Въпреки че растителните паразитни нематоди принадлежат към нематодните опасности, те не са растителни вредители, а растителни болести.
Кореновият нематод (Meloidogyne) е най-разпространеният и вреден растителен паразитен нематод в света. Смята се, че повече от 2000 растителни вида в света, включително почти всички култивирани култури, са много чувствителни към инфекция с коренов нематод. Кореновите нематоди заразяват клетките на кореновата тъкан на гостоприемника, образувайки тумори, които влияят на абсорбцията на вода и хранителни вещества, което води до забавен растеж на растенията, намаляване на растежа им, пожълтяване, увяхване, къдрене на листата, деформация на плодовете и дори смърт на цялото растение, което води до глобално намаляване на реколтата.
През последните години борбата с нематодите е във фокуса на световните компании за растителна защита и изследователските институти. Соевият цистообразуващ нематод е важна причина за намаляване на производството на соя в Бразилия, Съединените щати и други важни страни износителки на соя. В момента, въпреки че някои физически методи или селскостопански мерки се прилагат за борба с нематодите, като например: скрининг на устойчиви сортове, използване на устойчиви подложки, сеитбообращение, подобряване на почвата и др., най-важните методи за контрол все още са химическият или биологичният контрол.
Механизъм на действие при кореново-свързване
Жизненият цикъл на кореновия нематод се състои от яйце, ларва от първи стадий, ларва от втори стадий, ларва от трети стадий, ларва от четвърти стадий и възрастен индивид. Ларвата е малка, подобна на червей, възрастният е хетероморфен, мъжкият е линеен, а женската е с крушовидна форма. Ларвите от втори стадий могат да мигрират във водата на почвените пори, да търсят корена на растението гостоприемник чрез чувствителните алели на главата, да нахлуят в растението гостоприемник, като пробиват епидермиса от областта на удължаване на корена гостоприемник, след което да преминат през междуклетъчното пространство, да се придвижат до кореновия връх и да достигнат меристемата на корена. След като ларвите от втори стадий достигнат меристемата на кореновия връх, те се връщат обратно в посока на съдовия сноп и достигат зоната на развитие на ксилема. Там ларвите от втори стадий пробиват клетките на гостоприемника с орална игла и инжектират секрети от езофагеалните жлези в клетките на корена на гостоприемника. Ауксинът и различни ензими, съдържащи се в секретите на езофагеалните жлези, могат да индуцират мутацията на клетките гостоприемници в „гигантски клетки“ с многоядрени ядра, богати на подоборганели и енергичен метаболизъм. Кортикалните клетки около гигантските клетки пролиферират, разрастват се и набъбват под влиянието на гигантски клетки, образувайки типичните симптоми на коренови нодули по повърхността на корена. Ларвите от втори стадий използват гигантски клетки като точки на хранене, за да абсорбират хранителни вещества и вода и не се движат. При подходящи условия ларвите от втори стадий могат да индуцират гостоприемника да произвежда гигантски клетки 24 часа след заразяването и да се развият във възрастни червеи след три линеене през следващите 20 дни. След това мъжките се преместват и напускат корените, докато женските остават неподвижни и продължават да се развиват, като започват да снасят яйца на около 28 дни. Когато температурата е над 10 ℃, яйцата се излюпват в кореновия нодул, ларвите от първи стадий са в яйцата, ларвите от втори стадий се пробиват от яйцата и напускат гостоприемника в почвата, като отново се заразяват.
Кореновидните нематоди имат широк спектър от гостоприемници, които могат да паразитират върху повече от 3000 вида гостоприемници, като зеленчуци, хранителни култури, търговски култури, овощни дървета, декоративни растения и плевели. Корените на зеленчуците, засегнати от кореновидните нематоди, първо образуват възли с различни размери, които в началото са млечнобели, а в по-късен етап - бледокафяви. След заразяване с кореновидните нематоди, растенията в земята са къси, клоните и листата са атрофирали или пожълтели, растежът е бил забавен, цветът на листата е бил светъл, а растежът на сериозно болните растения е бил слаб, растенията са увяхвали при суша и цялото растение е умирало при тежка суша. Освен това, регулирането на защитния отговор, инхибиращият ефект и механичните увреждания на тъканите, причинени от кореновидните нематоди върху културите, също улесняват инвазията на почвени патогени като фузариумно увяхване и бактерии от кореново гниене, като по този начин формират сложни заболявания и причиняват по-големи загуби.
Мерки за превенция и контрол
Традиционните линециди могат да бъдат разделени на фумиганти и нефумиганти според различните методи на употреба.
Фумигант
Той включва халогенирани въглеводороди и изотиоцианати, а нефумигантите включват органофосфорни съединения и карбамати. Понастоящем сред инсектицидите, регистрирани в Китай, бромометанът (вещество, което нарушава озоновия слой, което постепенно се забранява) и хлоропикринът са халогенирани въглеводородни съединения, които могат да инхибират синтеза на протеини и биохимичните реакции по време на дишането на кореновите нематоди. Двата фумиганта са метил изотиоцианат, който може да разгради и да освободи метил изотиоцианат и други нискомолекулни съединения в почвата. Метил изотиоцианатът може да проникне в тялото на кореновия нематод и да се свърже с кислородния преносител глобулин, като по този начин инхибира дишането на кореновия нематод и постига смъртоносен ефект. Освен това, сулфурил флуорид и калциев цианамид също са регистрирани като фумиганти за контрол на кореновите нематоди в Китай.
Съществуват и някои халогенирани въглеводородни фумиганти, които не са регистрирани в Китай, като например 1,3-дихлоропропилен, йодометан и др., които са регистрирани в някои страни в Европа и Съединените щати като заместители на бромометана.
Нефумигантен
Включително органофосфор и карбамати. Сред нефумигираните линеициди, регистрирани в нашата страна, фосфин тиазолий, метанофос, фоксифос и хлорпирифос принадлежат към органофосфорните, докато карбоксанил, алдикарб и карбоксанил бутатиокарб принадлежат към карбаматите. Нефумигираните нематоциди нарушават функцията на нервната система на кореновите нематоди чрез свързване с ацетилхолинестераза в синапсите на кореновите нематоди. Те обикновено не убиват кореновите нематоди, а само ги карат да загубят способността си да локализират гостоприемника и да заразят, така че често се наричат „парализатори на нематоди“. Традиционните нефумигирани нематоциди са силно токсични нервнопаралитични агенти, които имат същия механизъм на действие върху гръбначните и членестоногите като нематодите. Следователно, под ограниченията на екологичните и социалните фактори, основните развити страни в света намалиха или спряха разработването на органофосфорни и карбаматни инсектициди и се насочиха към разработването на някои нови високоефективни и нискотоксични инсектициди. През последните години сред новите некарбаматни/органофосфорни инсектициди, получили регистрация от EPA, са спиралат етил (регистриран през 2010 г.), дифлуоросулфон (регистриран през 2014 г.) и флуопирамид (регистриран през 2015 г.).
Но всъщност, поради високата токсичност и забраната на органофосфорните пестициди, в момента няма много налични нематоциди. В Китай са регистрирани 371 нематоцида, от които 161 са активна съставка абамектин и 158 са активна съставка тиазофос. Тези две активни съставки са най-важните компоненти за контрол на нематодите в Китай.
В момента няма много нови нематоциди, сред които флуоренсулфоксид, спироксид, дифлуоросулфон и флуопирамид са водещите. Освен това, по отношение на биопестицидите, Penicillium paraclavidum и Bacillus thuringiensis HAN055, регистрирани от Kono, също имат силен пазарен потенциал.
Глобален патент за контрол на нематодата по кореновите възли на соята
Соевият нематод е една от основните причини за намаляване на добива на соя в основните страни износителки на соя, особено в Съединените щати и Бразилия.
През последното десетилетие в световен мащаб са подадени общо 4287 патента за растителна защита, свързани с нематоди от коренови възли по соята. Патентите за нематода от коренови възли по соята в световен мащаб са подадени главно в региони и държави, като първото е Европейското бюро, второто е Китай и Съединените щати, докато Бразилия, най-сериозният район на нематода от коренови възли, има само 145 заявки за патент. И повечето от тях идват от мултинационални компании.
В момента абамектинът и фосфин тиазолът са основните средства за борба с кореновите нематоди в Китай. Започна да се разработва и патентованият продукт флуопирамид.
Авермектин
През 1981 г. абамектинът е пуснат на пазара като средство за борба с чревни паразити при бозайници, а през 1985 г. - като пестицид. Авермектинът е един от най-широко използваните инсектициди днес.
Фосфин тиазат
Фосфин тиазолът е нов, ефикасен и широкоспектърен нефумигиран органофосфорен инсектицид, разработен от Ishihara Company в Япония и пуснат на пазара в много страни, включително Япония. Предварителните проучвания показват, че фосфин тиазолият има ендосорбция и транспорт в растенията и има широкоспектърна активност срещу паразитни нематоди и вредители. Растителните паразитни нематоди вредят на много важни култури, а биологичните, физикохимичните свойства на фосфин тиазола са много подходящи за почвено приложение, така че е идеален агент за борба с растителни паразитни нематоди. В момента фосфин тиазолият е един от малкото нематоциди, регистрирани върху зеленчуци в Китай, и има отлична вътрешна абсорбция, така че може да се използва не само за борба с нематоди и почвени вредители, но и за борба с листни акари и листни вредители. Основният начин на действие на фосфин тиазолидите е да инхибират ацетилхолинестеразата на целевия организъм, което влияе върху екологията на нематода във втори ларвен стадий. Фосфин тиазолът може да инхибира активността, увреждането и излюпването на нематоди, така че може да потисне растежа и размножаването на нематоди.
Флуопирамид
Флуопирамидът е фунгицид от групата на пиридил етил бензамид, разработен и комерсиализиран от Bayer Cropscience, който все още е в патентен период. Флуопирамидът има известна нематоцидна активност и е регистриран за контрол на коренови нематоди при култури, като в момента е по-популярен нематоцид. Механизмът на действието му е да инхибира митохондриалното дишане чрез блокиране на електронен трансфер на янтарна дехидрогеназа в дихателната верига и да инхибира няколко етапа от цикъла на растеж на патогенните бактерии, за да постигне целта си за контрол на патогенните бактерии.
Активната съставка на флуропирамид все още е в патентен период в Китай. От заявките за патент за нематоди, 3 са от Bayer, а 4 са от Китай, като се комбинират с биостимуланти или различни активни съставки за контрол на нематоди. Всъщност, някои активни съставки в патентния период могат да бъдат използвани за предварително изпълнение на някои патентни заявки, за да се завладее пазарът. Като например отличния препарат за борба с лепидоптери и агента срещу трипси етилполицидин, повече от 70% от местните заявки за патенти са подадени от местни предприятия.
Биологични пестициди за борба с нематоди
През последните години методите за биологичен контрол, които заместват химическия контрол на кореновите нематоди, получиха широко внимание в страната и чужбина. Изолирането и скринингът на микроорганизми с висока антагонистична способност срещу кореновите нематоди са основните условия за биологичен контрол. Основните щамове, докладвани за антагонистични микроорганизми на кореновите нематоди, са Pasteurella, Streptomyces, Pseudomonas, Bacillus и Rhizobium. Myrothecium, Paecilomyces и Trichoderma, но някои микроорганизми трудно упражняват антагонизиращия си ефект върху кореновите нематоди поради трудности при изкуственото отглеждане или нестабилен ефект на биологичния контрол в полеви условия.
Paecilomyces lavviolaceus е ефективен паразит на яйцата на южния кореновъглов нематод и Cystocystis albicans. Процентът на паразитиране на яйцата на южния кореновъглов нематод достига 60%~70%. Механизмът на инхибиране на Paecilomyces lavviolaceus срещу кореновите нематоди е, че след контакт на Paecilomyces lavviolaceus с ооцисти на линейни червеи, във вискозния субстрат, мицелът на биоконтролните бактерии обгражда цялото яйце и краят на мицела става дебел. Повърхността на яйчната черупка се разрушава поради активността на екзогенни метаболити и гъбична хитиназа, след което гъбичките нахлуват и я заместват. Може също да отделя токсини, които убиват нематодите. Основната му функция е да убива яйцата. В Китай има осем регистрации на пестициди. В момента Paecilomyces lilaclavi няма лекарствена форма за продажба, но патентната му форма в Китай има патент за смесване с други инсектициди за повишаване на активността на употреба.
Растителен екстракт
Естествените растителни продукти могат безопасно да се използват за борба с нематодите от коренови възли, а използването на растителни материали или нематоидни вещества, произведени от растенията, за борба с болестите, свързани с нематодите от коренови възли, е в по-голяма степен в съответствие с изискванията за екологична безопасност и безопасност на храните.
Нематоидните компоненти на растенията се срещат във всички органи на растението и могат да бъдат получени чрез парна дестилация, органична екстракция, събиране на коренови секрети и др. Според химичните им свойства те се разделят главно на нелетливи вещества с водоразтворимост или органична разтворимост и летливи органични съединения, сред които нелетливите вещества са по-голямата част. Нематоидните компоненти на много растения могат да се използват за борба с кореновите нематоди след проста екстракция, а откриването на растителни екстракти е сравнително лесно в сравнение с новите активни съединения. Въпреки че имат инсектициден ефект, истинската активна съставка и инсектицидният принцип често не са ясни.
В момента нийм, матрин, вератрин, скополамин, чаен сапонин и т.н. са основните търговски растителни пестициди с активност за убиване на нематоди, които са сравнително малко и могат да се използват в производството на растения, инхибиращи нематоди, чрез междузасаждане или съпътстващо засаждане.
Въпреки че комбинацията от растителни екстракти за контрол на кореновия нематод ще има по-добър ефект върху нематодите, тя не е напълно комерсиализирана на настоящия етап, но все пак предоставя нова идея за растителни екстракти за контрол на кореновия нематод.
Биоорганичен тор
Ключът към биоорганичния тор е дали антагонистичните микроорганизми могат да се размножават в почвата или ризосферата. Резултатите показват, че прилагането на някои органични материали, като черупки от скариди и раци, както и маслено брашно, може пряко или косвено да подобри биологичния контролен ефект на нематода от коренови възли. Използването на технология за твърда ферментация за ферментация на антагонистични микроорганизми и органични торове за производство на биоорганичен тор е нов биологичен метод за контрол на болестта коренови възли.
В проучването за контрол на растителните нематоди с биоорганичен тор е установено, че антагонистичните микроорганизми в биоорганичния тор имат добър контролен ефект върху кореновите нематоди, особено органичният тор, получен чрез ферментация на антагонистични микроорганизми и органичен тор чрез технология за твърда ферментация.
Въпреки това, контролният ефект на органичните торове върху кореновите нематоди е силно свързан с околната среда и периода на употреба, а ефективността им на контрол е далеч по-малка от тази на традиционните пестициди и е трудно да се комерсиализират.
Въпреки това, като част от контрола на лекарствата и торовете, е възможно да се контролират нематодите чрез добавяне на химически пестициди и интегриране на вода и тор.
С големия брой сортове едноразови култури (като сладки картофи, соя и др.), засадени в страната и чужбина, появата на нематоди става все по-сериозна, а контролът върху нематодите също е изправен пред голямо предизвикателство. В момента повечето регистрирани в Китай сортове пестициди са разработени преди 80-те години на миналия век и новите активни съединения са сериозно недостатъчни.
Биологичните агенти имат уникални предимства в процеса на употреба, но не са толкова ефективни, колкото химичните агенти, а употребата им е ограничена от различни фактори. От съответните патентни заявки може да се види, че настоящото развитие на нематоцидите все още е свързано с комбинацията от стари продукти, разработването на биопестициди и интегрирането на вода и тор.
Време на публикуване: 20 май 2024 г.