Iako biljne parazitske nematode spadaju u opasnosti od nematoda, one nisu biljne štetočine, već biljne bolesti.
Nematoda korijena (Meloidogyne) je najrasprostranjenija i najštetnija biljna parazitska nematoda na svijetu. Procjenjuje se da je više od 2000 biljnih vrsta na svijetu, uključujući gotovo sve kultivirane kulture, vrlo osjetljivo na infekciju nematodom korijena. Nematode korijena inficiraju ćelije tkiva korijena domaćina formirajući tumore, utičući na apsorpciju vode i hranjivih tvari, što rezultira usporenim rastom biljaka, patuljastim rastom, žućenjem, venućem, kovrčanjem listova, deformacijom plodova, pa čak i smrću cijele biljke, što dovodi do globalnog smanjenja usjeva.
Posljednjih godina, kontrola nematoda je u fokusu globalnih kompanija za zaštitu bilja i istraživačkih instituta. Sojina cistolikulasta nematoda je važan razlog smanjenja proizvodnje soje u Brazilu, Sjedinjenim Američkim Državama i drugim važnim zemljama izvoznicama soje. Trenutno, iako se neke fizičke metode ili poljoprivredne mjere primjenjuju za kontrolu nematoda, kao što su: probir otpornih sorti, korištenje otpornih podloga, plodored, poboljšanje tla itd., najvažnije metode kontrole su i dalje hemijska ili biološka kontrola.
Mehanizam djelovanja na korijensko spajanje
Životni ciklus nematode korijenovog čvora sastoji se od jajeta, larve prvog stadija, larve drugog stadija, larve trećeg stadija, larve četvrtog stadija i odrasle jedinke. Larva je mala, nalik crvu, odrasla jedinka je heteromorfna, mužjak je linearan, a ženka je kruškastog oblika. Larve drugog stadija mogu migrirati u vodi pora tla, tražiti korijen biljke domaćina putem osjetljivih alela glave, napasti biljku domaćina probijajući epidermu iz područja elongacije korijena domaćina, a zatim putovati kroz međućelijski prostor, kretati se do vrha korijena i doći do meristema korijena. Nakon što larve drugog stadija stignu do meristema vrha korijena, larve se vraćaju u smjeru vaskularnog snopa i stižu do područja razvoja ksilema. Ovdje larve drugog stadija probijaju ćelije domaćina oralnom iglom i ubrizgavaju sekrete ezofagealnih žlijezda u ćelije korijena domaćina. Auksin i razni enzimi sadržani u sekretima ezofagealnih žlijezda mogu izazvati mutaciju ćelija domaćina u "džinovske ćelije" sa višejedarnim jezgrima, bogatim suborganelama i snažnim metabolizmom. Kortikalne ćelije oko džinovskih ćelija proliferiraju, prerastaju i otiču pod utjecajem džinovskih ćelija, formirajući tipične simptome korijenskih kvržica na površini korijena. Larve drugog stadija koriste džinovske ćelije kao tačke ishrane za apsorpciju hranjivih tvari i vode i ne kreću se. Pod odgovarajućim uslovima, larve drugog stadija mogu izazvati domaćina da proizvodi džinovske ćelije 24 sata nakon infekcije i razvije se u odrasle crve nakon tri presvlačenja u narednih 20 dana. Nakon toga mužjaci se kreću i napuštaju korijenje, dok ženke ostaju nepokretne i nastavljaju se razvijati, počevši polagati jaja oko 28 dana. Kada je temperatura iznad 10 ℃, jaja se izlegu u korijenskom kvržici, larve prvog stadija su u jajima, larve drugog stadija se izvlače iz jaja, napuštajući domaćina u tlu i ponovo se zaraze.
Nematode korijenovih čvorova imaju širok spektar domaćina, koji mogu parazitirati na više od 3.000 vrsta domaćina, kao što su povrće, prehrambene kulture, komercijalne kulture, voćke, ukrasne biljke i korov. Korijenje povrća pogođenog nematodama korijenovih čvorova prvo formira čvoriće različitih veličina, koji su na početku mliječno bijele, a u kasnijoj fazi blijedo smeđe. Nakon infekcije nematodom korijenovih čvorova, biljke u zemlji su bile kratke, grane i listovi atrofirali ili požutjeli, rast je bio usporen, boja listova svijetla, a rast teško oboljelih biljaka slab, biljke su venule u suši, a cijela biljka je uginula u teškoj suši. Osim toga, regulacija obrambenog odgovora, inhibitorni učinak i mehanička oštećenja tkiva uzrokovana nematodama korijenovih čvorova na usjevima također su olakšali invaziju patogena koji se prenose zemljištem, poput fuzarijalnog uvenuća i bakterija truleži korijena, čime se formiraju složene bolesti i uzrokuju veći gubici.
Mjere prevencije i kontrole
Tradicionalni linecidi se mogu podijeliti na fumigante i nefumigante prema različitim metodama upotrebe.
Fumigant
Uključuje halogenirane ugljikovodike i izotiocijanate, a nefumiganti uključuju organofosfor i karbamate. Trenutno, među insekticidima registrovanim u Kini, bromometan (supstanca koja oštećuje ozonski omotač, a koja se postepeno zabranjuje) i hloropikrin su halogenirani ugljikovodični spojevi koji mogu inhibirati sintezu proteina i biohemijske reakcije tokom disanja nematoda korijenovih čvorova. Dva fumiganta su metil izotiocijanat, koji može razgraditi i osloboditi metil izotiocijanat i druge male molekularne spojeve u tlu. Metil izotiocijanat može ući u tijelo nematode korijenovih čvorova i vezati se za globulin nosač kisika, čime inhibira disanje nematode korijenovih čvorova i postiže letalni učinak. Pored toga, sulfuril fluorid i kalcijum cijanamid su također registrovani kao fumiganti za kontrolu nematoda korijenovih čvorova u Kini.
Postoje i neki halogenirani ugljikovodični fumiganti koji nisu registrirani u Kini, kao što su 1,3-dihloropropilen, jodometan itd., koji su registrirani u nekim zemljama Europe i Sjedinjenih Američkih Država kao zamjena za bromometan.
Ne fumigant
Uključujući organofosfor i karbamate. Među nefumigiranim lineicidima registrovanim u našoj zemlji, fosfin tiazolijum, metanofos, foksifos i hlorpirifos pripadaju organofosfornim supstancama, dok karboksanil, aldikarb i karboksanil butatiokarb pripadaju karbamatu. Nefumigirani nematocidi remete funkciju nervnog sistema nematoda korijenovih čvorova vezivanjem za acetilholinesterazu u sinapsama nematoda korijenovih čvorova. Obično ne ubijaju nematode korijenovih čvorova, već samo čine da nematode korijenovih čvorova izgube sposobnost lociranja domaćina i inficiranja, pa se često nazivaju "paralizatorima nematoda". Tradicionalni nefumigirani nematocidi su visoko toksični nervni agensi, koji imaju isti mehanizam djelovanja na kičmenjake i zglavkare kao i nematode. Stoga su, pod ograničenjima okolišnih i društvenih faktora, glavne razvijene zemlje svijeta smanjile ili zaustavile razvoj organofosfornih i karbamatnih insekticida i okrenule se razvoju nekih novih visoko efikasnih i niskotoksičnih insekticida. Posljednjih godina, među novim nekarbamatnim/organofosfornim insekticidima koji su dobili registraciju EPA-e su spiralni etil (registriran 2010.), difluorosulfon (registriran 2014.) i fluopiramid (registriran 2015.).
Ali u stvari, zbog visoke toksičnosti i zabrane organofosfornih pesticida, trenutno nema mnogo nematocida dostupnih na tržištu. U Kini je registrovano 371 nematocid, od kojih je 161 bio aktivni sastojak abamektin, a 158 tiazofos. Ova dva aktivna sastojka bila su najvažnije komponente za kontrolu nematoda u Kini.
Trenutno nema mnogo novih nematocida, među kojima su vodeći fluoren sulfoksid, spiroksid, difluorosulfon i fluopiramid. Osim toga, kada su u pitanju biopesticidi, Penicillium paraclavidum i Bacillus thuringiensis HAN055 koje je registrovao Kono također imaju snažan tržišni potencijal.
Globalni patent za suzbijanje nematode korijena soje
Nematoda korijena soje jedan je od glavnih razloga smanjenja prinosa soje u glavnim zemljama izvoznicama soje, posebno u Sjedinjenim Američkim Državama i Brazilu.
U protekloj deceniji širom svijeta podneseno je ukupno 4287 patenata za zaštitu bilja u vezi sa nematodama korijena soje. Svjetski patenti za nematodu korijena soje uglavnom su podneseni u regijama i zemljama, prvi je Evropski biro, drugi su Kina i Sjedinjene Američke Države, dok Brazil, najozbiljnije područje nematode korijena soje, ima samo 145 zahtjeva za patent. I većina njih dolazi od multinacionalnih kompanija.
Trenutno su abamektin i fosfin tiazol glavna sredstva za kontrolu korijenskih nematoda u Kini. Počelo se i s lansiranjem patentiranog proizvoda fluopiramida.
Avermektin
Godine 1981. abamektin je uveden na tržište kao sredstvo protiv crijevnih parazita kod sisara, a 1985. kao pesticid. Avermektin je jedan od najčešće korištenih insekticida danas.
Fosfin tiazat
Fosfin tiazol je novi, efikasni i širokospektralni organofosforni insekticid koji nije fumigiran, a koji je razvila kompanija Ishihara u Japanu, a stavljen je na tržište u mnogim zemljama poput Japana. Preliminarne studije su pokazale da fosfin tiazolijum ima endosorpciju i transport u biljkama te širok spektar djelovanja protiv parazitskih nematoda i štetočina. Biljne parazitske nematode štete mnogim važnim usjevima, a biološka i fizička i hemijska svojstva fosfin tiazola su vrlo pogodna za primjenu u tlu, tako da je idealno sredstvo za suzbijanje biljnih parazitskih nematoda. Trenutno je fosfin tiazolijum jedan od rijetkih nematocida registrovanih na povrću u Kini i ima odličnu unutrašnju apsorpciju, tako da se ne može koristiti samo za suzbijanje nematoda i štetočina na površini tla, već se može koristiti i za suzbijanje lisnih grinja i štetočina na površini lista. Glavni način djelovanja fosfin tiazolida je inhibicija acetilholinesteraze ciljnog organizma, što utiče na ekologiju nematoda u drugom stadiju larve. Fosfin tiazol može inhibirati aktivnost, oštećenje i izleganje nematoda, tako da može inhibirati rast i razmnožavanje nematoda.
Fluopiramid
Fluopiramid je fungicid na bazi piridil etil benzamida, razvijen i komercijaliziran od strane Bayer Cropscience, koji je još uvijek u patentnom periodu. Fluopiramid ima određenu nematicidnu aktivnost i registrovan je za suzbijanje nematoda korijena u usjevima, te je trenutno popularniji nematocid. Mehanizam njegovog djelovanja je inhibicija mitohondrijalnog disanja blokiranjem prijenosa elektrona sukcinske dehidrogenaze u respiratornom lancu i inhibicija nekoliko faza ciklusa rasta patogenih bakterija kako bi se postigao cilj suzbijanja patogenih bakterija.
Aktivni sastojak fluropiramida u Kini je još uvijek u patentnom periodu. Od njegovih patentnih prijava za nematode, 3 su od Bayera, a 4 su iz Kine, koje se kombiniraju s biostimulansima ili različitim aktivnim sastojcima za suzbijanje nematoda. U stvari, neki aktivni sastojci u patentnom periodu mogu se koristiti za unaprijed provođenje nekih patentnih planova kako bi se osvojilo tržište. Kao što su odličan agens za leptira i tripse etil policidin, više od 70% domaćih patentnih prijava podnose domaća preduzeća.
Biološki pesticidi za suzbijanje nematoda
Posljednjih godina, biološke metode suzbijanja koje zamjenjuju hemijsko suzbijanje nematoda korijenovih čvorova privukle su široku pažnju u zemlji i inostranstvu. Izolacija i probir mikroorganizama sa visokom antagonističkom sposobnošću protiv nematoda korijenovih čvorova su primarni uslovi za biološko suzbijanje. Glavni sojevi prijavljeni kao antagonistički mikroorganizmi nematoda korijenovih čvorova bili su Pasteurella, Streptomyces, Pseudomonas, Bacillus i Rhizobium. Myrothecium, Paecilomyces i Trichoderma, međutim, nekim mikroorganizmima je bilo teško ostvariti svoje antagonističke efekte na nematode korijenovih čvorova zbog poteškoća u vještačkoj kulturi ili nestabilnog efekta biološke kontrole na terenu.
Paecilomyces lavviolaceus je efikasan parazit jaja južne nematode korijenskih čvorova i Cystocystis albicans. Stopa parazitacije jaja južne nematode korijenskih čvorova iznosi čak 60%~70%. Mehanizam inhibicije Paecilomyces lavviolaceus protiv nematoda korijenskih čvorova je da nakon kontakta Paecilomyces lavviolaceus s oocistama linijskih crva, u viskoznom supstratu, micelij biokontrolnih bakterija okružuje cijelo jaje, a kraj micelija postaje debeo. Površina ljuske jajeta se narušava zbog djelovanja egzogenih metabolita i gljivične hitinaze, nakon čega gljivice napadaju i zamjenjuju je. Također može lučiti toksine koji ubijaju nematode. Njegova glavna funkcija je ubijanje jaja. U Kini postoji osam registracija pesticida. Trenutno, Paecilomyces lilaclavi nema složeni oblik doze za prodaju, ali njegov patentni raspored u Kini ima patent za miješanje s drugim insekticidima radi povećanja aktivnosti upotrebe.
Biljni ekstrakt
Prirodni biljni proizvodi mogu se sigurno koristiti za suzbijanje nematoda korijena, a upotreba biljnih materijala ili nematoidnih supstanci koje proizvode biljke za suzbijanje bolesti nematoda korijena više je u skladu sa zahtjevima ekološke sigurnosti i sigurnosti hrane.
Nematoidne komponente biljaka postoje u svim organima biljke i mogu se dobiti parnom destilacijom, organskom ekstrakcijom, sakupljanjem korijenskih sekreta itd. Prema svojim hemijskim svojstvima, uglavnom se dijele na nehlapljive supstance sa rastvorljivošću u vodi ili organskom rastvorljivošću i hlapljive organske spojeve, među kojima nehlapljive supstance čine većinu. Nematoidne komponente mnogih biljaka mogu se koristiti za suzbijanje nematoda korijena nakon jednostavne ekstrakcije, a otkrivanje biljnih ekstrakata je relativno jednostavno u poređenju sa novim aktivnim spojevima. Međutim, iako ima insekticidni učinak, pravi aktivni sastojak i insekticidni princip često nisu jasni.
Trenutno su neem, matrin, veratrin, skopolamin, čajni saponin i tako dalje glavni komercijalni biljni pesticidi s aktivnošću ubijanja nematoda, koji su relativno malobrojni i mogu se koristiti u proizvodnji biljaka koje inhibiraju nematode međusađivanjem ili pratećim sađenjem.
Iako će kombinacija biljnih ekstrakata za suzbijanje nematoda korijena imati bolji učinak u suzbijanju nematoda, ona još nije u potpunosti komercijalizirana u sadašnjoj fazi, ali ipak pruža novu ideju za biljne ekstrakte za suzbijanje nematoda korijena.
Bioorgansko gnojivo
Ključno pitanje kod bioorganskog gnojiva je da li se antagonistički mikroorganizmi mogu razmnožavati u tlu ili tlu rizosfere. Rezultati pokazuju da primjena nekih organskih materijala poput oklopa škampa i rakova te uljnog brašna može direktno ili indirektno poboljšati biološki učinak suzbijanja nematode korijena. Korištenje tehnologije čvrste fermentacije za fermentaciju antagonističkih mikroorganizama i organskog gnojiva za proizvodnju bioorganskog gnojiva nova je biološka metoda suzbijanja bolesti nematode korijena.
U studiji o suzbijanju biljnih nematoda bioorganskim gnojivom, utvrđeno je da antagonistički mikroorganizmi u bioorganskom gnojivu imaju dobar učinak suzbijanja nematoda korijena, posebno organsko gnojivo napravljeno fermentacijom antagonističkih mikroorganizama i organskog gnojiva tehnologijom čvrste fermentacije.
Međutim, učinak organskog gnojiva na nematode korijena ima odličnu vezu s okolinom i periodom upotrebe, a njegova efikasnost suzbijanja je daleko manja od tradicionalnih pesticida i teško ga je komercijalizirati.
Međutim, kao dio kontrole lijekova i gnojiva, izvodljivo je suzbiti nematode dodavanjem hemijskih pesticida i integracijom vode i gnojiva.
S obzirom na veliki broj pojedinačnih sorti usjeva (kao što su slatki krompir, soja itd.) koje se uzgajaju u zemlji i inostranstvu, pojava nematoda postaje sve ozbiljnija, a kontrola nematoda se također suočava s velikim izazovom. Trenutno je većina sorti pesticida registrovanih u Kini razvijena prije 1980-ih, a novi aktivni spojevi su ozbiljno nedovoljni.
Biološki agensi imaju jedinstvene prednosti u procesu upotrebe, ali nisu toliko efikasni kao hemijski agensi, a njihova upotreba je ograničena raznim faktorima. Kroz relevantne patentne prijave može se vidjeti da se trenutni razvoj nematocida i dalje zasniva na kombinaciji starih proizvoda, razvoju biopesticida i integraciji vode i gnojiva.
Vrijeme objave: 20. maj 2024.