Propojení výuky oborů Molekulární a buněčné biologie a Ochrany a. životního prostředí. tvorby. Reg. č.: CZ.1.07/2.2.00/

Transkript

1 Propojení výuky oborů Molekulární a buněčné biologie a Ochrany a tvorby životního prostředí Reg. č.: CZ.1.07/2.2.00/

2 Využití užitečných hub v ochraně rostlin Mgr. Eliška Ondráčková

3 Integrovaná ochrana (IOR) Definice (směrnice 2009/128/ES) Integrovaná ochrana rostlin - pečlivé zvažování veškerých dostupných metod ochrany rostlin a následná integrace vhodných opatření, která potlačují rozvoj populací škodlivých organismů a udržují používání přípravků na ochranu rostlin jiných forem zásahu na úrovních, které lze z hospodářského a ekologického hlediska odůvodnit a které snižují či minimalizují ohrožení lidského zdraví nebo životního prostředí. Systém integrované ochrany rostlin klade důraz na růst zdravých plodin při co nejmenším narušení zemědělských ekosystémů a podporuje mechanismy přirozené ochrany proti škodlivým organismům.

4 Historie Vymezení koncepce 1959 kalifornští entomologové (van Der Bosh, Hagen, Smith, Stern) Zavedení do praxe koncem 70. let min. stol. V současnosti druhá vlna zájmu

5 Zásady IOR prevence monitoring intervence 1. Opatření pro prevenci anebo potlačení škodlivých organismů (střídání plodin, agrotechnika, výběr odrůd, osivo a sadba, podpora užitečných organismů atd.) 2. Monitorování výskytu škodlivých organismů, včetně využívání systémů předpovědí prognóz) a systémů varování a včasné diagnózy. 3. Rozhodování o provedení ošetření podle prahů škodlivosti (kritického počtu) ve srovnání s výskytem škodlivého organismu na poli. 4. Preference nechemických prostředků a metod před chemickými přípravky, pokud uspokojivě zajistí ochranu před škodlivými organismy. 5. Výběr přípravků selektivních k přirozeným nepřátelům, s co nejmenšími vedlejšími účinky pro lidské zdraví, necílové organismy a životní prostředí. 6. Používání pesticidů a dalších způsobů ochrany profesionálními uživateli by mělo být pouze v nezbytném rozsahu.

6 Biologická ochrana Definice: Cílevědomé používání živých organismů (bakterií, hub, virů, hlístic, roztočů aj.) pro potlačování škodlivých biologických činitelů (škůdců, původců chorob, plevelných rostlin), omezování jejich vývoje, šíření a udržení pod úrovní jejich škodlivého množství v porostech kulturních rostlin.

7 Intenzivní rozvoj biologické ochrany První poznatky a pokusy o využití biologické ochrany proti škodlivým organismům jsou známy již z druhé poloviny 19. století. Důvody současného zájmu: Omezení používání chemických látek Ochrana životního prostředí

8 Metody využívané v biologické ochraně rostlin Metoda inokulativní introdukce (tzv. klasická biologická ochrana) Metoda augmentativní introdukce (augmentace = zvětšení, zesílení, rozšíření) Metoda podpory, ochrany a konzervace přirozených nepřátel

9 Faktory ovlivňující praktickou realizaci bio-kontroly v komerčním měřítku Cena Dostupnost Účinnost Spolehlivost

10 Registrace biologických přípravků v EU V EU platí pravidla zapsaná v Směrnici 91/414/EEC Registrační poplatek: 1,9 mil. (nicméně průměrný obrat z jednoho přípravku je cca 0,2 mil. ) Doba registrace v EU: průměrně75 měsíců (v USA je 28 měsíců) Při registraci biologických přípravků na ochranu rostlin platí stejná pravidla jako pro chemické přípravky Aktivní látky registrované v USA (EPA) a v EU (Příloha 1 Směrnice 91/414) USA EU USA EU Mikroorganismy 78 8 Přírodní látky Bakterie 40 3 Mikrobiální extrakty 0 2 Houby 29 4 Minerální látky 21 3 Kvasinky 2 0 Rostlinné látky 89 7 Baculoviry 7 1 Semio-chemikálie (sex. feromony) 50 0

11 Biologické přípravky na ochranu rostlin Růst rostlin Ochrana rostlin A B C D E F G H Chemická hnojiva Biologická hnojiva Přírodní látky Mikroorganismy Makroorganismy Semiochemikálie Chemické pesticidy Genové produkty Biologické přípravky na ochranu rostlin Živé organismy Aktivní látky Mikroorganismy Makroorganismy Přírodní látky Semio-chemikálie C D E F Bakterie Parazité (parazitoidi) Houby Predátoři Mikrobiální Živočišné Sex. feromony Kairomony (atraktanty) Kvasinky Hlístice Minerální Synomony Viry Obratlovci Rostlinné Allomony Zdroj Grent 2011, Plant Protection New Style)

12 Choroby Škůdci Plevele Původ BA FU NE VI AC IN ML OŽ HE C Mikroorganismy Bakterie Houby Kvasinky Viry D makroorganismy Parazité Predátoři Hlístice obratlovci E Přírodní látky Živočišné Mikrobiální Minerální Rostlinné F Feromony Sex. feromony +++ Kairomony ++ Synomony + Allomony + Zdroj Grent 2011, Plant Protection New Style)

13 Biologické přípravky na bázi mikroorganismů Mikroorganismy jsou živé organismy, se kterými je třeba nakládat odlišně oproti chemickým přípravkům. Biologické přípravky Chemické přípravky Musí se uchovávat za určitých podmínek. Nástup účinnosti: po překonání lag-fáze, kdy dojde k namnožení mikroorganismů a rozšíření v prostředí Ochrana se potom udržuje po měsíce od aplikace. Jejich životaschopnost a tím i účinnost ovlivňuje vlhkost, teplota a zbytky pesticidů. Rychlý nástup účinnosti Největší účinnost těsně po aplikaci Po určité době účinnost postupně klesá Účinnost ovlivňuje: ph, teplota, EC, počet aplikací, koncentrace, populace mikroorganismů, rezidua v půdě

14 Biologické přípravky na bázi mikroorganismů Mikroorganismus Počet vyráběných přípravků Aktivní složky Bakterie Houby Viry Kvasinky 7 3 Celkem výrobců vyrábějících přípravky na bázi mikroorganismů

15 Registrované houbové produkty k ochraně rostlin v zemích EU Aktivní houbová složka Použití Počet států EU (z 15) Ampelomyces quisqualis fungicid 1 Coniothyrium minitans fungicid 15 Myrothecium verrucaria nematocid 1 Paecilomyces lilacinus nematocid 4 Pythium oligandrum fungicid (1) Trichoderma harzianum fungicid 8 Trichoderma polysporum fungicid 3 Trichoderma virens fungicid 1 Trichoderma viride fungicid 5 Clonostachys catenulata fungicid 1 Fusarium oxysporum fungicid 1 Verticillium dahlia fungicid 1 Metarhizium anisopliae insekticid 3 Isaria fumosorosea insekticid 7 Verticillium lecanii insekticid 6 Beauveria bassiana insekticid 7 Zdroj Grent 2011, Plant Protection New Style)

16 Biologická ochrana proti houbovým patogenům použití mikrobiálních antagonistů k potlačení chorob v biologické ochraně se uplatňují: 1) prosté přírodní látky (jejich směsi se specifickými aktivitami nebo směsi s více efekty) 2) vzájemně prospěšné soužití různých druhů (symbióza = soužití hub s kořeny vyšších rostlin) 3) antagonismus a dravý způsob obživy

17 Antagonistické vztahy 1) Antibióza různorodé dráhy antagonismu = inhibice (a zničení) organismu metabolickou produkcí jiného organismu Antibiotika = organické látky produkované mikroby, které jsou v nízkých koncentracích škodlivé růstu nebo metabolickým aktivitám jiných mikroorganismů. 2) Kompetice (konkurence) nepřímý antagonismus = konkurence o kyslík, živiny a prostor 3) Přímý antagonismus (mykoparazitismus) = přímé napadení houby parazitem, následované využitím živin

18 Rozdělení mykoparazitů podle způsobu výživy 1) Nekrotrofní (destruktivní) mykoparazité Zabíjejí své hostitele. Hyfy parazita jsou v kontaktu a rostou ve spojení s hyfami hostitele, někdy je ovíjejí, a často jimi penetrují. Mají často široké spektrum hostitelských hub a jsou relativně nespecializovaní v jejich mechanismu parasitismu. Často produkují exotoxiny. 2) Biotrofní mykoparazité Získávají živiny přímo z žijícího mycelia hostitele. Mají užší spektrum hostitelů a často také formují specializované infekční struktury nebo jiná spojení hostitel-parazit. Produkce exotoxinů se nevyskytuje.

19 Etapy mykoparazitické aktivity Indukce klíčení (na základě gradientu metabolitů - chemotaxe) Rozpoznání hostitele (lektiny, produkce metabolitů, enzymů, oplétání hyf, tvorba postraních hyf, haustorií) Vlastní penetrace (usmrcení hostitele, utilizace živin)

20 Biologické přípravky na bázi mykoparazitických hub v ČR Pythium oligandrum přípravek Polyversum Trichoderma harzianum přípravek Supresivit Coniothyrium minitans přípravek Contans Clonostachys rosea + Trichoderma asperellum přípravek Gliorex Clonostachys rosea Clonoplus

21 Využití hub k potlačení škůdců Škůdci: mšice, molice, křísci, puklice, mouchy, brouci, housenky, třásněnky a roztoči; některé larvy brouků Entomopatogenní houby: Entomophthora, Pandora, Beauveria, Lecanicillium, Isaria, Purpureocillium, Metarhizium, Verticillium, Hirsutella, aj.

22 Podmínky pro úspěšnou účinnost Vlhkost a teplota Druh entomopatogenní houby/účinný kmen Druh škůdce Vývojové stádium škůdce Pesticidní ochrana rostlin Insekticidní přípravky v ČR V současné době nejsou Dříve Boverol

23 Propojení výuky oborů Molekulární a buněčné biologie a Ochrany a tvorby životního prostředí Reg. č.: CZ.1.07/2.2.00/

24 Biologické přípravky na bázi mykoparazitických hub od vývoje po výrobu Mgr. Eliška Ondráčková

25 Etapy vývoje biologického přípravku Potřeba ochrany (smysl) Vyhledávání mikroorganismů Laboratorní testování Polní testování Výroba v provozním měřítku Aplikace Registrace

26 Potřeba ochrany

27 Vyhledávání mikroorganismů Literární údaje Přírodní materiál (kořeny, půda, sklerocia, odumřelý hmyz aj.) Sbírkové kmeny Kmeny antagonistických hub uznané v rámci EU

28 Izolace, čisté kultury Clonostachys rosea Clonostachys catenulata Isaria fumosorosea Talaromyces flavus Trichoderma harzianum Lecanicillium muscarium

29 Dynamika růstu

30 Mykoparazitická aktivita houby Clonostachys rosea C. rosea + Alternaria linicola C. rosea + Colletotrichum lini C. rosea + Bipolaris sorokiniana C. rosea + Sclerotinia sclerotiorum C. rosea + Alternaria alternata C. rosea + Botrytis cinerea

31 Mykoparazitická a entomopatogenní aktivita entomopatogenních hub

32 Degradace sklerocií námele v různých hloubkách v půdě přes zimní období sklerocia námele byla ošetřena konidiální suspenzí testovaných mykoparazitických hub a uložena přes zimní období do půdy cm 10 cm 20 cm 60 % Kontrola Fusarium hetrosporum Trichoderma harzianum Clonostachys rosea Úplná degradace sklerocií ve všech hloubkách uložení byla zjištěna pouze u sklerocií ošetřených houbou Clonostachys rosea

33 % Mykoparazitická aktivita hub při různých teplotách růst houby Sclerotinia sclerotiorum ze sklerocií C 10 C 20 C

34 Citlivost k fungicidním látkám Vitavax Maxim XL Rovral Ortiva

35 Laboratorní testy s osivem Bipolaris sorokiniana B. sorokiniana + Trichoderma + Clonostachys Gliorex C Kontrola

36 Kontrola Maxim XL Gliorex Maxim XL + Gliorex

37 Hořčice Fungicidní moření + Gliorex Nemořená kontrola

38 Skleníkové a polní testy

39 Luskoviny Varianta Délka kořenů (%) Délka nadzemních částí (%) Počet koř. hlízek/ rostlinu (%) KO 100,0 100,0 100,0 Hrách CL4 121,3 117,2 200,1 Bob CL4 119,9 114,8 192,8 Fazol CL4 116,9 182,5 Průměr 119,4 116,0 191,8

40 Luskoviny výnosy Plodin a Varianta Výnos/rostlinu (%) HTS (%) Průmě r Průmě r Fazol, sója, hrách, bob Kontrola Fazol CL Sója CL Hrách CL Bob CL

41 Vliv ošetření sadby brambor (Laura) směsným přípravkem hub Clonostachys rosea s aplikací dolomitického vápence do řádků na výnosové parametry Varianta Počet sklizených hlíz (%) Výnos (%) Hmotnost 1 hlízy g(%) Neošetřená kontrola Clonostachys + dolomit. vápenec 112,4 141,8 125,6

42 Polní pokus mrkev (Nantes) Varianta Hmotnost (g) Počet nekróz na kořeni mrkve (ks) Délka nadzemní části (cm) kontrola 51,5 a 9,5 b 50,4 a Clonostachys + dolomit. vápenec 55,7 b 0,3 a 52,5 b

43 Výroba v provozním měřítku Důležitá kriteria pro výrobu Rychlý nárůst mycelia Vysoká intenzita sporulace Čistota (nízká kontaminace) Životaschopnost spór

44

45 Aplikace Na osivo Do půdy Mořička osiv Dávka Přímo při sázení Způsob aplikace (zálivka, Přilnavost dolomitický vápenec) Kombinace s fungicidy Dávka Zahrádkářské účely

46 Registrace Pomocný rostlinný přípravek (ÚKZÚZ registr hnojiv) Pomocné rostlinné přípravky neobsahují významnější množství živin. Jsou deklarovány jako látky, které svým (často nespecifickým) účinkem mohou zlepšit využití živin, zvýšit odolnost ke stresovým podmínkám, urychlit regeneraci poškozených rostlin apod. Bio-fungicid (Registr přípravků na ochranu rostlin)

47 Podání žádosti o registraci (ÚKZÚZ)

48 Seznam příloh požadovaných k žádosti o registraci hnojiva (pomocné látky) příloha č. příloha č. příloha č. příloha č. příloha č. příloha č. 1 doklad o obchodním jménu a o oprávnění žadatele k podnikání výpis z obchodního rejstříku nebo ověřená kopie živnostenského listu, případně koncesní listiny nebo osvědčení o zápisu do evidence samostatně hospodařících rolníků. 2 technická dokumentace výrobku, například bezpečnostní list, technická norma, výrobkový list nebo technická specifikace výrobce, uvádějící obsah jednotlivých součástí hnojiva včetně obsahu rizikových prvků a rizikových látek (u živin též jejich formu a rozpustnost), zrnitost a jemnost mletí hnojiva. U dovážených hnojiv Product Data Sheet, Sicherheitsdatenblatt. 3 specifikace balení včetně určení velikosti. 4 návod na použití (nejlépe v elektronické podobě) obsahující zejména rozsah a způsob jeho použití a podmínky jeho skladování včetně dalších povinností, které stanoví 7 zákona č. 156/1998 Sb. 5 popis výrobního postupu (výrobní reglement) včetně výčtu surovin použitých k výrobě spolu s jejich kvalitativními ukazateli. 6 dokumentace autorizované osoby dokládající, že u výrobce jsou vytvořeny předpoklady pro trvalé dodržování deklarované jakosti výroby. V případě, že není u tuzemského výrobce tato dokumentace k dispozici, provedou prověrku pracovníci ÚKZÚZ SÚK Oddělení registrace hnojiv Praha v průběhu řízení.

49 Seznam příloh požadovaných k žádosti o registraci hnojiva (pomocné látky) příloha č. 7 potvrzení (např. Ministerstva průmyslu a obchodu využívající výsledků pracoviště Výzkumného ústavu průmyslové chemie Pardubice- akreditované laboratoře ), že se nejedná o výbušninu podle 21 zákona č. 61/1988 Sb., o hornické činnosti, výbušninách a o státní báňské správě, ve znění pozdějších předpisů, pokud je obsah N ve formě dusičnanu amonného vyšší než 27 %. příloha č. 8 zpráva, či posudek o přezkoušení vlastností hnojiva podle 4 odstavce 4, 6 zákona č. 156/1998 Sb., příloha č. 9 posouzení Ministerstva zdravotnictví ČR podle zákona č. 20/1966 Sb., o péči o zdraví lidu příloha č. příloha č. 10 posuzování výrobků z hlediska jejich požární bezpečnosti podle zákona č. 133/ 1985 Sb., (Ministerstvo vnitra Technický ústav požární ochrany) 11 zařazení podle škodlivosti pro včely ve smyslu zákona č. 147/1996 Sb. a vyhl. 40/1997 a vyhl.84/1997 Sb. (Výzkumný ústav včelařský Dol u Libčic)

50