ამ მიმოხილვაში ნაჩვენებია ფუნგიციდების რეზისტენტობის წარმოქმნა, რომელიც ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი საკითხია თანამედროვე სოფლის მეურნეობაში მცენარეთა დაცვის კუთხით. ფუნგიციდის რეზისტენტობა შეიძლება გამოწვეული იყოს ფუნგიციდური სამიზნეების მაკოდირებელი გენების მუტაციით (ხარისხობრივი წინააღმდეგობა) ან სხვადასხვა მექანიზმებით, რომლებიც გამოწვეულია სუბლეტალური ფუნგიციდური სტრესით. ეს მექანიზმები იწვევენ რეზისტენტობის განსხვავებულ და ცვალებად დონეს (რაოდენობრივი წინააღმდეგობა).
ცივილიზაციის განვითარება მჭიდრო კავშირშია სოფლის მეურნეობასთან. მცენარეთა გავრცელებული დაავადებები ოდითგანვე იწვევდა კაცობრიობის შეშფოთებას.
ქრისტეშობამდე 500 წლით ადრე, მარცვლეულის მოსავლის დაავადებისაგან დასაცავ ერთადერთ გზას, ძველ რომაულ სამყაროში მსხვერპლთშეწირვები წარმოადგენდა.
მე-19 საუკუნის ბოლოს და მე-20 საუკუნის დასაწყისში, ფართო ასპარეზზე გამოდიან სპილენძი და გოგირდი, როგორც სოკოვანი პათოგენების საწინააღმდეგო აგენტები, ჭრაქისა და ნაცრის გასაკონტროლებლად. ამ ადრეულ პესტიციდებს მოჰყვა მულტიმილიარდიანი ინდუსტრიის ჩამოყალიბება, რომელმაც შეიმუშავა თანამედროვე ეფექტური ფუნგიციდები, რომლებიც მიეკუთვნებიან სხვადასხვა ქიმიურ კლასებს, რომლებიც განსხვავდებიან პათოგენების წინააღმდეგ მოქმედების მეთოდებით და მცენარეში შეღწევისა და გადაადგილების სხვადასხვა მახასიათებლებით.
ბოლო ათწლეულების განმავლობაში, მთელ მსოფლიოში დაფიქსირდა ფუნგიციდური რეზისტენტობის მრავალი ფაქტი, რამაც ზოგ შემთხვევაში გამოიწვია ფუნგიციდების მთლიანი კლასის ქმედითუუნარობა და წარმოებიდან ამოვარდნა. მცენარეთა ქიმიური დაცვის ინდუსტრიის შექმნის გარიჟრაჟზე, ბაზარზე გამოჩნდა მრავალმხრივი მოქმედების მექანიზმის მქონე ფუნგიციდები (პათოგენის უჯრედის რამდენიმე სამიზნე უბანზე ერთდროული მოქმედების უნარის მქონე ფუნგიციდები). მიუხედავად მათი ტოქსიკურობისა ადამიანებისა და სხვა ორგანიზმებისთვის, მათ ფართო გავრცელება პოვეს.
მაგალითისათვის ორგანომერკურული პრეპარატები, (ეთილმერკური, დიმეთილმერკური, მერკუროქრომი და სხვ.) რომლებიც გამოიყენებოდა თესლით გავრცელებადი პათოგენების გასაკონტროლებლად, როგორებიცაა Pyrenophora avenae (შვრიის ფოთლის ლაქიანობის და დამწვრობის გამომწვევი მიკროორგანიზმი) ან P. Graminearum (მარცვლოვნების ფუზარიოზი). 1920-იანი წლების შუიდან, ევროპაში აქტიურად იყენებდნენ ამ კლასის ფუნგიციდებს, სანამ დაახლოებით 40 წლის შემდეგ არ გამოვლინდა პირველი შემთხვევები რეზისტენტობაზე, რამაც შემდგომში საბოლოოდ ამ კლასის ფუნგიციდების ხმარებიდან ამოღება გამოიწვია.
შემდეგი ეტაპი იყო ე.წ. სისტემური ფუნგიციდების შემუშავება, რომლის ერთ-ერთი დადებითი მხარე იყო, დაეცვა არა მარტო მცენარის ის მწვანე ორგანოები, სადაც შესხურება მოხდებოდა, არამედ ისეთებიც, რომლებიც შესხურების შემდეგ განვითარდებოდნენ.
ამრიგად, ასეთი ფუნგიციდების კლასები იყო კურაციული (სამკურნალო) უნარის მქონე და საშუალებას იძლეოდა, უგულებელყოფილიყო მავნე პათოგენები, მათი განვითარების და მცენარეში შეჭრის საწყის ეტაპზე. ამ ქიმიკატების საშუალებით, ქსილემაში მცხოვრები სოკოები (ტრაქეომიკოზები) პირველად გახდა კონტროლირებადი. შემუშავდა მაღალსპეციფიკური თანამედროვე ფუნგიციდები, რომლებიც ბლოკავდნენ მხოლოდ ერთ სამიზნე უბანს პათოგენში (მონოსპეციფიკური ფუნგიციდები ან ერთკომპონენტიანი ინჰიბიტორები). სოკოვანი ორგანიზმის უჯრედის ერთ კონკრეტულ სამიზნე უბანზე მოქმედი ფუნგიციდების მაგალითებია ბენზიმიდაზოლები*, ფენილამიდები* და სტრობილურინები*, რომლებიც ბაზარზე 1970-იანი წლების ბოლოდან – 1990-ანი წლების შუა პერიოდებში გამოჩნდენ.
აღსანიშნავია, რომ ბენზიმიდაზოლების შემთხვევაში, ვაშლის ქეცის გამომწვევი პათოგენის (Venturia inaequalis) და პოლიფაგური ნაცრისფერი ობის სოკოს (Botrytis cinerea) მიმართ რეზისტენტობის გაჩენას, მხოლოდ ორი წელი დასჭირდა…
ასევე, სხვა ცალმხრივი მოქმედების ფუნგიციდების მიმართებაში, როგორებიცაა ფენილამიდები და სტრობილურინები, რომლებიც მოგვიანებით ჩაეშვნენ გაყიდვაში, რეზისტენტული შტამები წარმოიქმნა ბაზარზე შემოტანიდან და ფართოდ გამოყენებიდან ორი წლის მანძილზე.
ამის საპირისპიროდ, ისეთი ცალმხრივი მოქმედების მქონე მაგ. მორფოლინები, რომლებიც მოქმედებენ სტეროლების ბიოსინთესზე, Δ8–Δ7 იზომერაზას და Δ14 რედუქტაზას აქტივობის ინჰიბირებით, გამოიყენებოდა 30 წელზე მეტი ხნის განმავლობაში, სანამ რეზისტენტული შტამები განვითარდებოდნენ. ეს მონაცემები აშკარად მიგვანიშნებს, რომ მხოლოდ ცალმხრივი მოქმედების მექანიზმის მქონე ფუნგიციდების გამოყენებისას, რეზისტენტობის გამომუშავების რისკი ძალიან მაღალია.
პათოგენის მიერ გამომუშავებული რეზისტენტობა ფუნგიციდების მიმართ ორგვარია. 1. ხარისხობრივი რეზისტენტობა დაფუძნებულია პათოგენის მუტაციის უნარზე.
მუტაციები შეიძლება განვითარდეს ულტრაიისფერი გამოსხივებით, რომელსაც განსაკუთრებული მნიშვნელობა ენიჭება ქარით გადატანილ არაპიგმენტურ სპორებში, როგორიცაა ნაცრის გამომწვევი პათოგენის კონიდიები.
ფუნგიციდის დასაკავშირებლად საჭირო ამინომჟავის გაცვლისას, თუ სამიზნე ცილის მაკოდირებელი გენი განიცდის მუტაციას, ამ დროს აღარ ხდება ცილის ინჰიბირება და ფუნგიციდებით მკურნალობა წარუმატებელია. ამ შემთხვევაში, ფუნგიციდის ძალიან მაღალი კონცენტრაციის გამოყენების შემთხვევაშიც კი, რეზისტენტული შტამები არ იღუპებიან. ხარისხობრივი რეზისტენტობის ჩამოყალიბების გზაზე, ფუნგიციდური წამლობისას, პათოგენის რამდენიმე ველური ფორმაც შეიძლება გადარჩეს, რეზისტენტობა გამომუშავებულ შტამებთან ერთად მაგრამ, ერთი და იგივე ფუნგიციდის შემდგომი გამოყენებისას, მუტანტი შტამები უვნებელი რჩებიან, ხოლო ველური ფორმები იღუპებიან. ამ პროცესში, ინდივიდების დონეზე შეიმჩნევა მხოლოდ სრული მგრძნობელობა ან სრული წინააღმდეგობა; შუალედური წინააღმდეგობის მქონე ფენოტიპები აღარ გვხვდება. შერჩევის სიჩქარე დამოკიდებულია პათოგენის ბიოლოგიაზე (მაგალითად, გამრავლების ციკლის ხანგრძლივობაზე), ასევე ფუნგიციდების გამოყენების რაოდენობაზე. მუტაციაზე დაფუძნებული ფუნგიციდური წინააღმდეგობა მემკვიდრეობითია და პათოგენის მომდევნო თაობებიც შესაბამისად რეზისტენტულია კონკრეტული ფუნგიციდის მიმართ.
ცალმხრივი მოქმედების ფუნგიციდური ნივთიერება ბენომილი 1967 წელს გამოჩნდა ბაზარზე, როგორც პირველი სისტემური ფუნგიციდი. იგი, როგორც ბენზიმიდაზოლის წარმოებული, პათოგენის უჯრედში უკავშირდება β-ტუბულინს და შესაბამისად, ხელს უშლის ციტოჩონჩხზე დამოკიდებულ უჯრედულ სატრანსპორტო პროცესებს, მათ შორის ქრომოსომის ტრანსპორტირებას და უჯრედების გაყოფას.
β-ტუბულინის უაღრესად კონსერვირებული ამინომჟავები ჩართულია ფუნგიციდურ ბმებში და მცენარეთა პათოგენურ სოკოებში, როგორიცაა Venturia, Botrytis, Monilia და Penicillium სახეობები, იწვევენ სპეციფიური ამინომჟავების გაცვლას და კარბენდაზიმის (რომელიც არის ბენომილის უჯრედშიდა წარმოებული ფუნგიციდური ნაერთი) მოქმედების დაქვეითებას.
ამინომჟავები, რომლებიც მონაწილეობენ ფუნგიციდურ ბმებში, მეტად კონსერვირებული არიან სოკოების უმეტესობაში და მუტაციაზე გამომუშავებული ბენომილის რეზისტენტობა გულისხმობს იგივე ამინომჟავების გაცვლას სხვა პათოგენებშიც, რომლებიც მიეკუთვნებიან სხვადასხვა ტაქსონომიურ ჯგუფებს. ბენომილის ბაზარზე გამოჩენიდან, საკმარისი აღმოჩნდა მხოლოდ ორი წელიწადი, რომ აშშ-ს ნიუ-იორკის შტატში დაფიქსირებულიყო გოგროვანი კულტურების ნაცრის გამომწვევი პათოგენი სოკოს მიმართ რეზისტენტობა. შემდეგ წლებში უკვე ნაცრის გამომწვევმა სხვა პათოგენებმაც გამოიმუშავეს რეზისტენტობა ამ კლასის სხვა ფუნგიციდების მიმართ.
ანალოგიურად, 1998 წელს ასევე დაფიქსირდა ხარისხობრივი რეზისტენტობა სტრობილურინების მიმართ, ბაზარზე მათი გამოჩენიდან და ფართო გამოყენებიდან 2 წელიწადში.
კვლევამ აჩვენა, კომერციული ბაღებიდან შეგროვებული ვაშლის ნაცრის გამომწვევი პათოგენის (Podosphaera leucotricha) ყველა სპორული იზოლატი ჰეტეროპლაზმური იყო მიტოქონდრიული ციტოქრომ b გენის მიმართ და განსხვავდებოდა სტრობილურინებისადმი მგრძნობელობით.
ნახევრად რაოდენობრივი პოლიმერაზული ჯაჭვური რეაქციებით და დანაწევრებული პოლიმორფული თანმიმდევრობების ანალიზებით დადგინდა, რომ მიტოქონდრიის ნაწილი, რომელიც ახორციელებს G143A გაცვლას, პასუხისმგებელია სტრობილურინების მიმართ რეზისტენტობაზე.
მნიშვნელოვანია, რომ იმ იზოლატებმა, რომელთა წინააღმდეგაც არ იყო გამოყენებული ფუნგიციდები, შეინარჩუნეს ჰეტეროპლაზმურობა ციტოქრომ b გენში და გამოავლინეს რეზისტენტობა სტრობილურინების მიმართ.
მხოლოდ სტრობილურინების (სოლო ფუნგიციდის სახით) რეგულარული გამოყენება გამოიწვევს პათოგენთა რეზისტენტული შტამების გაჩენას.
თუმცა უნდა აღინიშნოს, რომ ზოგიერთ შემთხვევაში, მაგალითად მარცვლეულის ჟანგას (Puccinia spp.) და ქერის და ჭვავის ფოთლის ლაქიანობის (Rhynchosporium secalis) გამომწვევ პათოგენებს, არ აქვთ გამომუშავებული რეზისტენტობა სტრობილურინების ჯგუფში შემავალი ნივთიერებების მიმართ, მიუხედავად წლების განმავლობაში მათი მრავალგზის გამოყენებისა.
ის ფაქტი, რომ მუტაციაზე დაფუძნებული სტრობილურინების მიმართ რეზისტენტობა არ მომხდარა ამ სოკოებში, გამოწვეულია ციტოქრომ b გენის სტრუქტურით.
ამ პათოგენებში, კოდონი 143 იმყოფება ინტრონის საზღვარზე, ხოლო G143A მუტაციები იწვევს ინტრონის საზღვრის წაშლას, ერთჯაჭვიანი რიბონუკლეინისმჟავის (mRNA) დაბლოკვას და ციტოქრომ b არაფუნქციური პროტეინის გამოყოფას. არაფუნქციური მიტოქონდრიული ელექტრონების სატრანსპორტო ჯაჭვები კი იწვევენ მუტაციური პათოგენის არასიცოცხლისუნარიანობას და სტრობილურინების მიმართ რეზისტენტული G143A მუტაციური შტამები აღარ წარმოიქმნება.
რამდენიმე განსხვავებული მექანიზმი არსებობს, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს რაოდენობრივი ფუნგიციდური რეზისტენტობა.
უმეტეს შემთხვევაში ამ ტიპის რეზისტენტობა გამოწვეულია ფუნგიციდის დაბალი უჯრედშიდა კონცენტრაციებით.
მექანიზმები, რომლებიც ინარჩუნებენ ფუნგიციდის უჯრედშიდა კონცენტრაციას კრიტიკულ ზღურბლზე ქვემოთ, მოიცავენ გადინების გადამტანების სინთეზს (რომლებიც გამოყოფენ ფუნგიციდის მოლეკულებს უჯრედგარე სივრცეში) და პლაზმური მემბრანების მოდიფიკაციას, რაც იწვევს ფუნგიციდის გამტარიანობის შემცირებას, ან ფერმენტების სინთეზს, რომელიც აფერხებს ფუნგიციდის მოლეკულებს.
მეორეს მხრივ კი, ფიქსირდება ფუნგიციდის სამიზნის მაკოდირებელი გენის გადაჭარბებული გამოხატვა ან ალტერნატიული მეტაბოლური გზების გამოყენება.
ზოგადად, პოპულაციები შედგება ინდივიდებისგან, რომლებსაც აქვთ ფუნგიციდების მიმართ ტოლერანტობის მეტ-ნაკლებად გამოხატული დონე (ამ დონეზე, ტერმინი ფუნგიციდური რეზისტენტობის გამოყენება არ არის მიზანშეწონილი), რაც განპირობებულია იმით, რომ ტოლერანტობის მიმნიჭებელი სხვადასხვა მექანიზმი მოქმედებს სხვადასხვა დონეზე.
ამა თუ იმ ფუნგიციდის გამოყენებისას, რეზისტენტული შტამები რათქმაუნდა გადარჩებიან და გარდა ამისა, ნახევრად ლეტალური ფუნგიციდური სტრესი ასტიმულირებს გადინების გადამტანების, ფუნგიციდის დამთრგუნველი ფერმენტების და ა.შ. სინთეზს.
ამრიგად მომდევნო, იმავე მოქმედების მექანიზმის მქონე ფუნგიციდური წამლობები, გამოიწვევს მხოლოდ და მხოლოდ რეზისტენტული შტამების გადარჩენას.
ადრიდანვე ცნობილი იყო, რომ ხარისხობრივი, მუტაციაზე დაფუძნებული ფუნგიციდური წინააღმდეგობა მკვეთრად მოქმედებდა ფუნგიციდის თვისებებზე საველე პირობებში.
მიუხედავად იმისა, რომ რაოდენობრივი ფუნგიციდური რეზისტენტობა უკიდურესად მნიშვნელოვანია მედიცინაში, მუტაციაზე დაფუძნებულმა რეზისტენტობის მკვეთრმა ეფექტმა, ბევრი მცენარეთა დაცვის სპეციალისტი დააჯერა, რომ რაოდენობრივი წინააღმდეგობა სოფლის მეურნეობაში თითქმის უმნიშვნელო რამეს წარმოადგენდა.
თუმცა, ბოლო ათწლეულებში, მრავალ დეტალებში იქნა გამოკვლეული გადინების ტრანსპორტერები და შექმნილი ლიტერატურის დიდი ნაწილი მიუთითებს იმაზე, რომ ეს გადამტანები, მცენარეთა პათოგენურ სოკოებში, რაოდენობრივი ფუნგიციდური რეზისტენტობის დამყარების მნიშვნელოვან მექანიზმს წარმოადგენენ.
დღეისათვის ფუნგიციდების გამოყენებაზე დაფუძნებული მცენარეთა დაცვა შეუცვლელია დიდი და ხარისხიანი მოსავლის მისაღებად. ასევე მნიშვნელოვანია, რომ თანამედროვე ფუნგიციდები ავლენენ მხოლოდ უმნიშვნელო ტოქსიკურობას.
რამდენადაც დიდი დრო და უზარმაზარი ფინანსური ინვესტიციებია საჭირო ახალი ფუნგიციდების შესაქმნელად, იმდენად საჭიროა სიფრთხილე, რომ არ მოხდეს ამ ფუნგიციდების წინააღმდეგობის მექანიზმების ჩამოყალიბება მავნე პათოგენების მიერ.
ეს განსაკუთრებით საყურადღებო საკითხია, რადგან ახალი მოქმედების მექანიზმების მქონე ფუნგიციდების გამოგონება იშვიათადღა ხდება, ხოლო ამ ფუნგიციდების მიმართ რეზისტენტობის გამომუშავებას კი მხოლოდ რამდენიმე წელი სჭირდება. (იხ. ცხრილი 1)
დღესდღეობით, ფუნგიციდური რეზისტენტობის განვითარების თავიდან აცილების ან თუნდაც შეფერხების გასაღები არის ეფექტური ფუნგიციდების შერჩევა მოქმედების მექანიზმების და პათოგენის სამიზნე უბანზე მოქმედების მიხედვით და მათი ხშირი მონაცვლეობა მთელი ვეგეტაციის მანძილზე.
ასევე, უმთავრესი რეკომენდაციები ითვალისწინებს, არ მოხდეს მხოლოდ ერთი ცალმხრივი მოქმედების მექანიზმის მქონე ფუნგიციდის გამოყენება და ასევე მისი დოზების შემცირება რეკომენდებულზე ქვემოთ, რათა არ განვითარდეს რაოდენობრივი რეზისტენტობა.
ბოლო ათწლეულების ფილოსოფია მდგომარეობდა შემდეგში, რომ მომხდარიყო ცალმხრივი მოქმედების მექანიზმის (პათოგენის ერთ კონკრეტულ სამიზნე უბანზე მოქმედების) მქონე ფუნგიციდების იდენტიფიცირება და შემდგომში მისი გამოყენება, რაც აღმოჩნდა, რომ იწვევდა მუტაციას პათოგენის უჯრედის გენში, საბოლოოდ კი რეზისტენტობას.
ვინაიდან, პათოგენის ერთზე მეტ სამიზნე უბანზე მოქმედების უნარის მქონე ფუნგიციდის მიმართ რეზისტენტობის გამომუშავება უფრო რთულია, აქცენტი უნდა გაკეთდეს მრავალმხრივი მოქმედების მექანიზმის მქონე ფუნგიციდების ჩართულობაზეც, რაც ხარისხობრივი რეზისტენტობის წარმოქმნის რისკს მკვეთრად ამცირებს.
ყველა ყველა და პათოგენური მიკროორგანიზმების ეფექტური კონტროლის შესახებ მოსაზრებები გამოქვეყნდა ჯერ კიდევ 1 საუკუნის წინ პოლ ერლიხის მიერ, რაც დღესაც წარმატებით მოქმედებს. პათოგენის ეფექტური კონტროლის მისაღწევად, ერლიხის მოსაზრებაა ,,ადრე დარტყმა და ძლიერი დარტყმა’’!
სტატიაზე იმუშავა:
აგრონომი: დავით დაბრუნდაშვილი
კომპანია: იოტო აგრო www.iotoagro.ge | 0322 11 1717
წყარო: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3768401/
აშშ-ს მედიცინის ეროვნული ბიბლიოთეკა.
