Бензимідазоли

Бензимідазоли - фунгіциди, що пригнічують процеси ділення ядра в клітинах грибів. Широко застосовуються в сільському господарстві для захисту зернових, плодових і овочевих культур.

До групи бензімідазолу об'єднані фунгіциди - похідні бензімідазолу: карбендазим, тіабендазол, Беном і речовини, при перетворенні яких утворюються біологічно активні бензимідазоли (відбувається циклізація), наприклад, тіофанат-метил. Фунгіциди цієї групи одними з перших були запропоновані в якості системних препаратів широкого спектра дії.

Похідні бензімідазолу відрізняються ефективністю проти хвороб вегетативних органів, а також комплексу фітопатогенів, що передаються насінням, тому вони знаходять широке застосування і як протруйники насіння. Найбільш широко застосовуваним системним протравлювачем є Беном. 

Історія

Фунгіцидні властивості бензимідазолів відкриті Клопінгом в 1960 р першим препаратом з цієї групи, який отримав широке застосування, був тіабендазол (1961 г.). в 1968 р фірмою «Дюпон» (США) був синтезований і впроваджений Беном. Напівпродукт його синтезу - метиловий ефір 2-бензімідазолілкарбаміновой кислоти (БМК) не тільки сам проявив високу протигрибкову активність, але і послужив основою для виробництва ряду ефективних фунгіцидів. У 1971 р компанія «Ніппон Сода» (Японія) розробила і випустила на ринок збуту тіофанат-метил. З тих пір багато сполук бензімідазолу досліджені (на дію) в якості пестицидів, але тільки деякі були впроваджені в практику.

На малюнку Тіабендазол-перша речовина з класу бензимідазолів. Тривимірна модель молекули.

Бензімідазольном препарати виявилися першими системними фунгіцидами, що з'явилися на ринку. Згодом інтерес до бензімідазольном фунгіцидів впав, частково в зв'язку з появою стійких до них штамів. Зараз важко оцінити, наскільки це пов'язано з особливостями самих препаратів, а наскільки з непідготовленістю до такого наслідку їх застосування. Сьогодні в багатьох країнах масштаби їх застосування знизилися внаслідок різко зменшення їх ефективності.

Фізико-хімічні властивості

Речовини цієї групи погано розчиняються у воді і органічних розчинниках, гідро- і фотолітичних стабільні, довго зберігаються у воді і на оброблених поверхнях. Беном відрізняється дуже низькою хімічною стабільністю. При попаданні в грунт, воду і рослини речовина швидко (протягом декількох годин або навіть хвилин) гідролізується до більш стійкого карбендазіма, внаслідок чого воно ніколи не виявляється в рослинах і воді.

Дія на шкідливі організми

Всі речовини цієї групи є системними фунгіцидами захисного і викорінює дії, активно пригнічують освіту ростових трубочок при проростанні конідій або суперечка, а також ріст міцелію і формування аппрессоріев шляхом пригнічення біосинтезу мікротубул при розподілі ядра клітини. [6]

Бензимідазоли ефективні проти патогенів з класу дейтеромицетов (фузаріоз, септоріоз, сіра гниль, конідіального стадія парші зерняткових культур), аскомицетов (справжня борошниста роса, склеротініоз), а також при обробці насіння проти сажкових грибів. Бензимідазоли високо вибагливі, не діють на вищі рослини і гриби з класу оомицетов внаслідок структурних відмінностей мікротубул.

Спектр дії, наявність перехресної резистентності та інші ознаки дають підставу говорити про те, що механізм дії бензимідазолів визначається карбендазімной частиною їх молекул. І тіофанат-метил, і Беном в рослинах перетворюються в карбендазим. 

Бензимідазоли пересуваються по рослині тільки в акропетальному напрямку по ксилемі. Системна дія проявляється при надходженні через корені, при обробці насіння, нанесенні на стебло або в пазухи листя.

Активність бензимідазолів проти того чи іншого захворювання залежить нерідко від області обробітку культури. Один і той же препарат в одних умовах зберігає ефективність проти хвороб, в інших втрачає її після кількох років застосування. Тому приймати рішення про відмову від препарату або його використанні необхідно в кожному конкретному випадку окремо

Механізм дії бензимідазолів пов'язаний з пригніченням утворення ергостеролу в клітинах грибків і порушенням її життєдіяльності.
Процес поділу ядра включає мітоз клітини фітопатогенних грибів, що складається з ряду фаз, в тому числі формування ниток «веретена», або протоплазматических ниток, які забезпечують переміщення хромосом до полюсів клітини. З ним взаємодіють, перешкоджаючи нормальному процесу складання «веретена», бензимідазоли. Також речовини цієї групи за рахунок своїх метаболітів можуть пригнічувати біосинтез нуклеїнових кислот ДНК і РНК а також процеси дихання.

Наприклад, карбендазим зв'язується з макромолекулами тубуліну - білка, полімеризується в мікротрубочки. Микротрубочки беруть участь в процесах ядерного і клітинного ділення, в підтримці структури клітин, їх внутрішньої організації, в переміщенні органел. Порушення їх освіти призводить до нерозходження хроматид при розподілі ядра і подальшим порушенням внутрішньої організації клітин. Механізм фунгіцидної дії карбендазіма полягає в порушенні синтезу дізоксінуклеіновой кислоти (ДНК) і інших близькоспоріднених процесів, наприклад, розподіл ядра або клітини

Характерна особливість дії бензимідазолів на спори грибів полягає в тому, що вони не пригнічують, а уповільнюють їх проростання, при цьому утворюються деформовані паросткові трубки з укороченими клітинами і меншим вмістом ядер, ніж в контролі. Спори в момент проростання значно менш чутливі до дії цих препаратів, ніж міцелій грибів. Клітини обробленого міцелію можуть продовжувати рости деякий час, але у них на гифах з'являються здуття, ділення ядер припиняється.

Тіофанат-метил по фунгіцидної дії подібний до беномілу. Речовини активні проти одних і тих же захворювань. Але проти деяких збудників тіофанат-метил проявляє нижчу або вищу активність, ніж Беном. Наприклад, проти Aspergillus niger він в 10 разів активніший, ніж Беном, а проти Борошнистою роси яблуні в 3 рази менш активний.

Резистентність. В даний час є значна кількість фітопатогенів, які придбали і зберегли стійкість в природних умовах до похідних бензімідазолу і тіофанат. Розвиток стійкості у фітопатогенних грибів до системних фунгіцидів залишається і в даний час, і це одна з серйозних проблем раціонального і ефективного застосування фунгіцидів. Використання протягом 10-12 років бензімідазольном фунгіцидів в багатьох європейських країнах на зернових колосових призвело до появи бензімідазолрезістентних грибів роду Pseudocercosporela, Septoria, Fusarium, Erysipe, що різко позначилося на біологічної ефективності даних фунгіцидів.

Поява резистентності до бензімідазольном препаратів знаходиться в кореляції від тривалості та інтенсивності застосування препаратів. В регіонах, де резистентність має місце, використання бензимідазолів не рекомендується; в регіонах, де вона не проявилася, можливе використання бензимідазолів в ротації або комбінації з іншими фунгіцидами, наприклад, з прохлораз

Вузька вибірковість дії сприяє досить швидкому відбору стійких генотипів та формуванню резистентної популяції після систематичного (протягом 3-4 років) застосування препаратів цієї групи.

У західній Європі дуже поширені резистентні до бензимідазоли штами сірої гнилі винограду, проти якої бензимідазоли на перших порах проявляли високу активність.

Застосування

Тривале збереження бензимідазолів на оброблених поверхнях дає можливість застосовувати їх для обробки плодів при транспортуванні або закладці на зберігання (особливо тіабендазол). 

Найбільше застосування отримали препарати на основі тіофанат-метилу і Беном. Хоча всередині рослин і на поверхні вони перетворюються в карбендазим, вони більш ефективні, ніж карбендазим, оскільки мають кращі щодо проникнення в організм властивостями. Крім того, при руйнуванні беномила також утворюється бутілізоціонат, що володіє фунгіцидною активністю.

Крім чисто фунгіцидних, бензимідазоли мають ще й іншими властивостями. Заміщення групою тріфлюорометіла перетворює бензимідазоли в гербіцид хлорфуразол. Поряд з використанням в практиці сільського господарства, деякі похідні бензімідазолу застосовуються в якості антигельмінтиків в медичній і ветеринарній практиці (тіабендазол).

Токсикологічні властивості і характеристики

Бензимідазоли токсичні для більшості представників базидиомицетов і дейтеромицетов, не токсичні для фікоміцетів. 

Ентомофаги. Бензимідазоли малотоксичний для бджіл.

Теплокровні. Речовини цієї групи відносяться до мало- або помірно небезпечних за нашкірної, інгаляційної і оральної токсичності. Вони не подразнюють слизові оболонки очей і шкіру, але при тривалому контакті можуть викликати дерматити (особливо Беном). Мають низьку здатність до біокумуляції. Не зважаючи на низький поріг токсичності для теплокровних тварин, у великих дозах вони можуть викликати тератогенний ефект.  Зокрема, Беном і карбендазим мають тератогенних, ембріотоксичними, гонадотоксичного і канцерогенними властивостями.

У грунті. При попаданні в грунт бензимідазоли повільно руйнуються (ДТ50 карбендазіма більше 6 місяців). Найменш стійкими є тіабендазол, найбільш - карбендазим. При попаданні у водне середовище можуть досить довго зберігатися і надходити в питну воду. (Попов, Дорожкіна, 03).
Зокрема, тіабендазол в воді утворює розчинні сполуки з такими металами, як мідь, нікель, кобальт, цинк. В кислотно-водному розчині протоніруется. Тіабендазол є майже іммобільності в грунтовім  середовищі і сильно всмоктується на глинистому поверхні. Всмоктуваність на грунтах пропорційна здатності обміну катіонів та органічного змісту грунту. Стійкість в грунті тіабендазол залежить від температури, при її збільшенні він розпадається швидше. Розпад тіабендазол відбувається головним чином за рахунок біологічної діяльності.