Viimasel kümnendil on suurenenud teravilja, sealhulgas ka talinisu kasvupind nii Eestis kui ka kogu Euroopas. Nisu kasvatamisega tegelevates piirkondades võib nisul suurt saagikadu (kuni 50%) põhjustada kõrreliste helelaiksus, mida põhjustab haigustekitaja Zymoseptoria tritici (Z. tritici). Eriti kõrget Z. tritici eoste levikut on täheldatud sügisel pärast külviaega, kui haigustekitaja nakatab noori taimi ja elab edukalt talvised tingimused üle taimekudedes peidus olles. Sellepärast on haigustekitaja leitav talinisu põldudel igal aastal (joonis 1). Haiguste levikut ja võimalikku kahju saab tavatootmispõldudel piirata mõistliku ja õigeaegse tõrje ning efektiivse taimekaitsevahendi valikuga.
Tekst Lee Põllumaa, Liis Andresen, Andres Mäe
Ühe olulise võimalusena kasutatakse taimehaiguste kontrollimiseks sünteetilisi taimekaitsevahendeid ehk fungitsiide. Peamised fungitsiidide toimeained, mida kasutatakse Eestis nisuhaiguste tõrjeks, kuuluvad triasoolide (DMI), suktsinaatdehüdrogenaasi inhibiitorite (SDHI) ja strobiluriinide (QoI) keemilisse rühma.
Helelaiksuse levik talinisu põldudel mai–juuli (19–29 nädal) aastatel 2017–2024. Y-teljel on nakatunud põldude arv %.
Mutatsioonide tekkimine haigustekitajas
Fungitsiidide väljatöötamisel lähtutakse kahest põhimõttest, nad peavad kahjustama haigustekitajat (antud juhul siis Z. tritici) ja samal ajal ei tohi nad kahjustada teisi organisme põllul. Sellepärast ongi kõigil eespool mainitud toimeainetel taimehaigusi põhjustavate seente organismis üks väga kindel sihtmärk. Selleks sihtmärgiks on haigustekitaja elutegevuseks vajalik valk, mille normaalne funktsioneerimine on haigustekitajale eluliselt oluline. Tekkiv kompleks toimeaine+sihtmärkvalk ei suuda täita oma ülesannet haigustekitajas ja viimane sureb. Sellise mehhanismi nõrgaks küljeks on see, et väikesed muutused haigustekitaja genoomis (mutatsioonid) takistavad toimeainete seondumist sihtmärgiga. Nii kaua kui selliseid muutusi ei ole toimunud, on toimeaine efektiivne ja põllumees võib olla rahul, sest haiguste tõrjele kulutatud raha ei ole raisatud asjatult.
Kõikide elusorganismide genoomis toimuvad pidevalt muutused, mis aitavad neil kohastuda ja ellu jääda pidevalt muutuvates keskkonnatingimustes. Selline protsess on toimunud haigustekitajates alates nende ilmumist maakerale ja jätkub pidevalt. Fungitsiidide kasutuselevõtt tekitas uue olukorra, kus keskkonda ilmus uus tegur, mis mõjutas haigustekitajate elumust ja levikut. Sellises kasvukeskkonnas hakkasid paljunema need haigustekitajad, millede genoomis olid toimunud mutatsioonid, mis ei võimaldanud fungitsiidil seonduda sihtmärgiga. Selle tulemusel muutuvad haigustekitajad resistentseks ja jäävad ellu ka fungitsiidide juuresolekul põllul. See protsess on enamasti pikaajaline ja sõltub paljuski fungitsiidi kasutamise intensiivsusest. Kokkuvõtteks, erinevad mutatsioonid on haigustekitaja genoomis kogu aeg olemas, ent uue faktori (fungitsiidi) ilmumine keskkonda loob tingimuse, kus eelistatult kasvavad need patogeenid, mis omavad selliseid mutatsioone, mis soodustavad vastupidavust fungitsiidile. Sarnaselt kujuneb välja ka antibiootikumiresistentsus inimesi ründavates haigustekitajates. Pikaajalisel ühe ja sama antibiootikumi kasutamisel muutub haigustekitaja selle suhtes mõne aja möödudes resistentseks ega allu enam ravile ja tuleb leida uus toimiv (haigustekitaja kasvu pärssiv) ravim.
2022–2024 a. Z. tritici maakonnast kogutud proovide arv.
Mutatsioonide mõju fungitsiidide efektiivsusele
Teravilju kahjustavate seente tõrjes on oluliselt vähenenud „vanema põlvkonna“ strobiluriinide (asoksüstrobiini ja püraklostrobiini) efektiivsus drastiliselt üle kogu Euroopa. Algselt oli tegemist väga efektiivsete fungitsiididega ja seetõttu leidsid need ka intensiivset kasutamist. Nende efektiivsuse vähenemise põhjuseks on ainult ühe aminohappe asendumine teisega märklaudvalgus. Lihtsustatult öeldes, toimeaine ei ole võimeline selle mutatsiooniga märklaudvalku blokeerima ning haigustekitaja jääb ellu ka fungitsiidi olemasolul keskkonnas. Esimesed resistentsed Z. tritici tüved ilmusid põldudele juba kaks aastat peale strobiluriinide kasutusele võtmist.
Esialgu fungitsiidiresistentsus probleemi ei tekitanud, kuna resistentse haigustekitaja puhul oli tõrjeks mitmeid alternatiive ning resistentsed tüved ei domineerinud. Ohumärgiks oli aga see, kui põldudele ilmusid haigustekitajad, mis olid resistentsed mitme erineva sama rühma toimeaine suhtes. Näiteks võiks olla siin SDHI rühma fungitsiidide efektiivsust vähendav mutatsioon märklaudvalgus (ainult ühe aminohappe asendamine teisega SdhC valgus), mis vähendab tundlikkust nii fluksapüroksaadi kui ka biksafeeni suhtes.
Sageli on resistentsuse tekkeks vajalik mitme mutatsiooni kombinatsioon sihtmärgis. Asoolide (protiokonasool, tebukonasool jt) sihtmärkvalgus, mis kannab nimetust CYP51, on kirjeldatud erinevaid mutatsioone (kuni 4-5 mutatsiooni samaaegselt). Siin on võimalikud erinevad kombinatsioonid, mis mõjutavad erinevate toimeainete efektiivsust erinevalt.
Üks võimalus resistentsete haigustekitajate arvu suurenemise pidurdamiseks põllul/populatsioonis on kasutada vähemalt kahe/kolme erineva keemilise klassi toimeaine kombinatsiooni (kas segus või üksteisele järgnevalt), mis vähendaks resistentsuse tekke tõenäosust ning parandaks ka üksiku toimeaine mõju. Resistentsust põhjustava mutatsiooni samaaegne teke kahe erineva rühma toimeaine sihtmärgis (sihtmärkvalgus) on väga väikse tõenäosusega sündmus. Lihtsustatult, fungitsiidide segus üks toimeainetest on tavaliselt ikka toimiv/efektiivne.
Käesolevas artiklis analüüsime toimeainete efektiivsust Z. tritici tõrjes. Meeles tuleb pidada seda, et ühe ja sama toimeaine efektviisus erinevate haigustekitajate suhtes võib olla erinev. Nii et selles artiklis esitatud tulemused iseloomustavad toimeainete efektiivsust ainult Z. tritici tõrjes.
Triasooli (DMI) rühma toimeainete efektiivsus helelaiksuse tekitaja Z. tritici suhtes ajavahemikul 2022–2024. Analüüsiti kolme olulise toimeaine protiokonasooli (PROD), mefentriflukonasooli (MEF) ja tebukonasooli (TEB) efektiivsust. Toimeaine efektiivsus on tähistatud kolme värviga, roheline — efektiivne (EC50<0,5 mg/l); kollane — vähenenud efektiivsus (EC50=0,5 – 5,0 mg/l) ja punane mitte efektiivne (EC50>5,0 mg/l). Numbrid näitavad maakonna haigustekitaja populatsiooni keskmist EC50 väärtust (mg/l).
Fungitsiidid helelaiksuse tõrjes
Eesti ja Euroopa teraviljakasvatuses levivate seenhaiguste tõrje sõltub suures osas keemiliste fungitsiidide kasutamisest. Valdav enamus tänapäeval fungitsiidide koostisesse kuuluvad toimeained võeti kasutusele/ilmusid turule 20. sajandi teisel poolel ja 21. sajandi alguses; tebukonasool (1986 a.), protiokonasool (2002 a.), biksafeen (2011 a.), fluksapüroksaad (2011 a.), asoksüstrobiin (1996 a.), püraklostrobiin (2003/4 a.), fenpikoksamiid (2019 a.) ja mefentriflukonasool (2020 a.). Seega on mõned toimeained olnud kasutusel aastaid ja nad on ka hetkel efektiivsed helelaiksuse tõrjes. Samas tuleb aga mainida, et näiteks tebukonasooli ja asoksüstrbiini efektiivsus on helelaiksuse tekitaja Z. tritici tõrjes oluliselt vähenenud üle kogu Euroopa.
Eestis on kõrreliste helelaiksusetekitaja Z. tritici fungitsiidiresistentsuse tase seni olnud madalam võrreldes enamiku Lääne- ja Põhja-Euroopa riikidega. Kuid arvestades järjest suureneva põllumajandussaaduste nõudlusega turul ja nii seemne kui ka saagi transpordiga, suureneb ka oht fungitsiididele resistentsemate haigustekitajate levikuks erinevate piirkondade vahel.
Levinumate mutatsioonide sagedus (%) märklaudvalgus (CYP51) valgus Eesti Zymoseptoria tritici populatsioonis 2022.–2024. a.
Fungitsiidide efektiivsus helelaiksuse tõrjes Eestis
Käesoleva artikli raames anname ülevaate, kuidas on muutunud asoolide (tebukonasool, protiokonasool, mefentriflukonasool), SDHI-
de (fluksapüroksaad, biksafeen), QoI-de (asoksüstobiin, püraklostrobiin) ja QiI (fenpikoksamiid) rühma toimeainete efektiivsus kõrrelistehelelaiksuse tekitaja tõrjes aastatel 2022–2024. Joonisel 2a on esitatud kaart, kus on väljatoodud maakonnad ja proovide arv, mis koguti kolmeaastase perioodi jooksul. Kõikidel põldudel, kust proovid koguti, oli teostatud tavapärane haigustõrje.
Fungitsiidi tundlikkuse määramiseks analüüsiti haigustekitaja/isolaatide (puhaskultuuride) tundlikkust laboris erinevatesse keemilistesse rühmadesse kuuluvate toimeainete suhtes. Haigustekitajate tundlikkuse määramiseks kasutatakse FRAC poolt väljatöötatud metoodikat. Mikrotiiterplaadikatse analüüsimisel arvutati patogeeni kohta fungitsiidi EC50 väärtus (fungitsiidi konsentratsioon, mis inhibeerib patogeeni kasvu 50% võrra.) Kaartidel on toimeainete efektiivsuse hindamiseks kasutatud kolmevärvilist skaalat. Roheline värv näitab, et maakonnas on toimeaine efektiivne (patogeeni EC50<0,5 mg/l) kõikidel põldudel. Kui maakond on tähistatud (joonis 2b) kollasega, on selle toime efektiivsus vähenenud (pato geeni EC50 =0,5 – 5,0 mg/l), kuid maksimaalse lubatud toimeaine kontsentratsiooni kasutamisel pidurdab see haigustekitaja kasvu ja levikut. Kuid siiski tuleb selle kasutamisel olla ettevaatlik ja võimalusel kasutamisel teha näiteks aastane paus. Punane värv tähistab seda, et maakonnas on selliseid isolaate, millede suhtes toimeaine on mitte efektiivne (patogeeni EC50>5,0 mg/l). Siin on juba väga soovitav seda toimeainet sisaldava fungitsiidi väljavahetamine.
Levinumate mutatsioonide sagedus (%) märklaudvalgus (SDH) valgus Eesti Zymoseptoria tritici populatsioonis 2022.–2024. a.
Asoolid ja nende efektiivsus helelaiksuse tõrjes
Asoolide rühmast valisime analüüsiks kolm toimeainet — mefentriflukonasool, protiokonasool ja tebukonasool. Erinevate aastate kaarte omavahel võrreldes saab infot selle kohta, kuidas on toimeaine efektiivsus muutunud ajas.
Mefentriflukonasooli ja protiokonasooli efektiivsus Z. tritici tõrjel on Eestis heal tasemel. Kuid 2024. aastaks oli mefentriflukonasooli efektiivsus Võru maakonnas ja protiokonasooli efektiivsus Viljandi maakonnas vähenenud võrreldes 2022. ja 2023. aastaga. Selle põhjuseks on asjaolu, et mõlemas maakonnas on hakanud suurenema selliste haigustekitajate arv põldudel, mis taluvad kõrgemaid toimeainete kontsentratsioone, kuid põllul lubatud maksimaalse toimeaine kontsentratsioon mõjub neile jätkuvalt efektiivselt. Seega on mõlemad toimeained hetkel veel efektiivsed haigustekitaja tõrjes, kuid nende edasisel intensiivsel kasutamisel võib mõlema toimeaine efektiivsus ka langeda.
Muret tekitav on olukord tebukonasooliga Z. tritici tõrjes. 2023. a oli tebukonasooli efektiivsus vähenenud kõikides maakondades, kuid toimeaine maksimaalse lubatud kontsentratsiooni kasutamisel oli Z. tritici veel efektiivne. Kuid aasta möödudes, 2024. a oli tebukonasooli efektiivsus veelgi vähenenud Lääne-Virumaal, Viljandi-, Võru-, Põlva-, Jõgeva- ja Rapla-maakonnas. 2024. a oli Eesti Z. tritici populatsioonis 40% isolaatidest resistentsed tebukonasooli suhtes (ehk tebukonasool ei olnud nende tõrjes enam efektiivne).
Kõigil kolmel asooli rühma toimeainel on üks sama sihtmärk/sihtmärkvalk, millega toimeaine seondub.
Joonisel 3 esitatud andmed näitavad, et asoolide suhtes resistentsust põhjustavate mutatsioonide sageduse sihtmärkvalgus on kolme aasta jooksul pidevalt suurenenud. Kui sihtmärkvalgus on toimunud muutus/mutatsioon, siis toimeaine ei saa seonduda sihtmärkvalguga ja haigustekitaja jääb ellu. Kuna kolme toimeaine keemiline struktuur on erinev, siis on ka mutatsioonide mõju toimeainete efektiivsusele erinev.
SDHI rühma toimeainete efektiivsus helelaiksuse tekitaja Z. tritici suhtes ajavahemikul 2022.–2024. a. Analüüsiti kahe olulise toimeaine biksafeeni (BIX), ja fluksapüroksaadi (FLX) efektiivsust. Toimeaine efektiivsus on tähistatud kolme värviga, roheline — efektiivne (EC50<0,5 mg/l); kollane — vähenenud efektiivsus (EC50=0,5 – 5,0 mg/l) ja punane — mitte efektiivne (EC50>5,0 mg/l). Numbrid näitavad maakonna keskmist EC50 väärtust (mg/l).
SDHI-d ja nende efektiivsus helelaiksuse tõrjes
SDHI rühma toimeainete hulgast valisime välja fluksapüroksaadi ja biksafeeni, kuna mõlemad kuuluvad laialt kasutusel olevate fungitsiidide koostisesse. Mõlemal toimeainel on üks kindel sihtmärkvalk, millega toimeaine seondub. Joonisel 4 on näha, kuidas aastate lõikes on suurenenud nende mutatsioonide osakaal, mis põhjustavad haigustekitaja tundlikkuse vähenemist toimeainete suhtes. Nii näiteks on nn. „halva“ mutatsiooni (vähendab haigustekitaja tundlikkust kogu SDHI rühma toimeainete suhtes) C-H152R sagedus kolme aasta jooksul tõusnud 10 korda (joonis 4).
Mutatsioonide sageduste tõus mõjutab nii fluksapüroksaadi kui ka biksafeeni toime efektiivsust (nende toimeainete vahel esineb nn. ristresistentsus). Jooniselt 5 on näha, kuidas mõlema toimeaine efektiivsus väheneb kolme aasta jooksul. 2022. a olid enamus maakondi rohelised (toimeaine efektiivne) 2024. a jäi rohelisi maakondi ainult kolm ja lisaks kollastele maakondadele (toimeaine efektiivsus vähenenud) muutusid osad maakonnad punaseks (toimeaine on mitte efektiivne).
Punast värvi tuleks võtta kui hoiatust ja ka soovitust, mis ütleb, et järgmisel aastal, kui vähegi võimalik, tuleks vältida selle fungitsiidi kasutamist, mis sisaldab seda toimeainet.
Strobiluriini rühma toimeainete efektiivsus helelaiksuse tekitaja Z. tritici suhtes ajavahemikul 2022.-2024. a. Analüüsiti kolme olulise toimeaine asoksüstrobiini (AZO), püraklostrobiini (PYR) ja fenpikoksamiidi (FEN) efektiivsust. Toimeaine efektiivsus on tähistatud kolme värviga, roheline — efektiivne (EC50<0,5 mg/l); kollane — vähenenud efektiivsus (EC50=0,5 – 5,0 mg/l) ja punane mitte efektiivne (EC50>5,0 mg/l). Numbrid näitavad maakonna keskmist EC50 väärtust (mg/l).
Strobiluriinide rühma fungitsiidide efektiivsus helelaiksuse tõrjes
Strobiluriinide rühma toimeainete hulgast valisime välja kaks nn. „vanema põlvkonna“ toimeainet asoksüstrobiin ja püraklostrobiin. Mõlemal toimeainel on üks kindel sihtmärkvalk Cytb, millega toimeaine seondub.
Kui võrrelda 2023. ja 2024. a tulemusi, siis on näha, et mõlema toimeaine efektiivsus haigustekita tõrjes on vähenenud (joonis 6). 2024. a oli püraklostrobiin efektiivne Z. tritici tõrjes ainult kolmes maakonnas, seitsmes maakonnas oli efektiivsus vähenenud, kuid põllul lubatud maksimaalne toimeaine kontsentratsioon mõjub neile haigustekitajale efektiivselt. Murettekitav on olukord asoksüstrobiiniga. 2024. a ei olnud asoksüstrobiin efektiivne haigustekitaja tõrjes seitsmes maakonnas (joonis 6).
Mõlema toimeaine efektiivsuse vähenemine on seotud ühe mutatsiooniga (G143A) sihtmärk valgus.
Joonisel 7 on näha, kuidas mutatsiooni G143A sagedus on aastate lõikes pidevalt suurenenud. 2024. a on selle mutatsiooni sagedus tõusnud 98 %-ni. Kuna mõlemad toimeained on erineva keemilise struktuuriga, siis on ka mutatsiooni mõju toimeainete seondumisele märklaudvalguga erinev. Testitud toimeainetes püraklostrobiin veel toimib patogeeni tõrjes, kuid asoksüstrobiini kasutamine Z. tritici tõrjes ei anna enam soovitud efekti.
Mitmes Euroopa riigis (Inglismaa jt), kus tundlikkus nii asoksüstrobiini kui ka püraklostrobiini suhtes on drastiliselt vähenenud, on kasutusele võetud fenpikoksamiidi (uus QiI rühma toimeaine) sisaldav fungitsiid Univoq (Corteva Agriscience). Eestis jõuavad fenpikoksamiidi sisaldav fungitsiidid põllule 2025 a. Alates 2022 a. oleme testinud fenpioksamiidid toime efektiisust ka Eesti nisupõldudelt isoleeritud helelaiksuse tekitaja suhtes. Joonisel 6 on näha et fenpikoksamiidi efektiivsus oli vähenenud Lääne-Viru maakonnas 2023 a. ja Põlva-, Võru- ja Valga maakonnas 2024 a. Kuna Eestis ei ole Univoqi põldudel kasutatud, on hetkel raske täpsemalt öelda, mis on vähenenud tundlikkusega mutantide tekke põhjuseks. Ei ole välistatud võimalus, et vähenenud fenpikoksamiidi tundlikkusega haigustekitajad (põhjuseks pidev mutatsioonide toimumine haigustekitaja genoomis põllul) olid juba põllul enne Univoq-i kasutusele võtmist. Kuid kuna nende arvukus on väike ja nad ilmuvad kord siin kord seal, siis ei ole nad ilmselt eriti eluvõimelise ega suuda konkureerida teiste haigustekitajatega. Aga see on ainult üks võimalikest selgitustest.
Kokkuvõttes on fenpikoksamiidi (Univoq.) efektiivsus helelaiksuse tõrjes hea, kuid Univoq-i kasutamisega ei tohiks sellele vaatamata liiale minna, et mitte põhjustada selle efektiivsuse vähenemist helelaiksus tõrje.
Mutatsiooni G143A sagedus (%) märklaudvalgus (Cytb) Eesti Zymoseptoria tritici populatsioonis 2018.-2024. a.
Ülevaatlikud soovitused eelneva kokkuvõtteks:
1. Vahelda toimeaineid — kasuta erineva toimeainerühma fungitsiide.
2. Ära liialda uusi toimeaineid sisaldavaid preparaatide kasutamisega, sest see soodustab nende suhtes vähenenud tundlikkusega haigustekitajate levikut põllul.
3. Kasuta segusid — kombineeri erineva toimeviisiga aineid.
4. Väldi aladoosi — kasuta soovitatud kogust ja veendu, et taimik oleks ühtlaselt kaetud (seda eriti kollase ja punase värviga maakondades ja toimeaine rühmades). Liiga väiksed doosid ei hävita täielikult patogeeni ja soodustavad resistentsete tüvede ellujäämist.
5. Jälgi esitatud kaarte, et vältida või piirata konkreetsete toimeainete kasutamist enda maakonnas.
6. Üldiselt tuleb lähtuda ka muudest integreeritud taimekaitse võtetest (haiguskindlate sortide valik, külvikord, maaharimine jm).
