СПОСОБ КОНТРОЛЯ QoI РЕЗИСТЕНТНЫХ ПАТОГЕННЫХ ГРИБОВ Российский патент 2014 года по МПК A01N61/00 A01N43/40 A01N43/24 A01N37/24 A01P3/00 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Данная заявка испрашивает приоритет патента №61/130431 предварительной заявки США, поданной 30 мая 2008 г, которая включена в данное описание посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к способам и композициям, приемлемым для контролирования [численности] растительных патогенных грибов, которые резистентны к Qo ингибиторам.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ И СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фунгициды на основе Qo ингибитора обычно используются для контроля численности ряда патогенных грибов сельскохозяйственных культур. Qo ингибиторы обычно действуют путем ингибирования дыхания вследствие связывания в окислительном центре убигидрохинона комплекса цитохрома bc1 в митохондриях. Упомянутый окислительный центр локализован на наружной стороне внутренней митохондриальной мембраны. Яркий пример использования Qo ингибиторов включает применение, например, стробилуринов на пшенице для контроля Septoria tritici (Байер код: SEPTTR, также известной как Mycosphaerella graminicola), который вызывает пятнистость листьев пшеницы. К сожалению, широкое использование таких Qo ингибиторов приводит к селекции мутированных патогенов, содержащих замену одного аминокислотного остатка в своем комплексе цитохрома bc1, которые являются резистентными к Qo ингибиторам. Смотри, например, Lucas J. ″Resistance to QoI fungicides: implications for cereal disease management in Europe”, Pesticide Outlook (2003), 14(6), 268-70 (которая специфически включена в данное описание посредством ссылки) и Fraaije B.A. et. al. “Role of ascospores in further spread of QoI-resistant cytochrome b alleles (G143A) in field populations of Mycosphaerella graminicola”, Phytopathology (2005), 95(8), 933-41 (которая специфически включена в данное описание посредством ссылки). Таким образом, новые способы и композиции пригодны для контролирования индуцированных патогеном заболеваний у сельскохозяйственных культур, включающих растения, подверженные [воздействию] патогенов, которые резистентны к Qo ингибиторам.

Настоящее изобретение предоставляет новые способы и композиции, контролирующие индуцированное патогеном заболевание у растения, где патоген является резистентным к Qo ингибитору. Способы в соответствии с настоящим изобретением обычно включают контактирование растения с риском развития заболевания от патогена, который является резистентным к Qo ингибитору, с композицией, включающей эффективное количество Qi ингибитора. Qi ингибиторы обычно действуют путем ингибирования дыхания вследствие связывания в окислительном центре убигидрохинона комплекса цитохрома bc1 в митохондриях, упомянутый окислительный центр локализован на внутренней стороне внутренней митохондриальной мембраны. Приемлемые Qi ингибиторы включают те, которые выбраны из группы, состоящей из антимицинов A и их синтетических миметиков, таких как N-формиламиносалициламиды (FSA), описанные в WO 9927783, природного пиколинамида UK2A, как описано в Journal of Antibiotics, Issue 49(7), pages 639-643, 1996, (раскрытие которого специфически включено в данное описание посредством ссылки), синтетических и полусинтетических пиколинамидов, таких как те, которые описаны в WO 0114339 и WO 0105769, и пролекарств, рацемических смесей, оксидов, солей присоединения, металлических или металлоидных комплексов и их производных. В другом варианте осуществления изобретения приемлемый способ контролирования индуцированного патогеном заболевания сельскохозяйственной культуры включает сначала идентификацию одного или нескольких растений, у которых имеется риск развития заболевания от патогена, резистентного к Qo ингибитору, и затем контактирование сельскохозяйственной культуры с композицией, включающей эффективное количество Qi ингибитора. Приемлемые композиции для контролирования индуцированного патогеном заболевания сельскохозяйственной культуры, включающей одно или несколько растений с риском развития заболевания от смешанной популяции патогенов, резистентных к Qo ингибитору, и патогенов, чувствительных к Qo ингибитору, включают композиции, содержащие эффективное количество Qo ингибитора и эффективное количество Qi ингибитора.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Общие определения

«Композиция», как использовано в данном описании, включает смесь материалов, которая включает композицию, а также реакционные продукты и продукты распада, образованные из ингредиентов или материалов композиции.

«Qo ингибитор», как использовано в данном описании, включает любое вещество, которое способно ослаблять и/или ингибировать дыхание путем связывания в окислительном центре убигидрохинона комплекса цитохрома bc1 в митохондриях. Окислительный центр обычно локализован на наружной стороне внутренней митохондриальной мембраны.

«Индуцированное патогеном заболевание», как использовано в данном описании, включает любое аномальное состояние, которое повреждает растение и снижает его урожайность или пригодность для человека, где указанное состояние вызывается патогеном. Типичные симптомы могут включать видимые аномалии, такие как увядание, гниение и другие типы гибели ткани, задержку роста, избыточный рост или аномальную окраску.

«Qi ингибитор», как использовано в данном описании, включает любое вещество, которое способно ослаблять и/или ингибировать дыхание путем связывания в окислительном центре убигидрохинона комплекса цитохрома bc1 в митохондриях. Упомянутый окислительный центр локализован на внутренней стороне внутренней митохондриальной мембраны.

Способы

Настоящее изобретение относится к способам контролирования индуцированного патогеном заболевания или заболеваний в одном или нескольких растениях. Способы настоящего изобретения часто являются эффективными при контролировании указанных заболеваний у растений, которые чувствительны к патогенному грибу, который по меньшей мере частично резистентен к Qo ингибитору. В частности, не важно, как в указанном растительном патогене развивается по меньшей мере частичная резистентность к Qo ингибиторам, но часто резистентность обусловлена мутацией, как описано в Pest Management Science, Issue 58(7), pages 649-642, 2002, раскрытие которого специфически включено в данное описание посредством ссылки. Например, в случае [воздействия] Septoria tritici (SEPTTR), который вызывает пятнистость листьев пшеницы, мутация G143A, в которой глицин в положении 143 аминокислотной последовательности цитохрома b замещен на аланин, может придать SEPTTR по меньшей мере частичную резистентность к традиционному Qo ингибитору. Другие такие мутации в специфических растительных патогенах включают, например, мутацию F129L, в которой фенилаланин в положении 129 замещен на лейцин.

Способы в соответствии с настоящим изобретением включают контактирование растения с риском развития заболевания от патогена, который резистентен к Qo ингибитору, с композицией, включающей эффективное количество Qi ингибитора. Растения с риском развития заболевания от патогена, который резистентен к Qo ингибитору, могут быть идентифицированы путем наблюдения уменьшенной способности контролировать патоген, когда применяется Qo ингибитор. Альтернативно, резистентные к Qo ингибитору патогены могут быть идентифицированы путем тестирования генетической мутации, которая влияет на связывание в окислительном центре убигидрохинона комплекса цитохрома bc1 в митохондриях, где окислительный центр локализован на наружной стороне внутренней митохондриальной мембраны. Такой тест может состоять из экстрагирования ДНК из выделенного патогена и анализа специфических сайтов мутаций, таких как G143A или F129L и т.д., с использованием метода ПЦР в режиме реального времени и метода секвенирования генов.

Между тем, не желая связываться с какой-либо теорией, полагают, что Qi ингибитор может контролировать или принимать участие в контролировании Qo резистентного патогенного гриба посредством ослабления и/или ингибирования дыхания путем связывания в окислительном центре убигидрохинона комплекса цитохрома bc1 в митохондриях. В отличие от Qo ингибиторов, при этом окислительный центр комплекса цитохрома bc1, в котором связываются Qi ингибиторы, обычно локализован на внутренней стороне внутренней митохондриальной мембраны. Таким путем патогенный гриб контролируется или элиминируется.

Полезность Qi ингибиторов может варьировать в зависимости от вида растения, патогенного гриба и условий окружающей среды. Типичные Qi ингибиторы выбраны из группы, состоящей из антимицинов A и их синтетических миметиков, таких как N-формиламиносалициламиды (FSA), природного пиколинамида UK2A, синтетических и полусинтетических пиколинамидов и пролекарств, рацемических смесей, оксидов, солей присоединения, металлических или металлоидных комплексов и их производных. Было обнаружено, что вышеупомянутые Qi ингибиторы полезны для контролирования патогенов, таких как те, которые выбраны из группы, состоящей из базидиомицетов, аскомицетов и оомицетов. Более конкретно, для контролирования патогена может быть использована одна группа, состоящая из, но не ограничиваясь ими, Alternaria alternata, Blumeria graminis, Pyricularia oryzae, (также известный как Magnaporthe grisea), Septoria tritici (также известный как Mycosphaerella graminicola), Mycosphaerella fijiensis, Venturia inaequalis, Pyrenophora teres, Pyrenophora tritici repentis и Plasmopara viticola. Было обнаружено, что способ в соответствии с настоящим изобретением особенно эффективен при контролировании индуцированного патогеном заболевания, вызванного Septoria tritici у пшеницы.

Точное количество Qi ингибитора, которое применяется, часто зависит от, например, примененного специфического активного ингредиента, желательного конкретного действия, типа, числа и стадии роста растений, патогенного гриба, которых нужно контролировать, условий применения или того, имеется ли доставка в листья-мишени, семена или почву, в которой растение произрастает. Таким образом, все фунгициды на основе Qi ингибитора и содержащие их составы могут быть неодинаково эффективными в сходных концентрациях или при действии против сходных патогенов.

Обычно для растения, которое нуждается в защите от гриба, контроль или элиминация осуществляются путем контактирования с количеством от примерно 0,1 до примерно 2500, предпочтительно от примерно 1 до примерно 750 ч/млн [частей на миллион] Qi ингибитора. Контактирование может осуществляться любым эффективным способом. Например, любая экспозируемая часть растения, например, листья или стебли может быть опрыскана Qi ингибитором. Аналогично, Qi ингибитор может применяться таким образом, что корни, семена или одна или несколько других неэкспозированных частей растения поглощают Qi ингибитор, так что он контролирует или элиминирует патогенный гриб. При фунгицидной обработке листьев точное разведение и скорость нанесения будут зависеть от типа применяемого оборудования, желательной частоты нанесения и заболеваний, которые необходимо контролировать, но эффективное количество фунгицида на основе Qi ингибитора составляет обычно от примерно 0,05 до примерно 2,5 и предпочтительно от примерно 0,075 до примерно 0,5 кг на гектар.

Композиции, включающие эффективное количество Qi ингибитора, могут быть смешаны с одним или несколькими другими активными или инертными ингредиентами. Предпочтительно другие активные ингредиенты могут включать Qo ингибитор, такой как азоксистробин, пираклостробин, флуоксастробин, трифлоксистробин или пикоксистробин, димоксистробин, метоминостробин, оризастробин, крезоксим-метил, энестробин, фамоксадон, фенамидон, пирибенкарб, азол, такой как эпоксиконазол, протиоконазол, миклобутанил, тебуконазол, пропиконазол, ципроконазол или фенбуконазол, или ингибитор сайта METII, такой как боскалид, пентиопирад, биксафен, изопиразам, седаксан, флуопирам или тифлузамид, или их комбинации. Путем смешивания Qi ингибитора с Qo ингибитором композиция может контролировать смешанные популяции, включающие патогенные грибы, которые являются мутированными с приобретенной Qo-резистентностью, а также патогенные грибы, которые являются немутированными и чувствительными к контролированию Qo ингибиторами. Другие активные ингредиенты, которые могут быть включены с эффективным количеством Qi ингибитора с или без Qo ингибитора или фунгицида другого класса с отличающимся образом действия, включают соединения, такие как инсектициды и агенты, контролирующие сорные растения.

Композиции

Как описано выше, настоящее изобретение также имеет отношение к композиции, приемлемой для контролирования индуцированного патогеном заболевания у сельскохозяйственной культуры, включающей одно или несколько растений с риском развития заболевания от патогена, резистентного к Qo ингибитору. Указанные композиции обычно включают эффективное количество Qo ингибитора и эффективное количество Qi ингибитора.

Пример 1 - Чувствительность изолятов дикого типа и стробилурин-резистентных изолятов SEPTTR к пиколинамидам и другим Qi ингибиторам

Природный пиколинамид UK2A, его профунгицидное производное Соединение 1, и 3 других Qi ингибитора - антимицин A, Соединение 2 (член серий N-формиламиносалициламида (FSA) и Соединение 3 (член серий синтетических пиколинамидных миметиков UK2A) тестировали на in vitro фунгитоксичность в отношении полевых SEPTTR изолятов LARS 15 и R2004-6 в анализе на титрационном микропланшете (Таблица 1). Qo ингибиторы азоксистробин, крезоксим-метил и фамоксадон включили в качестве стандартов. LARS 15 является чувствительным к стробилуринам, тогда как R2004-6 содержит мутацию G143A в цитохроме b, который обеспечивает резистентность к стробилуринам.

Соединение 1

Соединение 2

Соединение 3

Qo ингибиторы были высокоактивными против штамма LARS 15, но показали небольшую активность или отсутствие активности против QoI резистентного штамма R2004-6. С другой стороны UK-2A, Соединение 1 и другие Qi ингибиторы были высокоактивными против обоих штаммов и в большинстве случаев проявляли слегка повышенную активность в отношении стробилурин-резистентного штамма R2004-6.

Таблица 1.
Чувствительность изолятов SEPTTR к пиколинамидам     LARS15 R2004-6 Соединение Область действия EC50 (ч/млн) EC50 (ч/млн) U K-2A Qi 0,037 0,029 Соединение 1 Qi 0,169 0,122 Антимицин A Qi 0,021 0,011 Соединение 2 Qi 0,0006 <0,0005 Соединение 3 Qi 0,049 0,059 Азоксистробин Qo 0,011 3,00 Крезоксим-метил Qo <0,005 >5 Фамоксадон Qo 0,136 >5

UK-2A пролекарство Соединение 1 ипользовали для демонстрации того, что QiI фунгицид может эффективно контролировать широкий диапазон QoI-резистентных изолятов SEPTTR, полученных из полевых образцов пшеницы.

Панель из 31 изолята SEPTTR использовали в in vitro экспериментах на фунгитоксичность. Большинство использованных изолятов выделили из пшеницы в Великобритании в 2001-2005 гг. В Таблице 2 перечисляются средние значения EC50+/-SD для Соединения 1 для 17 QoI-чувствительных изолятов («WT») и 14 QoI-резистентных изолятов («G143A») по сравнению с азоксистробином и эпоксиконазолом. Результаты, перечисленные в Таблице 2, показывают, что в среднем Qo ингибитор азоксистробин контролирует QoI-чувствительные изоляты в 160 раз лучше, чем QoI-резистентные изоляты. Также азол эпоксиконазол был в 1,7 раза менее активен против QoI-резистентных изолятов. С другой стороны Qi ингибитор Соединение 1 было в 1,7 раза более активным против QoI-резистентных изолятов.

Таблица 2
In vitro SEPTTR фунгитоксичность Азоксистробина, Эпоксиконазола и Соединения 1 (средние значения EC50 в мкг мл-1 +/-SD)   Азоксистробин Соединение 1 Эпоксиконазол QoI-чувствительный
(n=17) 0,057 0,035 0,351 +/-SD 0,029 0,021 0,509 QoI-резистентный
(n=14) 9,077 0,021 0,589 +/-SD 4,941 0,012 0,871

Пример 2. - Эффективность Соединения 1 in planta против дикого типа и стробилурин-резистентных SEPTTR

Тестирование in planta выполняли на втором прикрепленном листе пшеницы 16-дневного возраста культивара Riband высокочувствительного к SEPTTR. Листья пшеницы опрыскивали сериями разведения Соединения 1 (как препарат SC) или азоксистробинсодержащим фунгицидом Амистар. На следующий день обработанные листья инокулировали или QoI-чувствительными изолятами (S27 или Lars 15-03), или QoI-резистентными изолятами (G3-03 или TwistB-02). Визуальный осмотр на 21 день после инокуляции показал, что Амистар контролирует S27 и Lars 15-03 при 0,9 ч/млн и 2,8 ч/млн соответственно. Отсутствие контроля было очевидно для G3-03 и TwistB-02 при 25 ч/млн.

Разрушающие величины для контроля QoI-чувствительных изолятов S27 и Lars 15-03 соединением 1 составляли 0,3 ч/млн и 2,8 ч/млн соответственно. QoI-резистентные изоляты G3-03 и TwistB-02 контролировались при 0,9 ч/млн и 0,3 ч/млн.

В таблице 3 суммируются результаты для 5 QoI-чувствительных и 6 QoI-резистентных штаммов. Контроль Амистаром (азоксистробин) был очевиден для QoI-чувствительных изолятов с разрушающими величинами в диапазоне от 0,1 ч/млн до 8,3 ч/млн. Амистар не контролирует любой из тестированных QoI-резистентных изолятов. Даже при использовании наивысшей величины (25 ч/млн) все листья были инфицированы SEPTTR. С другой стороны SC препарат Соединение 1 контролировал QoI-чувствительные и QoI-резистентные изоляты с высокой эффективностью и разрушающие величины варьировали в диапазоне от 0,3 ч/млн до 0,9 ч/млн.

Таблица 3
In planta регуляция QoI-чувствительных и QoI-резистентных изолятов SEPTTR Амистаром и SC препаратом, включая Соединение 1. Разрушающие величины (ч/млн) для контроля инфекции SEPTTR основаны на визуальном осмотре. QoI Изолят   Амистар   SC преп. м/Соед.1 S Ctr130   2,8   0,9 S Flu 1-02   8,3   0,3 S IPO323   0,1-8,3   0,3 S Lars15-03   0,9-2,8   0,3-2,8 S S27   0,9   0,3 R Flu4-02   >25   0,3 R G3-03   >25   0,3-0,9 R Lars11-03   >25   0,9 R Lars8-03   >25   0,9 R TwistAD5-02   >25   0,9 R TwistB-02   >25   0,3-0,9

Так как изобретение было описано в отношении ограниченного числа вариантов осуществления изобретения, специфические особенности одного варианта осуществления изобретения не должны быть приписаны другим вариантам осуществления изобретения. Ни один вариант осуществления изобретения не представляет все аспекты изобретения. В некоторых вариантах осуществления изобретения композиции или способы могут включать многочисленные соединения или стадии, не упомянутые в данном описании. В других вариантах осуществления изобретения композиции или способы не включают или, в основном, не содержат любые соединения или стадии, не приведенные в данном описании. Существуют вариации и модификации желательных вариантов осуществления изобретения. Наконец, любое число, раскрытое в данном описании, должно быть истолковано как приближенное среднее, несмотря на слово «примерно» или «приблизительно», используемое для описания числа. Прилагаемые варианты осуществления изобретения и формулы изобретения предназначаются для защиты всех этих модификаций и вариаций как входящих в объем изобретения.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Для контролирования индуцированного патогеном заболевания сельскохозяйственной культуры проводят идентификацию одного или нескольких растений с риском развития заболевания от патогена, резистентного к Qo ингибитору, и контактирование указанных одного или нескольких растений с композицией, включающей эффективное количество Qi ингибитора. Изобретение позволяет реализовать указанное назначение. 13 з.п.ф-лы, 3 табл., 2 прим.

1. Способ контролирования индуцированного патогеном заболевания сельскохозяйственной культуры, включающий идентификацию одного или нескольких растений с риском развития заболевания от патогена, резистентного к Qo ингибитору, и контактирование указанных одного или нескольких растений с композицией, включающей эффективное количество Qi ингибитора.

2. Способ по п.1, где Qi ингибиторы выбраны из группы, состоящей из природного пиколинамида UK2A, антимицина A, Соединения 1, Соединения 2 и Соединения 3, представленных формулами:

3. Способ по п.1, где патогеном, индуцирующим заболевание, является патогенный гриб.

4. Способ по п.3, где патогеном, индуцирующим заболевание, является патогенный гриб, содержащий мутацию гена митохондриального цитохрома b.

5. Способ по п.4, где патогеном, индуцирующим заболевание, является патогенный гриб, содержащий мутацию, выбранную из группы, состоящей из G143A и F129L.

6. Способ по п.1, где патогеном, индуцирующим заболевание, является патогенный гриб, выбранный из группы, состоящей из базидиомицетов, аскомицетов и оомицетов.

7. Способ по п.1, где патогеном, индуцирующим заболевание, является мутированный патогенный гриб, выбранный из группы, состоящей из Alternaria alternata, Blumeria graminis, Pyricularia oryzae (также известный как Magnaporthe grisea), Septoria tritici (также известный как Mycosphaerella graminicola), Mycosphaerella fijiensis, Venturia inaequalis, Pyrenophora teres, Pyrenophora tritici repentis и Plasmopara viticola.

8. Способ по п.1, где патогеном, индуцирующим заболевание, является Septoria tritici.

9. Способ по п.1, где растением является пшеница.

10. Способ по п.9, где растение контактирует с от примерно 0,1 ч/млн до примерно 2500 ч/млн Qi ингибитора.

11. Способ по п.10, где растение включает листья и растение контактирует с Qi ингибитором путем опрыскивания указанных листьев.

12. Способ по п.1, где композиция, кроме того, включает фунгицид, выбранный из группы, состоящей из азоксистробина, пираклостробина, флуоксастробина, трифлоксистробина, пикоксистробина, эпоксиконазола, протиоконазола, миклобутанила, тебуконазола, пропиконазола, ципроконазола, фенбуконазола, боскалида, пентиопирада, биксафена, изопиразама, седаксана, флуопирама, тифлузамида или их комбинаций.

13. Способ по п.1, где композиция, кроме того, включает инсектицид.

14. Способ по п.1, где композиция, кроме того, включает агент, подавляющий рост сорных растений.