Ugrás a tartalomhoz

Agrokémia és növényvédelmi kémia

Loch Jakab – Nosticzius Árpád

Mezőgazda Kiadó

A makromolekulák szintézisét gátló fungicidek

A makromolekulák szintézisét gátló fungicidek

A cellulóz bioszintézisét gátló fungicid

A propamokarb szisztemikus fungicid protektív hatással mind a gyökéren, mind a levélen abszorbeálódik. Talajban használatos zöldségfélék palántaágyának fertőtlenítésére, dísznövényeknél felületi talajkezelésre, ezenkívül több növénynél is csávázásra. Szelektív hatású, mert a cellulóz bioszintézisét gátolja, csak azokat a gombákat pusztítja, amelyek sejtfala cellulózt tartalmaz, a kitin vagy kitozán borítású gombákat nem károsítja. Egyes források több helyen is ható inhibitorként említik, azaz a cellulózszintézis gátlása mellett más hatást is feltételeznek.

A kitin szintézisét gátló fungicidek

A gombák sejtfala 80–90%-ban poliszacharidokból épül fel, a maradék rész fehérjét és lipidet tartalmaz. A baktériumok sejtfalától eltérően a gombáké sokféle monoszacharidból áll, legalább tizenegy monoszacharid található a sejtfalban. Többnyire D-glükóz, N-acetil-glükózamin és D-mannóz alkotja a legtöbb gomba sejtfala monoszacharidjainak zömét. Kitin- és cellulózszálakból épül fel maga a sejtfal. Az N-acetil-D-glükózaminból képződő kitin felépülésének gátlásakor a sejtfal hibásan épül fel, ami a sejt pusztulásához vezet.

Az acetil-D-glükózamin részek uridin-difoszfáthoz (UDP) kapcsolódva épülnek makromolekulává, az enzimet, amely az UDP-N-acetil-glükózamin részek kapcsolódását végzi, kitin-szintetáznak nevezzük.

Polioxinoknak nevezték el azokat a vegyületeket, amelyekről először bizonyították be, hogy a kitin szintézisét gátolják. E vegyületekből több ismert, az ábécé betűivel jelölik az egymástól csak kismértékben eltérő vegyületeket. Ezek is tartalmaznak egy uridinrészt és egy hosszabb oldalláncot, amely karboxil-, amino-, karbonilcsoportokat tartalmaz. Szerkezetük nagyon emlékeztet az UDP-N-acetil-D-glükózaminra. A kitin-szintetáz azonos helyén kötődik meg a fungicid és a szubsztrát. Kompetitív gátlást idéznek elő.

A polioxinok a peptidil-pirimidin-nukleozidok csoportjába tartozó antibiotikumok. Mezőgazdasági felhasználásuk 1967 óta tart, előállításuk ma sem szintetikus. Az egyes polioxinok gombákban találhatók meg, és ezek tenyészetéből egyszerűbb (olcsóbb) az előállításuk, mint szintetikus készítésük.

Kivont kitin-szintetáz esetén jól bizonyítható, hogy a polioxinok kompetitíve inhibitálják az UDP-N-acetil-D-glükózaminnak az enzimhez kötődését. A polioxinok kitin-szintetázhoz kötődését jellemző disszociáció-állandó μmol/l nagyságrendű, ami erős kötést jelent. A kötés erősségéből az egyes atomcsoportok megkötődésének mértékét számították, a képletben szaggatott vonallal jelöltük azokat a csoportokat, amelyek az enzimhez kötődés folyamatában részt vesznek.

Újabban a polioxinokkal szemben rezisztens változatok megjelenését észlelték. A rezisztencia okát kutatva megállapították, hogy a rezisztens gombákból kivont kitin-szintetáz enzimet a hozzáadott polioxinok a nem rezisztenshez hasonlóan gátolták. A gombák élő sejtjeihez adott 14C-tartalmú polioxinokat viszont a rezisztens változatok gyorsan lebontották. A rezisztens gomba élő sejtjeiben akkumulálódott polioxinok mennyisége csak 10%-a volt a nem rezisztens gombákban akkumulálódott mennyiségnek.

A kitin-szintetáz gátlásán túlmenően más hatás felléptét is észlelték. Azt tapasztalták, hogy a polioxinok befolyását a dipeptidek is szabályozták élő sejtben, de a kivont kitin-szintetáz működésére nem hatottak. Feltételezik, hogy a sejtmembránon vannak olyan helyek, amelyek a dipeptideket a sejt belsejébe juttatják. A polioxinok e helyeken, a dipeptidek beáramlásának helyein jutnak be az élő sejtbe. A dipeptidek mennyiségét növelve csökken a sejtbe bejutó polioxinok mennyisége, és fordítva is igaz, a polioxinok mennyiségét növelve a dipeptidek bejutása gátlódik. A sejtmembrán felépítésére tehát két módon is hatnak. A polioxin gátolja a membránfehérje felépítéséhez szükséges dipeptidek bejutását, másrészt a kitin-szintetáz gátlójaként fejti ki hatását.

Fehérjeszintézist gátló fungicidek

Benzimidazolszármazék fungicidek

A ribonukleinsavak az átörökítőképesség hordozói; ők teszik lehetővé a fajspecifikus (enzim) fehérjék képződését. Amennyiben a nukleinsavak szintézisét károsan befolyásolja valamilyen vegyület, működésképtelen vagy hibásan működő enzimfehérjék képződnek. A nukleinsavak képződésének gátlása vagy hibás nukleinsavak létrehozása több helyen is lehetséges. Az átörökítő tulajdonságot képviselő DNS-ről (templát-DNS) a bázissorrendet tekintve tükörkép RNS íródik le (transzkripció). Ennek a hírnök- (messenger-) RNS-nek a felületén szintetizálódnak a fehérjék. A riboszómák RNS-e (rRNS) szintén a DNS-ről íródik át, a riboszóma és a mRNS együttes jelenléte szükséges a fehérje szintéziséhez. A fehérje szintézisét megelőző harmadik nukleinsav-képződési folyamat a DNS-ről mint alapról való aminosav-szállító- (transzfer-) RNS szintézise. A tRNS egy – mind a tRNS-re, mind a neki megfelelő aminosavra – specifikus enzim, az aminosav-aktiváló enzim segítségével megköti az aminosavat. Az aminosavat tartalmazó (aminoacil-tRNS) transzfer-RNS rendelkezik – a bázishármasból álló – antikodonrésszel, amely a mRNS megfelelő helyén levő tükörképéhez kapcsolódva arra szolgál, hogy az általa szállított aminosav csak megfelelő helyen kapcsolódhasson be a fehérjeképződés folyamatába. A fehérje aminosav-sorrendjét tehát végül a DNS-ben tárolt információ szabja meg. Az utóbbi folyamatot, amikor a bázistripletben tárolt szabályosság (információ) átíródik aminosav-sorrendre, transzlációnak nevezzük. Az „átírható” szabályosság lehetősége abból fakad, hogy a nukleinsavak báziskomponensei egymással hidrogénkötést létesítenek, mégpedig az adenin az uracillal – illetve DNS esetén timinnel – kettőt, a guanin a citozinnal pedig hármat. A „tükörkép” tehát úgy értendő, hogy az adeninnek megfelelő helyen az új RNS-ben uracil (esetleg új DNS keletkezésekor timin), míg a guaninnak megfelelő helyen citozin képződik.

Amint az előbbiekből is látható, a fehérje szintézisét három ribonukleinsav (mRNS, rRNS, tRNS) szintézise is megelőzi. E három hely bármelyikén hibásodik meg a kód, hibássá válik a fehérje. Előfordul, hogy nem a tükörképnek megfelelő (komplementer) bázis, hanem egy hozzá hasonló szerkezetű, de funkcióját ellátni nem tudó vegyület épül be az RNS-be.

A benzimidazolszármazék peszticidek hatását annak tulajdonítják, hogy a benzimidazolrész nagyon hasonlít az adenin és guanin alapvázát képező purinrészhez, és feltételezhetően ezek helyett épül be a képződő nukleinsavba. Az a tény, hogy a karbendazim csak akkor pusztítja el a gombákat, ha azok folyamatosan szaporodnak – ilyenkor a csírázó spóránál morfológiai rendellenességek is észlelhetők–, közvetett hatásra utal. Ezért újabban a mikrotubuláris fehérjéhez való kapcsolódást, a mikrotubulusok képződésének gátlását is feltételezik.

A benzimidazolszármazék peszticidek legegyszerűbb és egyben legfontosabb képviselője a karbendazim (BCM), amely szisztemikus tulajdonságú, széles hatásspektrumú fungicid (és féreghajtó). A benomil, tiofanát és tiofanát-metil hatásukat karbendazimmá alakulással fejtik ki, ezért ezek is szisztemikus fungicidként használatosak:

Gombáknál jól mérhetően csökkent a DNS-szintézis karbendazim hatására, ugyanekkor az RNS- és a fehérjeszintézis gátlása is jól érzékelhető. Az adenin és a guanin csökkenti mind a karbendazim, mind a benomil toxicitását. E tényből következtetnek arra, hogy a benzimidazol a purin helyett épül be a nukleinsavakba, és ezáltal fejti ki fungicid hatását.

Mindhárom fungicid szisztemikus, protektív és kuratív hatással. A csíra és a micéliumok fejlődése, növekedése gátlódik. Szántóföldi növények, gyümölcsfák, zöldségfélék védelmére használják őket. Levélen és gyökéren egyaránt abszorbeálódnak.

A fuberizadolt főleg gabona magvak csávázására használják. Szisztemikus hatású, a mitózis gátlása jól mérhető hatására. A tiabendazolt a levél és a gyökér is abszorbeálja. Szintén szisztemikus, protektív és kuratív hatással. Burgonya, rizs, szójabab, cukorrépa-, dohány-, paradicsom és búzakultúrákban alkalmazzák. Az ember- és állatgyógyászatban féreghajtó szerepet is betölt.

Acilalaninszármazék fungicidek

Az acilalanin elnevezést először a Ciba-Geigy cég alkalmazta, mert a termékeit az alanin metilészterének származékaként fogta fel.

Szerkezetileg eltérő, de hasonló tulajdonságú vegyületeket is e csoportba sorolunk ma már, ilyen például az oxadixil, amely szerkezetileg nem, de hatásában e csoportba tartozónak tekintendő. Előnyös tulajdonságaik miatt gyorsan elterjedtek, szisztemikus tulajdonságúak, és mind kuratív, mind protektív hatással rendelkeznek. Valódi acilalaninszármazék a metalaxil és a benalaxil.

A metalaxil hatását vizsgálva azt tapasztalták, hogy a fehérjeszintézis és az RNS-képződés gátlódik. Néhány adat a sejtmagosztódás csökkenésére utal. Az elsődleges hatásnak a transzkripció hibás lefutása látszik. Nem az RNS-mennyiség csökkenése tűnik a döntőnek, hanem a hibás RNS-képződés, amellyel a mitózis gátlása is együtt jár.

Mikrobák által termelt fungicid, baktericid

A kasugamicin a Streptomyces kasugaensis által termelt antibiotikum. Mind fungicid, mind baktericid hatással rendelkezik, a pH is befolyásolja aktivitását, meglehetősen szelektív tulajdonságú. Baktériumok és gombák fehérjeszintézisét gátolja. A nukleinsav-szintézisre nincs befolyással, de az amino-acil-t-RNS riboszómához kapcsolódását akadályozza, ezzel pedig az egyes aminosavak fehérjébe épülését gátolja.

A kasugamicint főleg baktériumok okozta megbetegedések esetén használják, így például az almatermésűek tűzelhalás nevű betegsége ellen is, de cukorrépa-cerkospóra és lisztharmat ellen is hatékony.

A piridoxál működését gátló fungicidek

A pirimidinszármazék fungicidek közül hazánkban az etirimol és a bupirimát használatos. E vegyületek a piridoxál antagonistájaként viselkednek. A piridoxál mint koenzim az aminosavak képzésében vesz részt, a koenzim működésével együtt gátlódik az aminosavak, ezen keresztül a fehérjék képződése. Mindkét vegyületet lisztharmat elleni védekezésre használják.

A metionin bioszintézisét gátló fungicidek

A ciprodinil és pirimetanil a metionin bioszintézisét gátló fungicid. A mikrobák ciszteinből hozzák létre a metionint, ez a folyamat leáll e két fungicid jelenlétében. Bármely aminosav – így a metionin – hiánya a fehérjeszintézis leállásához vezet, mert azon a ponton, ahol metioninnak kellett volna beépülni, a folyamat megáll.

A ciprodinilt gyümölcsfák gombabetegségei ellen, a pirimetanilt gyümölcsfákon kívül szőlő, szamóca és málna szürkepenésze ellen használják. A cipronidil szisztemikus, a levél veszi fel, és áramlik a xilémben. A micéliumok növekedése leáll használatakor. A pirimetanil használatakor a gomba patogenitásért felelős enzimei kiválasztódásának gátlását észlelték.

Szteroidok szintézisét gátló fungicidek

A gombák sejtfalának nagyon fontos összetevője, az ergoszterol, bioszintézise során lanoszterolból jön létre. A lanoszterol még különbözik az ergoszteroltól több apró részletben, a gátlás szempontjából a 14-es szénatomon lévő metilcsoportot eltávolító demetiláz enzimnek van szerepe. Ez az enzim a citokrom P-450 nevű citokrommal működik. Szemléltetésként a számozott szteránvázat és a kész ergoszterolt tüntetjük fel.

Az ergoszterol esetében a 17-es szénatomhoz egy hosszabb (Z) oldallánc kapcsolódik, ez az ergoszterolt megelőző lanoszterolban – egy kicsit eltérő módon – megtalálható, de a lanoszterol a 4-es szénatomon két metilcsoporttal és a 14-es szénatomon egy metilcsoporttal többet tartalmaz, mint az ergoszterol. A 14-es szénatomon lévő metilcsoportot távolítja el az említett citokrom P-450-tartalmú demetiláz, amelyet körülbelül 20 féle fungicid gátol működésében, e fungicidek triazol, imidazol és más N-tartalmú heterociklusos vegyület származékai.

Korábban feltételezték, hogy a lanoszterolfelhalmozódás egy jóval korábbi folyamatot, a mevalonsav képződését gátolja. Úgy vélték, itt történik a folyamat természetes szabályozása, a lanoszterol segítségével.

Triazolszármazék fungicidek

A triadimefon szisztemikus fungicid, a növényekben a karbonil-csoport hidroxil-csoporttá redukálódik és triadimenollá alakul, ennek fungicid aktivitása még nagyobb. A triadimefon talajban mért fél életideje 6–18 nap, míg a triadimenolé 110–375 nap. Gabonalisztharmat és rozsdabetegségek, gyümölcsfák lisztharmat betegsége ellen használatosak. Van növényi növekedésszabályozó hatásuk is.

A triazolszármazék fungicidek általában szisztemikus hatásúak, bár nem valamennyi. Többnyire mind levélfungicidként, mind csávázószerként használhatók, protektív és kuratív hatásúak. Gyümölcsfák, dísznövények, szántóföldi növények védelmére egyaránt használatosak. Az ergoszterolszintézis gátlása a sejtfal hibás, működésképtelen formájának kialakulásához vezet, ami a spórák csírázásának, a micéliumok fejlődésének visszatartásában és a spóraképződés gátlásában is megnyilvánul.

Imidazolszármazék fungicidek

E vegyületek szintén az ergoszterol bioszintézisét gátolják. Mind csávázásra, mind levélfungicidként használatosak gyümölcsfák és szántóföldi növények védelmére egyaránt. Három hatóanyag tartozik e csoportba:

Pirimidin-, piridin- és piperazinszármazék fungicidek

Két hatóanyag engedélyezett pirimidinszármazékként. Mindkettő szisztemikus fungicid kuratív, protektív tulajdonsággal; a fenarimol még eradikatív hatással is bír. Ezek is az ergoszterol bioszintézisét gátolják.

A pirifenox piridin-, míg a triforin piperazinszármazék, mindkettő a szterol bioszintézisét gátolja. Mindkettő szisztemikus, protektív és kuratív hatással. Mind a levélen, mind a gyökéren abszorbeálódnak, és akropetálisan vándorolnak.

Az ergoszterol bioszintézisét más helyen gátló gombaölők

A morfolinszármazék fungicidek szintén a szterol bioszintézisének gátlásával hatnak. Négy kimondottan morfolinszármazékot tárgyalunk itt, a dimetomorf, a dodemorf, a tridemorf és a fenpropimorf tartozik a csoporthoz. Az ötödik hatóanyag a spiroxamin nem morfolinszármazék, viszont ez is a szterolbioszintézist gátolja, és a korábbi csoportokba sem illeszthető. Lehet, hogy e vegyülettel egy új vegyületcsoport indul, ebből azonban jelenleg nálunk csak ez az egy vegyület engedélyezett.

A morfolinszármazék gombaölők hatása kissé eltér a korábban (a 8.3.4.1. és 8.3.4.2., valamint a 8.3.4.3. fejezetben) tárgyalt fungicidekétől. Ahhoz, hogy a lanoszterol átalakulhasson ergoszterollá, a lanoszterolban lévő 8-as és 9-es szénatom közötti kettős kötést egy izomeráz enzimnek át kell vinnie a 7-es és 8-as szénatom közé. A morfolinszármazék gombaölők ennek az enzimnek a működését gátolják.

A spiroxamin nevű fungicid ismét más helyen gátolja az ergoszterol bioszintézisét. Az ergoszterollá való átalakulás során kettős kötés jön létre a 14-es és 15-ös szénatom között, azt az enzimet gátolja a spiroxamin, amelynek e kettős kötés megszüntetése lenne a feladata.

A dimetomorf szisztemikus fungicid jó protektív, kuratív és spóraképződést gátló hatással. Csak a Z-izomer igazán hatékony, de fényben a két izomer könnyen átalakul egymásba. Oomycetesek (így peronoszpóra, phytophtora) ellen hatékony szőlőben, burgonyában, paradicsomban. Többnyire kontakt fungicidekkel kombinálva használják. A dodemorf szintén szisztemikus fungicid protektív és kuratív hatással, a levél és a gyökér is abszorbeálja. Főleg dísznövényeknél, lisztharmat ellen használatos.

A tridemorf szisztemikus fungicid eradikatív hatással. A levelek és gyökerek is abszorbeálják. Búzában, árpában, uborkában, borsóban és cukorrépában lisztharmat ellen használják.

A fenpropimorf szisztemikus fungicid, gabonában lisztharmat és rozsdabetegségek ellen használatos. A spiroxamin protektív, kuratív és eradikatív hatású fungicid. Szisztemikus, levélfungicidként gabonaféléknél alkalmazzák. Gyors a kezdeti hatása.