Selv om planteparasittiske nematoder tilhører nematodefaregruppen, er de ikke planteskadegjørere, men plantesykdommer.
Rotknutenmatoden (Meloidogyne) er den mest utbredte og skadelige planteparasittiske nematoden i verden. Det er anslått at mer enn 2000 plantearter i verden, inkludert nesten alle dyrkede avlinger, er svært følsomme for rotknutenmatodeinfeksjon. Rotknutenmatoder infiserer vertsrotvevscellene og danner svulster, noe som påvirker opptaket av vann og næringsstoffer. Dette resulterer i hemmet plantevekst, dvergdannelse, gulning, visnen, bladkrølling, fruktdeformitet og til og med død av hele planten, noe som resulterer i global avlingsreduksjon.
De siste årene har bekjempelse av nematodesykdommer vært i fokus for globale plantevernselskaper og forskningsinstitutter. Soyabønnecystenematode er en viktig årsak til redusert soyabønneproduksjon i Brasil, USA og andre viktige soyabønneeksportland. Selv om noen fysiske metoder eller landbrukstiltak har blitt brukt for å bekjempe nematodesykdommer, for eksempel: screening av resistente varianter, bruk av resistente grunnstammer, vekstrotasjon, jordforbedring osv., er de viktigste kontrollmetodene fortsatt kjemisk bekjempelse eller biologisk bekjempelse.
Mekanisme for rot-kryss-virkning
Livshistorien til rotknøttnematoden består av egg, larve i første stadium, larve i andre stadium, larve i tredje stadium, larve i fjerde stadium og voksen. Larven er liten, ormelignende, den voksne er heteromorf, hannen er lineær og hunnen er pæreformet. Larvene i andre stadium kan migrere i vannet i jordporene, søke etter vertsplantens rot gjennom de sensitive allelene i hodet, invadere vertsplanten ved å trenge gjennom epidermis fra vertsrotens forlengelsesområde, og deretter bevege seg gjennom det intercellulære rommet, bevege seg til rotspissen og nå rotens meristem. Etter at larvene i andre stadium har nådd rotspissens meristem, beveger larvene seg tilbake i retning av karbunten og nådde xylemets utviklingsområde. Her gjennomborer larvene i andre stadium vertscellene med en oral nål og injiserer øsofaguskjertelsekresjoner i vertsrotcellene. Auxin og diverse enzymer som finnes i øsofaguskjertelsekresjoner kan få vertsceller til å mutere til «kjempeceller» med flerkjernede kjerner, rike på suborganeller og kraftig metabolisme. De kortikale cellene rundt kjempecellene formerer seg, vokser over og svulmer opp under påvirkning av kjempeceller, og danner de typiske symptomene på rotknuter på rotoverflaten. Andre stadiums larver bruker kjempeceller som næringspunkter for å absorbere næringsstoffer og vann og beveger seg ikke. Under egnede forhold kan andre stadiums larver få verten til å produsere kjempeceller 24 timer etter infeksjon, og utvikle seg til voksne ormer etter tre mytninger i løpet av de påfølgende 20 dagene. Deretter beveger hannene seg og forlater røttene, hunnene forblir stasjonære og fortsetter å utvikle seg, og begynner å legge egg etter omtrent 28 dager. Når temperaturen er over 10 ℃, klekkes eggene i rotknuten, første stadiums larver i eggene, andre stadiums larver borer seg ut av eggene, forlater verten til jorden igjen.
Rotknøttnematoder har et bredt spekter av verter, som kan være parasittiske på mer enn 3000 typer verter, som grønnsaker, matvekster, salgsvekster, frukttrær, prydplanter og ugress. Røttene til grønnsaker som er påvirket av rotknøttnematoder danner først knuter i forskjellige størrelser, som er melkehvite i begynnelsen og lysebrune på et senere stadium. Etter infeksjon med rotknøttnematode var plantene i bakken korte, grenene og bladene var atrofierte eller gulnet, veksten var hemmet, bladfargen var lys, og veksten til de alvorlig syke plantene var svak, plantene var visnet i tørke, og hele planten døde alvorlig. I tillegg forenklet reguleringen av forsvarsrespons, hemmende effekt og vevsmekanisk skade forårsaket av rotknøttnematoder på avlinger også invasjonen av jordbårne patogener som fusariumvisne og rotråtebakterier, og danner dermed komplekse sykdommer og forårsaker større tap.
Forebygging og kontrolltiltak
Tradisjonelle linecider kan deles inn i fumiganter og ikke-fumiganter i henhold til ulike bruksmetoder.
Fumigant
Det inkluderer halogenerte hydrokarboner og isotiocyanater, og ikke-fumiganter inkluderer organofosfor og karbamater. Blant insektmidlene som er registrert i Kina for tiden, er brommetan (et ozonnedbrytende stoff som gradvis forbys) og klorpikrin halogenerte hydrokarbonforbindelser, som kan hemme proteinsyntesen og biokjemiske reaksjoner under respirasjon av rotknutenematoder. De to fumigantene er metylisotiocyanat, som kan bryte ned og frigjøre metylisotiocyanat og andre småmolekylære forbindelser i jorden. Metylisotiocyanat kan trenge inn i rotknutenematodens kropp og binde seg til oksygenbæreren globulin, og dermed hemme rotknutenematodens respirasjon for å oppnå en dødelig effekt. I tillegg er sulfurylfluorid og kalsiumcyanamid også registrert som fumiganter for bekjempelse av rotknutenematoder i Kina.
Det finnes også noen halogenerte hydrokarbonfumiganter som ikke er registrert i Kina, for eksempel 1,3-diklorpropylen, jodmetan, etc., som er registrert i noen land i Europa og USA som erstatninger for brommetan.
Ikke-fumigant
Inkludert organofosfor og karbamater. Blant de ikke-fumigerte lineicidene som er registrert i landet vårt, tilhører fosfintiazolium, metanofos, foksifos og klorpyrifos organofosfor, mens karboksanil, aldikarb og karboksanilbutatiokarb tilhører karbamat. Ikke-fumigerte nematoder forstyrrer nervesystemet til rotknutenematoder ved å binde seg til acetylkolinesterase i synapsene til rotknutenematodene. De dreper vanligvis ikke rotknutenematodene, men gjør bare at rotknutenematodene mister evnen til å finne verten og infisere, så de blir ofte referert til som "nematodeparalysatorer". Tradisjonelle ikke-fumigerte nematoder er svært giftige nervegifter, som har samme virkningsmekanisme på virveldyr og leddyr som nematoder. Derfor, under begrensninger fra miljømessige og sosiale faktorer, har verdens største utviklede land redusert eller stoppet utviklingen av organofosfor- og karbamatinsekticider, og vendt seg til utvikling av noen nye høyeffektive og lavtoksisitets insektmidler. I de senere år har spiralatetyl (registrert i 2010), difluorsulfon (registrert i 2014) og fluopyramid (registrert i 2015) blitt registrert blant de nye ikke-karbamat-/organofosforinsekticidene som har fått EPA-registrering.
Men faktisk, på grunn av den høye toksisiteten og forbudet mot organofosforpesticider, finnes det ikke mange nematoder tilgjengelig nå. 371 nematoder ble registrert i Kina, hvorav 161 var abamektin-aktiv ingrediens og 158 var tiazofos-aktiv ingrediens. Disse to aktive ingrediensene var de viktigste komponentene for nematodebekjempelse i Kina.
For øyeblikket finnes det ikke mange nye nematocider, blant hvilke fluorensulfoksid, spiroksid, difluorsulfon og fluopyramid er de ledende. I tillegg har Penicillium paraclavidum og Bacillus thuringiensis HAN055 registrert av Kono også et sterkt markedspotensial når det gjelder biopesticider.
Globalt patent for bekjempelse av soyabønnerotknutenematoder
Soyabønnerotknutenematode er en av hovedårsakene til redusert soyabønneavling i store soyabønneeksportland, spesielt USA og Brasil.
Totalt 4287 plantevernpatenter relatert til soyabønnerotknutenematoder har blitt innlevert over hele verden det siste tiåret. Verdens største patentsøknad for soyabønnerotknutenematoder er hovedsakelig fra regioner og land. Det første er Det europeiske byrået, det andre er Kina og USA, mens det mest alvorlige området for soyabønnerotknutenematoder, Brasil, bare har 145 patentsøknader. Og de fleste av dem kommer fra multinasjonale selskaper.
For tiden er abamektin og fosfintiazol de viktigste kontrollmidlene for rotnematoder i Kina. Og det patenterte produktet fluopyramid har også begynt å bli lansert.
Avermektin
I 1981 ble abamektin introdusert på markedet som et middel mot tarmparasitter hos pattedyr, og i 1985 som et plantevernmiddel. Avermektin er et av de mest brukte insektmidlene i dag.
Fosfintiazat
Fosfintiazol er et nytt, effektivt og bredspektret ikke-fumigert organofosforinsekticid utviklet av Ishihara Company i Japan, og har blitt brakt på markedet i mange land, blant annet Japan. Foreløpige studier har vist at fosfintiazolium har endosorpsjon og transport i planter, og har bredspektret aktivitet mot parasittiske nematoder og skadedyr. Planteparasittiske nematoder skader mange viktige avlinger, og de biologiske, fysiske og kjemiske egenskapene til fosfintiazol er svært egnet for jordpåføring, så det er et ideelt middel for å bekjempe planteparasittiske nematoder. For tiden er fosfintiazolium et av de få nematocidene som er registrert på grønnsaker i Kina, og det har utmerket intern absorpsjon, slik at det ikke bare kan brukes til å bekjempe nematoder og jordoverflateskadedyr, men også til å bekjempe bladmidd og bladoverflateskadedyr. Hovedvirkningsmekanismen til fosfintiazolider er å hemme acetylkolinesterasen til målorganismen, noe som påvirker økologien til nematoden i larvestadiet 2. Fosfintiazol kan hemme aktiviteten, skaden og klekkingen til nematoder, slik at det kan hemme veksten og reproduksjonen av nematoder.
Fluopyramid
Fluopyramid er et pyridyletylbenzamid-soppmiddel, utviklet og kommersialisert av Bayer Cropscience, som fortsatt er i patentperioden. Fluopyramid har en viss nematicid aktivitet, og er registrert for bekjempelse av rotknutenematoder i avlinger, og er for tiden et mer populært nematicid. Virkningsmekanismen er å hemme mitokondriell respirasjon ved å blokkere elektronoverføringen av ravsyredehydrogenase i respirasjonskjeden, og hemme flere stadier av vekstsyklusen til patogene bakterier for å oppnå formålet med å kontrollere patogene bakterier.
Den aktive ingrediensen i fluropyramid er fortsatt i patentperioden i Kina. Av patentsøknadene for nematoder er 3 fra Bayer og 4 fra Kina, og disse kombineres med biostimulanter eller forskjellige aktive ingredienser for å kontrollere nematoder. Faktisk kan noen aktive ingredienser innenfor patentperioden brukes til å gjennomføre en patentoppsett på forhånd for å gripe markedet. For eksempel utmerkede lepidoptera-skadedyr og tripsmiddelet etylpolycidin, er mer enn 70 % av de innenlandske patentsøknadene søkt av innenlandske bedrifter.
Biologiske plantevernmidler for nematodekontroll
I de senere år har biologiske kontrollmetoder som erstatter kjemisk kontroll av rotknutenematoder fått bred oppmerksomhet i inn- og utland. Isolering og screening av mikroorganismer med høy antagonistisk evne mot rotknutenematoder er de primære betingelsene for biologisk kontroll. De viktigste stammene som er rapportert på antagonistiske mikroorganismer av rotknutenematoder var Pasteurella, Streptomyces, Pseudomonas, Bacillus og Rhizobium, Myrothecium, Paecilomyces og Trichoderma. Imidlertid var det vanskelig for noen mikroorganismer å utøve sine antagoniserende effekter på rotknutenematoder på grunn av vanskeligheter med kunstig dyrking eller ustabil biologisk kontrolleffekt i felten.
Paecilomyces lavviolaceus er en effektiv parasitt på eggene til den sørlige rotknutenematoden og Cystocystis albicans. Parasittraten for eggene til den sørlige rotknutenematoden er så høy som 60 %–70 %. Hemmingsmekanismen til Paecilomyces lavviolaceus mot rotknutenematoder er at etter kontakt med oocyster fra linjeormer, omgir myceliet av biokontrollbakterier hele egget i det viskøse substratet, og enden av myceliet blir tykk. Overflaten på eggeskallet brytes på grunn av aktiviteten til eksogene metabolitter og soppkitinase, og deretter invaderer sopp og erstatter det. Det kan også skille ut giftstoffer som dreper nematoder. Hovedfunksjonen er å drepe egg. Det er åtte plantevernmiddelregistreringer i Kina. For tiden har ikke Paecilomyces lilaclavi en sammensatt doseringsform for salg, men patentutvalget i Kina har et patent for blanding med andre insektmidler for å øke bruksaktiviteten.
Planteekstrakt
Naturlige planteprodukter kan trygt brukes til bekjempelse av rotknutenematoder, og bruk av plantematerialer eller nematoidale stoffer produsert av planter for å bekjempe rotknutenematodesykdommer er mer i tråd med kravene til økologisk sikkerhet og mattrygghet.
Nematoide komponenter i planter finnes i alle plantens organer og kan utvinnes ved dampdestillasjon, organisk ekstraksjon, innsamling av rotsekresjoner, osv. I henhold til deres kjemiske egenskaper er de hovedsakelig delt inn i ikke-flyktige stoffer med vannløselighet eller organisk løselighet og flyktige organiske forbindelser, hvorav ikke-flyktige stoffer utgjør majoriteten. De nematoide komponentene i mange planter kan brukes til bekjempelse av rotknutenematoder etter enkel ekstraksjon, og oppdagelsen av planteekstrakter er relativt enkel sammenlignet med nye aktive forbindelser. Selv om det har en insektdrepende effekt, er den virkelige aktive ingrediensen og insektdrepende prinsippet ofte ikke klart.
For tiden er neem, matrine, veratrine, skopolamin, tesaponin og så videre de viktigste kommersielle plantevernmidlene med nematodedrepende aktivitet, som er relativt få, og kan brukes i produksjonen av nematodehemmende planter ved interplanting eller ledsagende.
Selv om kombinasjonen av planteekstrakter for å kontrollere rotknutenematode vil ha en bedre effekt på nematodekontroll, har den ikke blitt fullt kommersialisert på nåværende stadium, men den gir fortsatt en ny idé for planteekstrakter for å kontrollere rotknutenematode.
Bioorganisk gjødsel
Nøkkelen til bioorganisk gjødsel er om de antagonistiske mikroorganismene kan formere seg i jorden eller i jordrotsfæren. Resultatene viser at bruk av organisk materiale som reke- og krabbeskall og oljemel direkte eller indirekte kan forbedre den biologiske kontrolleffekten av rotknutenematoder. Bruk av fast fermenteringsteknologi for å fermentere antagonistiske mikroorganismer og organisk gjødsel for å produsere bioorganisk gjødsel er en ny biologisk kontrollmetode for å kontrollere rotknutenematodesykdom.
I studien av bekjempelse av grønnsaksnematoder med bioorganisk gjødsel ble det funnet at de antagonistiske mikroorganismene i bioorganisk gjødsel hadde en god bekjempelseseffekt på rotknutnematoder, spesielt den organiske gjødselen laget av fermentering av antagonistiske mikroorganismer og organisk gjødsel gjennom fast gjæringsteknologi.
Imidlertid har kontrolleffekten av organisk gjødsel på rotknutnematoder et sterkt forhold til miljøet og bruksperioden, og kontrolleffektiviteten er langt mindre enn for tradisjonelle plantevernmidler, og det er vanskelig å kommersialisere.
Som en del av bekjempelse av legemidler og gjødsel er det imidlertid mulig å bekjempe nematoder ved å tilsette kjemiske plantevernmidler og integrere vann og gjødsel.
Med det store antallet enkeltavlingssorter (som søtpotet, soyabønner osv.) som plantes hjemme og i utlandet, blir forekomsten av nematoder stadig mer alvorlig, og bekjempelsen av nematoder står også overfor en stor utfordring. For tiden ble de fleste plantevernmiddelsortene som er registrert i Kina utviklet før 1980-tallet, og de nye aktive stoffene er svært utilstrekkelige.
Biologiske midler har unike fordeler i bruksprosessen, men de er ikke like effektive som kjemiske midler, og bruken av dem er begrenset av ulike faktorer. Gjennom de relevante patentsøknadene kan man se at den nåværende utviklingen av nematocider fortsatt handler om kombinasjonen av gamle produkter, utviklingen av biopesticider og integreringen av vann og gjødsel.
Publiseringstid: 20. mai 2024