang, L., Wang, Y., Liang, Y., Deng, H., Wang, J., Dai, Y., Guo, F., Zhou, H., Li, S., & Ding, W. (2024). pH-responsive bentonite nanoclay carriers control the release of benzothiazolinone to restrain bacterial wilt disease. Pesticide Biochemistry and Physiology, 198, 105754. https://doi.org/10.1016/j.pestbp.2023.105754. EDN: https://elibrary.ru/OIMKOT
Zhao, M., Zhou, H., Hao, L., Chen, H., & Zhou, X. (2021). Natural rosin modified carboxymethyl cellulose delivery system with lowered toxicity for long-term pest control. Carbohydrate Polymers, 259, 117749. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2021.117749. EDN: https://elibrary.ru/IWRKME
Copyright (c) 2026 Anna A. Sukhanova, Kristina E. Zabolotnaya, Andrei A. Churakov, Sergei N. Syrtsov, Elena V. Brilkova, Anatoly N. Boyandin
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
