Иако биљне паразитске нематоде спадају у опасности од нематода, оне нису биљне штеточине, већ биљне болести.
Коренова нематода (Meloidogyne) је најраспрострањенија и најштетнија биљна паразитска нематода на свету. Процењује се да је више од 2000 биљних врста на свету, укључујући скоро све гајене усеве, веома осетљиво на инфекцију кореновом нематодом. Коренове нематоде инфицирају ћелије коренског ткива домаћина и формирају туморе, утичући на апсорпцију воде и хранљивих материја, што доводи до успореног раста биљке, патуљастог раста, жућења, увенућа, увијања лишћа, деформације плодова, па чак и смрти целе биљке, што доводи до глобалног смањења усева.
Последњих година, сузбијање нематода је у фокусу глобалних компанија за заштиту биља и истраживачких института. Сојина цистообразна нематода је важан разлог за смањење производње соје у Бразилу, Сједињеним Државама и другим важним земљама извозницама соје. Тренутно, иако су неке физичке методе или пољопривредне мере примењене за сузбијање нематода, као што су: скрининг отпорних сорти, коришћење отпорних подлога, плодоред, побољшање земљишта итд., најважније методе сузбијања су и даље хемијска или биолошка контрола.
Механизам деловања на коренској спојници
Животни циклус нематоде корена састоји се од јајета, ларве првог стадијума, ларве другог стадијума, ларве трећег стадијума, ларве четвртог стадијума и одрасле јединке. Ларва је мала, слична црву, одрасла јединка је хетероморфна, мужјак је линеаран, а женка је крушкастог облика. Ларве другог стадијума могу мигрирати у води пора земљишта, тражити корен биљке домаћина преко осетљивих алела главе, напасти биљку домаћина пробијањем епидермиса из подручја издужења корена домаћина, а затим путовати кроз међућелијски простор, кретати се до врха корена и стићи до меристема корена. Након што ларве другог стадијума стигну до меристема врха корена, ларве се враћају у правцу васкуларног снопа и стижу до подручја развоја ксилема. Овде ларве другог стадијума пробијају ћелије домаћина усном иглом и убризгавају секрете жлезда једњака у ћелије корена домаћина. Ауксин и разни ензими садржани у секретима жлезда једњака могу индуковати ћелије домаћина да мутирају у „џиновске ћелије“ са вишеједарним једрима, богатим подобрганелама и снажним метаболизмом. Кортикалне ћелије око џиновских ћелија се размножавају, прерастају и бубре под утицајем џиновских ћелија, формирајући типичне симптоме коренских чворића на површини корена. Ларве другог стадијума користе џиновске ћелије као тачке исхране за апсорпцију хранљивих материја и воде и не крећу се. Под одговарајућим условима, ларве другог стадијума могу индуковати домаћина да производи џиновске ћелије 24 сата након инфекције и да се развију у одрасле црве након три пресвлачења у наредних 20 дана. Након тога, мужјаци се крећу и напуштају корење, женке остају непокретне и настављају да се развијају, почињући да полажу јаја око 28 дана. Када је температура изнад 10 ℃, јаја се излегу у коренском чворићу, ларве првог стадијума су у јајима, ларве другог стадијума бушењем излазе из јаја, напуштајући домаћина у земљишту и поново се заразивши.
Нематоде коренових чворова имају широк спектар домаћина, који могу паразитирати на више од 3.000 врста домаћина, као што су поврће, прехрамбени усеви, усеви за продају, воћке, украсне биљке и коров. Корен поврћа погођеног нематодама коренових чворова прво формира чвориће различитих величина, који су на почетку млечно бели, а у каснијој фази бледо смеђи. Након инфекције нематодом коренових чворова, биљке у земљи су биле кратке, гране и листови су били атрофирани или жути, раст је био успорен, боја листова је била светла, а раст тешко оболелих биљака је био слаб, биљке су увеле у суши, а цела биљка је угинула у тешкој мери. Поред тога, регулација одбрамбеног одговора, инхибициони ефекат и механичко оштећење ткива изазвано нематодама коренових чворова на усевима такође су олакшали инвазију патогена који се преносе земљиштем, као што су фузаријумско увенуће и бактерије труљења корена, чиме се формирају сложене болести и узрокују већи губици.
Мере превенције и контроле
Традиционални линециди се могу поделити на фумиганте и нефумиганте према различитим начинима употребе.
Фумигант
Укључује халогеноване угљоводонике и изотиоцијанате, а нефумиганте чине органофосфор и карбамати. Тренутно, међу инсектицидима регистрованим у Кини, бромометан (супстанца која оштећује озонски омотач, а која се постепено забрањује) и хлоропикрин су халогенована угљоводонична једињења, која могу инхибирати синтезу протеина и биохемијске реакције током дисања нематода коренових чворова. Два фумиганта су метил изотиоцијанат, који може разградити и ослободити метил изотиоцијанат и друга мала молекуларна једињења у земљишту. Метил изотиоцијанат може ући у тело нематоде коренових чворова и везати се за глобулин, носач кисеоника, чиме инхибира дисање нематоде коренових чворова и постиже смртоносни ефекат. Поред тога, сулфурил флуорид и калцијум цијанамид су такође регистровани као фумиганти за контролу нематода коренових чворова у Кини.
Такође постоје неки халогенизовани угљоводонични фумиганти који нису регистровани у Кини, као што су 1,3-дихлоропропилен, јодометан итд., који су регистровани у неким земљама Европе и Сједињених Држава као замена за бромометан.
Нефумигантно
Укључујући органофосфор и карбамате. Међу нефумигираним линеицидима регистрованим у нашој земљи, фосфин тиазолијум, метанофос, фоксифос и хлорпирифос припадају органофосфору, док карбоксанил, алдикарб и карбоксанил бутатиокарб припадају карбамату. Нефумигирани нематоциди ремете функцију нервног система коренових нематода везивањем за ацетилхолинестеразу у синапсама коренових нематода. Они обично не убијају коренове нематоде, већ само чине да нематоде изгубе способност да лоцирају домаћина и инфицирају, па се често називају „парализатори нематода“. Традиционални нефумигирани нематоциди су високо токсични нервни агенси, који имају исти механизам деловања на кичмењаке и зглавкаре као и нематоде. Стога, под ограничењима еколошких и друштвених фактора, главне развијене земље света су смањиле или зауставиле развој органофосфорних и карбаматних инсектицида и окренуле се развоју неких нових високо ефикасних и нискотоксичних инсектицида. Последњих година, међу новим некарбаматним/органофосфорним инсектицидима који су добили регистрацију EPA су спиралат етил (регистрован 2010. године), дифлуоросулфон (регистрован 2014. године) и флуопирамид (регистрован 2015. године).
Али у ствари, због високе токсичности и забране органофосфорних пестицида, тренутно нема много нематоцида доступних. У Кини је регистровано 371 нематоцид, од којих је 161 био активни састојак абамектин, а 158 тиазофос. Ова два активна састојка била су најважније компоненте за контролу нематода у Кини.
Тренутно нема много нових нематоцида, међу којима су флуорен сулфоксид, спироксид, дифлуоросулфон и флуопирамид водећи. Поред тога, што се тиче биопестицида, Penicillium paraclavidum и Bacillus thuringiensis HAN055 које је регистровао Коно такође имају снажан тржишни потенцијал.
Глобални патент за сузбијање нематоде корена соје
Сојина нематода корена соје један је од главних разлога за смањење приноса соје у главним земљама извозницама соје, посебно у Сједињеним Државама и Бразилу.
Укупно 4287 патената за заштиту биља у вези са нематодама корена соје поднето је широм света у последњој деценији. Светске нематоде корена соје углавном су се пријављивале за патенте у регионима и земљама, први је Европски биро, други су Кина и Сједињене Америчке Државе, док најозбиљније подручје нематоде корена соје, Бразил, има само 145 патентних пријава. А већина њих долази од мултинационалних компанија.
Тренутно су абамектин и фосфин тиазол главна средства за сузбијање коренских нематода у Кини. А патентирани производ флуопирамид је такође почео да се производи.
Авермектин
Године 1981, абамектин је представљен на тржишту као средство за сузбијање цревних паразита код сисара, а 1985. као пестицид. Авермектин је један од најчешће коришћених инсектицида данас.
Фосфин тиазат
Фосфин тиазол је нови, ефикасан и широкоспектрални нефумигирани органофосфорни инсектицид који је развила компанија Ишихара у Јапану и који је пуштен на тржиште у многим земљама попут Јапана. Прелиминарне студије су показале да фосфин тиазолијум има ендосорпцију и транспорт у биљкама и има широкоспектрално дејство против паразитских нематода и штеточина. Биљне паразитске нематоде штете многим важним усевима, а биолошка и физичка и хемијска својства фосфин тиазола су веома погодна за примену у земљишту, тако да је идеално средство за сузбијање биљних паразитских нематода. Тренутно је фосфин тиазолијум један од ретких нематоцида регистрованих на поврћу у Кини и има одличну унутрашњу апсорпцију, тако да се може користити не само за сузбијање нематода и штеточина на површини земљишта, већ се може користити и за сузбијање лисних гриња и штеточина на површини лишћа. Главни начин деловања фосфин тиазолида је инхибиција ацетилхолинестеразе циљног организма, што утиче на екологију нематоде у другом стадијуму ларве. Фосфин тиазол може инхибирати активност, оштећење и излегање нематода, тако да може инхибирати раст и размножавање нематода.
Флуопирамид
Флуопирамид је фунгицид из групе пиридил етил бензамида, који је развила и комерцијализовала компанија Bayer Cropscience, а који је још увек у патентном периоду. Флуопирамид има одређено нематицидно дејство и регистрован је за сузбијање нематода корена код усева, и тренутно је популарнији нематицид. Механизам његовог деловања је инхибиција митохондријалног дисања блокирањем преноса електрона сукцинске дехидрогеназе у респираторном ланцу и инхибирање неколико фаза циклуса раста патогених бактерија како би се постигао циљ сузбијања патогених бактерија.
Активни састојак флуропирамида у Кини је још увек у патентном периоду. Од његових патентних пријава за нематоде, 3 су од Бајера, а 4 су из Кине, које се комбинују са биостимулансима или различитим активним састојцима за сузбијање нематода. Заправо, неки активни састојци у патентном периоду могу се користити за спровођење неких патентних лајтова унапред како би се освојило тржиште. Као што су одлични лептирски штеточине и средство за трипс етил полицидин, више од 70% домаћих патената пријављују домаћа предузећа.
Биолошки пестициди за сузбијање нематода
Последњих година, биолошке методе сузбијања које замењују хемијску контролу нематода коренових чворова добиле су широку пажњу у земљи и иностранству. Изолација и скрининг микроорганизама са високом антагонистичком способношћу против нематода коренових чворова су примарни услови за биолошку контролу. Главни сојеви пријављени код антагонистичких микроорганизама нематода коренових чворова били су Pasteurella, Streptomyces, Pseudomonas, Bacillus и Rhizobium. Myrothecium, Paecilomyces и Trichoderma, међутим, неки микроорганизми су тешко остварили своје антагонизујуће дејство на нематоде коренових чворова због потешкоћа у вештачкој култури или нестабилног ефекта биолошке контроле на терену.
Paecilomyces lavviolaceus је ефикасан паразит јаја јужне коренске нематоде и Cystocystis albicans. Стопа паразитирања јаја јужне коренске нематоде је чак 60%~70%. Механизам инхибиције Paecilomyces lavviolaceus против коренских нематода је да након контакта Paecilomyces lavviolaceus са ооцистама црва, у вискозној подлози, мицелијум биоконтролних бактерија окружује цело јаје, а крај мицелијума постаје дебео. Површина љуске јајета је оштећена због активности егзогених метаболита и гљивичне хитиназе, а затим гљивице нападају и замењују је. Такође може да лучи токсине који убијају нематоде. Његова главна функција је убијање јаја. У Кини постоји осам регистрација пестицида. Тренутно, Paecilomyces lilaclavi нема сложени дозни облик за продају, али његов патентни образац у Кини има патент за мешање са другим инсектицидима ради повећања активности употребе.
Екстракт биљке
Природни биљни производи могу се безбедно користити за сузбијање нематода коренових чворова, а употреба биљних материјала или нематоидних супстанци које производе биљке за сузбијање болести нематода коренових чворова је више у складу са захтевима еколошке безбедности и безбедности хране.
Нематоидне компоненте биљака постоје у свим органима биљке и могу се добити парном дестилацијом, органском екстракцијом, сакупљањем коренских секрета итд. Према својим хемијским својствима, углавном се деле на неиспарљиве супстанце са растворљивошћу у води или органском растворљивошћу и испарљива органска једињења, међу којима неиспарљиве супстанце чине већину. Нематоидне компоненте многих биљака могу се користити за сузбијање нематода коренских чворова након једноставне екстракције, а откривање биљних екстраката је релативно једноставно у поређењу са новим активним једињењима. Међутим, иако има инсектицидно дејство, прави активни састојак и инсектицидни принцип често нису јасни.
Тренутно су ним, матрин, вератрин, скополамин, чајни сапонин и тако даље главни комерцијални биљни пестициди са дејством убијања нематода, којих је релативно мало и могу се користити у производњи биљака инхибиторних нематода међусобном садњом или пратећом садњом.
Иако ће комбинација биљних екстраката за сузбијање нематоде коренових чворова имати бољи ефекат сузбијања нематода, она није у потпуности комерцијализована у садашњој фази, али ипак пружа нову идеју за биљне екстракте за сузбијање нематоде коренових чворова.
Биоорганско ђубриво
Кључ биоорганског ђубрива је да ли се антагонистички микроорганизми могу размножавати у земљишту или земљишту ризосфере. Резултати показују да примена неких органских материјала као што су шкољке шкампа и ракова и уљно брашно може директно или индиректно побољшати биолошки ефекат контроле нематоде коренових чворова. Коришћење технологије чврсте ферментације за ферментацију антагонистичких микроорганизама и органског ђубрива за производњу биоорганског ђубрива је нова биолошка метода контроле болести нематоде коренових чворова.
У студији о сузбијању биљних нематода биоорганским ђубривом, утврђено је да антагонистички микроорганизми у биоорганском ђубриву имају добар ефекат сузбијања нематода коренових чворова, посебно органско ђубриво направљено ферментацијом антагонистичких микроорганизама и органског ђубрива технологијом чврсте ферментације.
Међутим, ефекат органског ђубрива на нематоде коренових чворова има одличан однос са околином и периодом употребе, а његова ефикасност сузбијања је далеко мања од традиционалних пестицида и тешко га је комерцијализовати.
Међутим, као део контроле лекова и ђубрива, изводљиво је контролисати нематоде додавањем хемијских пестицида и интеграцијом воде и ђубрива.
Са великим бројем појединачних сорти усева (као што су слатки кромпир, соја итд.) које се гаје у земљи и иностранству, појава нематода постаје све озбиљнија, а сузбијање нематода се такође суочава са великим изазовом. Тренутно је већина сорти пестицида регистрованих у Кини развијена пре 1980-их, а нова активна једињења су озбиљно недовољна.
Биолошки агенси имају јединствене предности у процесу употребе, али нису толико ефикасни као хемијски агенси, а њихова употреба је ограничена различитим факторима. Кроз релевантне патентне пријаве може се видети да се тренутни развој нематоцида и даље врти око комбинације старих производа, развоја биопестицида и интеграције воде и ђубрива.
Време објаве: 20. мај 2024.