Растителният имунитет-същност и възможности. Имуномодулаторите Акрамет. Част Втора

Малко история

Ефектът на Акрамет върху растителната физиология и биохимия беше открит и разработен през периода 1995-2000 г от Ивелин Желязков. Целта беше да се намери ефективен, устойчив, сигурен и рентабилен метод и средство за стимулиране на развитието на растенията и респективно максимално възможното повишение на добивите на биомаса, плодове и зърно. Разработеният теоретичен модел сочеше, че това може да се случи чрез въздействие върху клетъчните мембрани, засилване на енергосинтеза и трансмембранните процеси. На тази база беше конструиран продукт във вид на листен тор. Експериментите напълно потвърдиха теоретичния модел и се пристъпи към мащабни полеви опити през следващите години. Ефектът върху добивите беше впечатляващ, но още по-голямо впечатление правеше факта, че третираните посеви от пшеница и ечемик не боледуваха от брашнеста мана. Това беше най-разпространената болест по пшеницата в периода 2000-2005 г. и малцина от земеделците използваха фунгициди. Това ясно показваше, че липсата на заболявания при третираните се дължи на Акрамет. Първите целенасочени опити са от 2006 г срещу брашнеста мана. Резултатите недвусмислено показваха не само превенция, но и лечебен ефект. През 2007-2008 г . бяха проведени първите мащабни опити за лечение на брашнеста мана при ечемик и пшеница успоредно с контролни участъци третирани с фунгициди. Недвусмислени резултати – лечебен ефект и по-интензивно развитие при третираните площи с Акрамет. Следващото икономически значимо заболяване срещу, което беше използан Акрамет беше Септориозата. През 2013 г беше проведен мащабен опит върху 500 дка пшеница заболяла от септориоза. След две третирания с Акрамет беше доказано лечебно действие и пропаднал контролен участък. През тежката 2014 г продуктът се представи отлично срещу жълтата ръжда при пшеницата, като съвместното приложение с фунгициди водеше до пълно стопиране на заболяването, докато при контролите само с фунгициди, се наблюдаваха пробиви в защитата и лечението. През 2015 г при паралелно изпитване на Акрамет с конкурентен листен тор беше установен лечебен ефект срещу Паразитно полягане при пшеница - добив 520 кг и пропаднал участък с конкурентния листен тор. От 2015 г насам всяка година на различни места в страната се провеждат демонстрационни опити на големи площи за отглеждане на ечемик и пшеница единствено чрез имунотехнологията Акрамет като превенция срещу болести. Те доказват, че растителния имунитет, с помощта на имуномодулатор е в състояние да осигури защита срещу всички икономически важни заболявания при пшеница и ечемик. През годините на приложение на Акрамет няма случаи на вирози в опитните участъци. Отчита се далеч по-слабо присъствие на листни въшки и някои насекомни вредители от контролните площи. През изминалите години са проведени много успешни производствени опити за противодействие на такива икономически значими заболявания като: Къдравост по прасковата, Бяла ръжда по череша и вишна, Оидиум по лозата и др. Факт е, че в интензивно обработваните с Акрамет Ултра лозови масиви сивото гниене е изключение. През 2019 г бяха проведени опити за въздействие на имуномодулатора Акрамет Ултра върху заболявания и фитофаги при маслодайна роза. Най-вредоносното заболяване при тази култура е жълтата ръжда, а от фитофагите – листни въшки и мъхнат бръмбар. Споменатото заболяване и вредители бяха с повсеместно разпространение и борбата с химични средства беше трудна и не винаги достатъчно ефективна. Това беше много голям проблем най-вече при насажденията за биологично производство на цвят и розово масло. Третиранията бяха през 15 дни. Беше установен контрол върху ръждата през цялото времетраене на опита – 4 месеца, както при самостоятелно приложение на Акрамет Ултра, така и в съчетание с фунгициди. Отчете се почти пълна липса на листни въшки и намалена популация от мъхнат бръмбар. През 2020 г тези изводи бяха потвърдени.
Как с помощтта на имуномодулатора Акрамет растенията се справят с фитопатогени: гъби, бактерии и вируси?
Както беше вече споменато в част Първа в растителния имунитет има заложени няколко механизма за борба с патогени:
Инхибитори на АТФ-синтетазите в клетъчните мембрани на патогените. АТФ-синтетазите на гъби и бактерии съществено се различават от тези на растенията и това дава възможност на последните да синтезират специфични инхибитори с метало-протеинова природа, които блокират синтеза на енергия в клетките на патогена. С това тотално се разстройва способността на патогена да прониква в растителните клетки и да блокира механизмите им за защита. Така растителната клетка има възможност дори да неутрализира вече проникнали патогени. Борбата започва още в междуклетъчните пространства, където също присъстват тези инхибитори. Това е най-бързия и ефективен механизъм за противодействие на гъби и бактерии, както и съществена част от Стражевия режим в растенията.
Инхибитори на хитинсинтетазата в гъби и бактерии. Хитинът е съществена част от клетъчната стена на гъбите и бактериите. Чрез тези инхибитори растенията могат да блокират всички организми синтезиращи хитин, включително насекомите.
Обръщаме внимание основно на инхибиторите защото те са най-важната и съществена част на тоталния имунен отговор, като включват не само превенция, но и лечение на поразените тъкани. Не засягаме един друг важен механизъм на растителния имунитет Реакцията на Свръхчувствителност, при която патогена се унищожава чрез оксидиране и отмиране на заразените тъкани. Имуномодулацията има силен индуциращ ефект и върху този механизъм, но той много бързо се замества от другите нива на имунитета, в които основна роля играят инхибиторите. Реакцията на Свръхчувствителност след третиране с Акрамет най-отчетливо се наблюдава при лозите, при които в рамките на 24 часа може да се елиминират всички тъкани заразени с Оидиум.
Въпреки огромните възможности на растителния имунитет и наличието на разнообразни методи за справяне с нападения от всякакъв характер, обикновено той не се включва на цяло. Причина за това е факта, че е високо енергоемък и част от биохимичния му ресурс включва метаболити от протеиновия синтез, за които се конкурират още дузина процеси и метаболитни пътища в растителната клетка. Имунния отговор ангажира значителна част от протеиновия синтез и в частност някои аминокиселини – тирозин, фенилаланин като прекурсори на салициловата киселина, основния хормон на имунитета за първичните имунни реакции. Много метаболитен ресурс и енергия е необходима за синтеза на PR-протеини, фитоалексини, фитоантисипини. Ключовия фактор за активността и ефективността на имунната система и имунния отговор при растенията е енергията генерирана от АТФ-синтетазите – ензими в клетъчните мембрани, микроелементи и ултрамикроелементи участващи като кофактори в ензимите подържащи имунитета и неговите фактори, както и във фитоалексините-металопротеини за директна атака срещу патогени и насекоми. Когато енергетиката на растителната клетка е на ниско ниво, скоростта на трансмембранните процеси също е ниска и особено на сигналинга за идентифициране на нападателя. Тогава гъби и бактерии успяват да изпреварят реакците на растителния имунитет и да го неутрализират. Започва инвазия на патогените и заболяване на растенията. Причина за това може да бъде и недостига на ключови метаболити, микроелементи и ултрамикроелементи.

Антиинсектен ефект след имуномодулация

Голяма част от изследванията на НИТЦЗ Плантис във връзка с антиинсект ефекта бяха съсредоточени върху листни въшки-прасковена, сливова, черешова и др, колорадски бръмбар, ларви на пеперуди – овощни вредители, нощенки и чемширения молец. Както вече посочихме по-горе Акрамет не е пряк носител на антиинсект ефекта, както е инсектицида при химичната растителна защита, а негов модулатор в растителния имунитет. Установи се, че в различните видове култури са застъпени няколко механизма за противодействие на нападение от насекоми и те може да се задействат поединично или заедно. Включват се както инхибитори на хитиновия синтез, така и инхибитори на стомашните ензими. Около 5-6 часа след третирането с Акрамет при различните видове листни въшки се наблюдава промяна в поведението: намаляване на активността – хранене, движение, промяна в положението на тялото. Възрастните форми започват да напускат растенията. Около 24 часа след това ларвите започват да умират, като между 3-тия и 5-тия ден остават единични екземпляри. При ларвите на всички изследвани групи насекоми се наблюдава промяна в цвета на тялото, на екскрементите – от светъл преминава в тъмен, дори черен цвят, което свидетелства за негативна промяна в храносмилателните процеси, след което следва смърт. Инхибиторите на стомашните ензими отделяни от растенията предизвикват не само застойни процеси в стомашно-чревния тракт, а явно имат пряк токсичен ефект и върху други системи в самите насекоми. Блокиране на хитиновия синтез беше установено при ларви на колорадския бръмбар, но в този случай въздействието е по-скоро комплексно, тъй като се вижда промяна и в отделяните екскременти. Скоро след третирането възрастните форми на колорадския бръмбар напускат растенията, а ларвите променят поведението си. В процеса на еволюцията картофа е изработил ефективен механизъм за борба с фитофаги – синтез на токсични алкалоиди – соланин, присъстващи и синтезиращи се непрекъснато в растителните тъкани. С това растението си е осигурило далеч по-изгодна в енергийно отношение защита в сравнение с фитоалексините, които се синтезират само при сигнал за непосредствено нападение от патогени и фитофаги и се нуждаят от повече енергия и метаболити. За разлика от всички фитофаги колорадския бръмбар е изработил механизъм за неутрализиране на растителните алкалоиди и е превърнал картофа в своя хранителна база без конкуренция от други фитофаги. При третиране с имуномодулатор като Акрамет става възможно включването на приведените в латентно състояние защитни механизми и активирането им, срещу които колорадския бръмбар няма никакво противодействие. При гризещите фитофаги ефекта е по-силен, като въздействието е насочено основно към стомашните ензими. Показателни са опитите ни с чимширения молец Cydalima perspectalis, който през 2017 г нанесе непоправими щети на широко разпространения декоративен вид. Чимшира беше известен с устойчивостта си към заболявания и отбягването му като хранителна база от гризещи и смучещи насекоми. Чимширеният молец е външен за нашата ентомофауна вид, с който растителния вид никога не се е срещал и няма активни механизми за защита. Борбата с вредителя е изключително трудна и слабо ефективна, което на места принуди стопаните да изкоренят растенията. Това нападение се оказа много ценен случай за изпитване на възможностите на имуномодулатора Акрамет да предизвика постепенно отговор в растенията срещу агресията на насекомите и да задейства евентуално съществуващи механизми за противодействие. Налице е растение, което разчита основно на механични бариери поради, което системите му за биохимична имунна защита не са активни. В това състояние растението е безпомощно пред непретенциозния и устойчив на химия чимширен молец. През 2018 г бяха направени 4 третирания с 1% разтвор на Акрамет Ултра - от началото на май до септември, като две от третиранията бяха съчетани с инсектицида Нуреле- двукомпонентен инсектицид с контактно и системно действие. Отчетен беше много силен синергизъм между инсектицида и Акрамет Ултра, което осигури пълната защита на опитната част. Контролната част беше третирана само с инсектицид и щетите върху нея бяха много големи. Впоследствие варианта не се възстанови и изсъхна въпреки четирикратното третиране с Нуреле. През 2019 г опита продължи само с едно третиране при първите признаци за нападение от китайски молец - в края на април - 1% Акрамет Ултра и инсектицид Нуреле. Други третирания не са правени. Контролата е без листа, суха и съвсем естествено по нея няма ларви. По опитната част се наблюдава присъствие на пеперуди, яйцеснасяне, начални етапи на развитие на ларви с частично нагризване на малки разклонения, след което ларвите умират. През 2020 г не са извършвани никакви третирания. Забелязва се малко забавяне на смъртността на ларвите и слабо разширяване на зоната на поражение. Въпреки това ясно се вижда, че растенията се съпротивляват и успешно отбиват атаките на вредителя. До края на септември вредителя не можа да нанесе значителни щети на опитния вариант, който за разлика от контролата много бързо възстановява изядената биомаса. Здрави ларви, хранили се с нетретирани растения, пренесени върху опитните растения много скоро губят активност, екскрементите им променят цвета си от зелен в черен и след 2-3 дни умират. Опита ясно показва, че под действие на имуномодулатор като Акрамет растенията могат да изработят трайна устойчивост дори към напълно непознат нападател. Механизмите на тази трайна имунна памет все още се проучват. В нашия случай механичните повреди на листата от ларвите на китайския молец е съпроводено с отделяне на слюнка от слюнчните жлези на ларвата с характерни за вредителя съставки, които влизат в "картотеката" на имунната памет като специфични молекули задействащи сигналната система на растителния имунитет. Прихващането на този сигнал означава, че има нападение от насекомен вредител, а повредата не е само механична. „Почерка на нападателя” определя вида на имунния отговор и неговата сила, което Акрамет прави напълно възможен и ефективен. Ако енергетиката на клетката е на предишното ниско ниво, такъв отговор не се реализира и растението става жертва на своя нападател. Това се е случило с нашата контрола. В същото време третираната част от чимшира е успяла в рамките на третиранията през 2018 г да "запомни почерка" на нападателя и да го вкара в паметта на своята защитна система. Там вече има запечатан механизъм как трябва да противодейства при механична повреда, съчетана с идентификация на отпечатъците на престъпника и неговото разпознаване. Растението е в режим на готовност или така наречения "Стражеви режим". Характерното за този тип индуциран имунитет е, че е локален т.е. той се реализира само в органите третирани с Акрамет Ултра и не се разпространява със същата сила в цялото растение.
Възможността да се модулира тотален имунен отговор в растенията чрез продукти-имуномодулатори позволява да се използват всички генетично заложени механизми за защита в растенията и то едновременно срещу нападения от всякакъв характер. Тези продукти са абсолютно безопасни за човека, животните, а също и за пчелите, тъй като не се отделят в полените и нектара. Те са реална надежда за управление на имунната памет и постигане на устойчивост към заболявания в много кратки срокове. Дали тази устойчивост ще е временна и ще отшумява във времето или ще бъде вградена в генома предстои да установим в бъдещите изследвания. Превенцията и лечението, което може да се постигне чрез тях дават основание те да се отделят в нов раздел за подържане на растителното здраве – Имунна растителна защита. Защита коренно различна от химичната, особено важна и полезна при екологичните и биологичните производства на растителна продукция, важен приоритет на земеделието на бъдещето. Разкриването на истинските възможности на растителния имунитет тепърва предстои и изненадите също.