Deși nematodele parazite ale plantelor fac parte din pericolele nematodice, acestea nu sunt dăunători ai plantelor, ci boli ale plantelor.
Nematodul nodular (Meloidogyne) este cel mai răspândit și dăunător nematod parazit al plantelor din lume. Se estimează că peste 2000 de specii de plante din lume, inclusiv aproape toate culturile cultivate, sunt foarte sensibile la infecția cu nematode nodulare. Nematodele nodulare infectează celulele țesutului radicular gazdă pentru a forma tumori, afectând absorbția apei și a nutrienților, rezultând în încetinirea creșterii plantelor, piticitatea, îngălbenirea, ofilirea, ondularea frunzelor, deformarea fructelor și chiar moartea întregii plante, rezultând o reducere globală a culturilor.
În ultimii ani, controlul bolilor cauzate de nematode a fost în centrul atenției companiilor globale de protecție a plantelor și a institutelor de cercetare. Nematodul cu chisturi de soia este un motiv important pentru reducerea producției de soia în Brazilia, Statele Unite și alte țări importante exportatoare de soia. În prezent, deși au fost aplicate unele metode fizice sau măsuri agricole pentru controlul bolilor cauzate de nematode, cum ar fi: screening-ul soiurilor rezistente, utilizarea portaltoilor rezistenți, rotația culturilor, îmbunătățirea solului etc., cele mai importante metode de control sunt încă controlul chimic sau controlul biologic.
Mecanismul acțiunii joncțiunii rădăcină
Ciclul de viață al nematodei nodulare constă în ou, larvă în primul stadiu larvar, larvă în al doilea stadiu larvar, larvă în al treilea stadiu larvar, larvă în al patrulea stadiu larvar și adult. Larva este mică, asemănătoare unui vierme, adultul este heteromorf, masculul este liniar, iar femela are formă de pară. Larvele din al doilea stadiu larvar pot migra în apa din porii solului, pot căuta rădăcina plantei gazdă prin alelele sensibile ale capului, pot invada planta gazdă prin perforarea epidermei din zona de elongație a rădăcinii gazdă și apoi pot călători prin spațiul intercelular, se pot deplasa la vârful rădăcinii și pot ajunge la meristemul acesteia. După ce larvele din al doilea stadiu larvar au ajuns la meristemul vârfului rădăcinii, larvele se deplasează înapoi în direcția fasciculului vascular și ajung în zona de dezvoltare a xilemului. Aici, larvele din al doilea stadiu larvarcă celulele gazdă cu un ac oral și injectează secreții ale glandelor esofagiene în celulele rădăcinii gazdă. Auxina și diverse enzime conținute în secrețiile glandelor esofagiene pot induce mutația celulelor gazdă în „celule gigante” cu nuclei multinucleați, bogați în suborganite și cu metabolism viguros. Celulele corticale din jurul celulelor gigante proliferează, cresc excesiv și se umflă sub influența celulelor gigante, formând simptomele tipice ale nodulilor radiculari pe suprafața rădăcinii. Larvele din stadiul doi folosesc celulele gigante ca puncte de hrănire pentru a absorbi nutrienți și apă și nu se mișcă. În condiții adecvate, larvele din stadiul doi pot induce gazda să producă celule gigante la 24 de ore după infecție și se pot dezvolta în viermi adulți după trei năpârliri în următoarele 20 de zile. După aceea, masculii se mișcă și părăsesc rădăcinile, femelele rămân staționare și continuă să se dezvolte, începând să depună ouă la aproximativ 28 de zile. Când temperatura este peste 10 ℃, ouăle eclozează în nodulul radicular, larvele din primul stadiu incipient ies din ouă, iar larvele din stadiul doi ies din ouă, părăsind gazda din nou în sol, infectându-se.
Nematodele nodulare au o gamă largă de gazde, care pot fi parazitare pentru peste 3000 de tipuri de gazde, cum ar fi legumele, culturile alimentare, culturile comerciale, pomii fructiferi, plantele ornamentale și buruienile. Rădăcinile legumelor afectate de nematodele nodulare formează mai întâi noduli de diferite dimensiuni, care sunt alb-lăptos la început și maro pal în stadiul ulterior. După infectarea cu nematodele nodulare, plantele din pământ erau scurte, ramurile și frunzele erau atrofiate sau îngălbenite, creșterea era încetinită, culoarea frunzelor era deschisă, iar creșterea plantelor grav bolnave era slabă, plantele se ofileau din cauza secetei, iar întreaga plantă murea grav. În plus, reglarea răspunsului de apărare, efectul de inhibare și deteriorarea mecanică a țesuturilor cauzate de nematodele nodulare asupra culturilor au facilitat, de asemenea, invazia agenților patogeni din sol, cum ar fi fusarium și bacteria putregaiului rădăcinilor, formând astfel boli complexe și provocând pierderi mai mari.
Măsuri de prevenire și control
Linicidele tradiționale pot fi împărțite în fumiganți și non-fumiganți, în funcție de diferitele metode de utilizare.
Fumigant
Acesta include hidrocarburi halogenate și izotiocianați, iar substanțele non-fumiganți includ organofosforici și carbamați. În prezent, printre insecticidele înregistrate în China, bromometanul (o substanță care epuizează stratul de ozon, care este interzisă treptat) și cloropicrina sunt compuși hidrocarburi halogenate, care pot inhiba sinteza proteinelor și reacțiile biochimice în timpul respirației nematodelor cu noduri radiculare. Cei doi fumiganți sunt izotiocianatul de metil, care poate degrada și elibera izotiocianatul de metil și alți compuși moleculari mici în sol. Izotiocianatul de metil poate pătrunde în corpul nematodelor cu noduri radiculare și se poate lega de globulina purtătoare de oxigen, inhibând astfel respirația nematodelor cu noduri radiculare pentru a obține un efect letal. În plus, fluorura de sulfuril și cianamida de calciu au fost, de asemenea, înregistrate ca fumiganți pentru controlul nematodelor cu noduri radiculare în China.
Există, de asemenea, unii fumiganți pe bază de hidrocarburi halogenate care nu sunt înregistrați în China, cum ar fi 1,3-dicloropropilena, iodometanul etc., care sunt înregistrați în unele țări din Europa și Statele Unite ca înlocuitori pentru brommetan.
Non-fumigant
Incluzând organofosforici și carbamați. Printre linecidele nefumigate înregistrate în țara noastră, fosfina tiazol, metanofos, foxifos și clorpirifos aparțin organofosforicilor, în timp ce carboxanilul, aldicarbul și carboxanil butatiocarbul aparțin carbamaților. Nematocidele nefumigate perturbă funcția sistemului nervos al nematodelor cu noduri radiculare prin legarea la acetilcolinesteraza din sinapsele nematodelor cu noduri radiculare. De obicei, acestea nu ucid nematodele cu noduri radiculare, ci doar fac ca acestea să își piardă capacitatea de a localiza gazda și de a infecta, de aceea sunt adesea denumite „paralizatoare de nematode”. Nematocidele tradiționale nefumigate sunt agenți neurotoxici extrem de toxici, care au același mecanism de acțiune asupra vertebratelor și artropodelor ca și nematodele. Prin urmare, sub constrângerile factorilor de mediu și sociali, principalele țări dezvoltate ale lumii au redus sau chiar au oprit dezvoltarea insecticidelor organofosforice și carbamate și s-au orientat către dezvoltarea unor insecticide noi cu eficiență ridicată și toxicitate redusă. În ultimii ani, printre noile insecticide non-carbamate/organofosforice care au obținut înregistrarea EPA se numără etilul spiralat (înregistrat în 2010), difluorosulfona (înregistrată în 2014) și fluopiramida (înregistrată în 2015).
Însă, de fapt, din cauza toxicității ridicate și a interzicerii pesticidelor organofosforice, nu există multe nematocide disponibile în prezent. În China au fost înregistrate 371 de nematocide, dintre care 161 erau ingredientul activ abamectinei și 158 erau ingredientul activ tiazofos. Aceste două ingrediente active au fost cele mai importante componente pentru controlul nematozilor în China.
În prezent, nu există multe nematocide noi, printre care fluoren sulfoxidul, spiroxidul, difluorosulfona și fluopiramida sunt lideri. În plus, în ceea ce privește biopesticidele, Penicillium paraclavidum și Bacillus thuringiensis HAN055 înregistrate de Kono au, de asemenea, un potențial puternic de piață.
Brevet global pentru controlul nematodelor nodulare ale rădăcinii din soia
Nematodul nodulilor din rădăcina soiei este unul dintre principalele motive pentru reducerea randamentului soiei în principalele țări exportatoare de soia, în special în Statele Unite și Brazilia.
În ultimul deceniu, la nivel mondial au fost depuse 4287 de brevete de protecție a plantelor legate de nematodele nodulare ale soiei. Nematodele nodulare ale soiei din lume au fost depuse cereri de brevet în principal în regiuni și țări, prima fiind Biroul European, a doua fiind China și Statele Unite, în timp ce cea mai gravă zonă în ceea ce privește nematodele nodulare ale soiei, Brazilia, are doar 145 de cereri de brevet. Iar majoritatea provin de la companii multinaționale.
În prezent, abamectina și fosfina tiazolul sunt principalii agenți de control al nematodelor radiculare din China. Și produsul brevetat fluopiramidă a început, de asemenea, să fie comercializat.
Avermectină
În 1981, abamectina a fost introdusă pe piață ca medicament împotriva paraziților intestinali la mamifere, iar în 1985 ca pesticid. Avermectina este unul dintre cele mai utilizate insecticide în prezent.
Tiazat de fosfină
Fosfina tiazol este un insecticid organofosforic nefumigat, nou, eficient și cu spectru larg, dezvoltat de compania Ishihara din Japonia și introdus pe piață în multe țări, inclusiv Japonia. Studiile preliminare au arătat că fosfina tiazol are endosorpție și transport în plante și are o activitate cu spectru larg împotriva nematodelor și dăunătorilor paraziți. Nematodele parazite ale plantelor dăunează multor culturi importante, iar proprietățile biologice, fizice și chimice ale fosfinei tiazol sunt foarte potrivite pentru aplicarea în sol, fiind astfel un agent ideal pentru controlul nematodelor parazite ale plantelor. În prezent, fosfina tiazol este unul dintre puținele nematocide înregistrate pentru legume în China și are o absorbție internă excelentă, astfel încât poate fi utilizat nu numai pentru controlul nematodelor și dăunătorilor de la suprafața solului, ci și pentru controlul acarienilor frunzelor și al dăunătorilor de la suprafața frunzelor. Principalul mod de acțiune al fosfinei tiazolide este de a inhiba acetilcolinesteraza organismului țintă, ceea ce afectează ecologia nematodelor în al doilea stadiu larvar. Fosfina tiazol poate inhiba activitatea, deteriorarea și eclozarea nematodelor, astfel încât poate inhiba creșterea și reproducerea nematodelor.
Fluopiramidă
Fluopiramida este un fungicid pe bază de piridil etil benzamidă, dezvoltat și comercializat de Bayer Cropscience, care se află încă în perioada de brevetare. Fluopiramida are o anumită activitate nematicidă și a fost înregistrată pentru controlul nematodelor nodulare din culturi și este în prezent un nematicid mai popular. Mecanismul său de acțiune este de a inhiba respirația mitocondrială prin blocarea transferului de electroni al dehidrogenazei succinice în lanțul respirator și de a inhiba mai multe etape ale ciclului de creștere al bacteriilor patogene pentru a atinge scopul de a controla bacteriile patogene.
Ingredientul activ al fluropiramidei este încă în perioada de brevetare în China. Dintre cererile de brevetare pentru nematode, 3 sunt de la Bayer, iar 4 sunt din China, fiind combinate cu biostimulanți sau diferite ingrediente active pentru controlul nematodelor. De fapt, unele ingrediente active aflate în perioada de brevetare pot fi utilizate pentru a realiza în avans anumite brevete pentru a cuceri piața. Cum ar fi etilpolicidina, un excelent agent împotriva dăunătorilor lepidopterelor și tripsii, peste 70% din brevetele depuse la nivel național sunt depuse de întreprinderi autohtone.
Pesticide biologice pentru controlul nematozilor
În ultimii ani, metodele de control biologic care înlocuiesc controlul chimic al nematodelor nodulare au primit o atenție largă atât în țară, cât și în străinătate. Izolarea și screening-ul microorganismelor cu capacitate antagonistă ridicată împotriva nematodelor nodulare sunt condițiile principale pentru controlul biologic. Principalele tulpini raportate asupra microorganismelor antagoniste ale nematodelor nodulare au fost Pasteurella, Streptomyces, Pseudomonas, Bacillus și Rhizobium. Myrothecium, Paecilomyces și Trichoderma; cu toate acestea, pentru unele microorganisme a fost dificil să își exercite efectele antagoniste asupra nematodelor nodulare din cauza dificultăților în cultura artificială sau a efectului instabil de control biologic pe teren.
Paecilomyces lavviolaceus este un parazit eficient al ouălor nematodei nodulilor radiculari sudici și Cystocystis albicans. Rata de infestare cu ouăle nematodei nodulilor radiculari sudici este de până la 60%~70%. Mecanismul de inhibare al Paecilomyces lavviolaceus împotriva nematodelor nodulare constă în faptul că, după contactul Paecilomyces lavviolaceus cu oochisturile de linia bacteriilor, în substratul vâscos, miceliul bacteriilor de biocontrol înconjoară întregul oul, iar capătul miceliului devine gros. Suprafața cojii ouălor se rupe din cauza activității metaboliților exogeni și a chitinazei fungice, iar apoi fungii o invadează și o înlocuiesc. De asemenea, poate secreta toxine care ucid nematodele. Funcția sa principală este de a ucide ouăle. Există opt înregistrări de pesticide în China. În prezent, Paecilomyces lilaclavi nu are o formă farmaceutică compusă de vânzare, dar brevetul său din China permite combinarea cu alte insecticide pentru a crește activitatea de utilizare.
extract de plante
Produsele vegetale naturale pot fi utilizate în siguranță pentru controlul nematodelor nodulare, iar utilizarea materialelor vegetale sau a substanțelor nematoide produse de plante pentru controlul bolilor nematodelor nodulare este mai în conformitate cu cerințele de siguranță ecologică și siguranță alimentară.
Componentele nematoide ale plantelor există în toate organele plantei și pot fi obținute prin distilare cu abur, extracție organică, colectarea secrețiilor radiculare etc. Conform proprietăților lor chimice, acestea se împart în principal în substanțe nevolatile cu solubilitate în apă sau solubilitate organică și compuși organici volatili, dintre care substanțele nevolatile reprezintă majoritatea. Componentele nematoide ale multor plante pot fi utilizate pentru controlul nematozilor nodulilor radiculari după o extracție simplă, iar descoperirea extractelor de plante este relativ simplă în comparație cu noii compuși activi. Cu toate acestea, deși are efect insecticid, adevăratul ingredient activ și principiul insecticid nu sunt adesea clare.
În prezent, neemul, matrina, veratrina, scopolamina, saponina de ceai și așa mai departe sunt principalele pesticide comerciale pentru plante cu activitate de ucidere a nematozilor, care sunt relativ puține și pot fi utilizate în producția de plante inhibitoare de nematozi prin plantare intercalată sau însoțire.
Deși combinația de extracte de plante pentru controlul nematodelor nodulare va juca un efect mai bun de control al nematodelor, aceasta nu a fost complet comercializată în stadiul actual, dar oferă totuși o idee nouă pentru extractele de plante pentru controlul nematodelor nodulare.
Îngrășământ bio-organic
Cheia utilizării îngrășămintelor bio-organice constă în posibilitatea de multiplicare a microorganismelor antagoniste în sol sau în solul rizosferic. Rezultatele arată că aplicarea unor materiale organice, cum ar fi cochiliile de creveți și crabi și făina oleaginoasă, poate îmbunătăți direct sau indirect efectul de control biologic al nematodelor cu noduri radiculare. Utilizarea tehnologiei de fermentare solidă pentru fermentarea microorganismelor antagoniste și a îngrășămintelor organice în vederea producerii de îngrășăminte bio-organice este o nouă metodă de control biologic pentru combaterea bolilor cauzate de nematodele cu noduri radiculare.
În studiul controlului nematodelor legumicole cu îngrășăminte bio-organice, s-a constatat că microorganismele antagoniste din îngrășămintele bio-organice au avut un bun efect de control asupra nematodelor nodogene, în special asupra îngrășămintelor organice obținute din fermentarea microorganismelor antagoniste și a îngrășămintelor organice prin tehnologia de fermentare solidă.
Cu toate acestea, efectul de control al îngrășămintelor organice asupra nematodelor nodulare are o relație strânsă cu mediul și perioada de utilizare, iar eficiența lor de control este mult mai mică decât cea a pesticidelor tradiționale și este dificil de comercializat.
Cu toate acestea, ca parte a controlului medicamentelor și îngrășămintelor, este fezabilă controlul nematodelor prin adăugarea de pesticide chimice și integrarea apei și îngrășămintelor.
Având în vedere numărul mare de soiuri de culturi individuale (cum ar fi cartoful dulce, soia etc.) plantate în țară și în străinătate, apariția nematodelor devine din ce în ce mai gravă, iar controlul nematodelor se confruntă, de asemenea, cu o mare provocare. În prezent, majoritatea soiurilor de pesticide înregistrate în China au fost dezvoltate înainte de anii 1980, iar noii compuși activi sunt în mare măsură insuficienți.
Agenții biologici au avantaje unice în procesul de utilizare, dar nu sunt la fel de eficienți ca agenții chimici, iar utilizarea lor este limitată de diverși factori. Prin intermediul cererilor de brevet relevante, se poate observa că dezvoltarea actuală a nematocidelor se bazează încă pe combinarea produselor vechi, dezvoltarea biopesticidelor și integrarea apei cu îngrășămintele.
Data publicării: 20 mai 2024