Mimo że nicienie pasożytnicze roślin zaliczają się do nicieni stanowiących zagrożenie, nie są szkodnikami roślin, lecz chorobami roślin.
Nicień korzeniowy (Meloidogyne) to najpowszechniej występujący i najgroźniejszy nicień pasożytniczy roślin na świecie. Szacuje się, że ponad 2000 gatunków roślin na świecie, w tym prawie wszystkie rośliny uprawne, jest bardzo wrażliwych na infekcje wywołane przez nicienie korzeniowe. Nicienie korzeniowe infekują komórki tkanki korzeniowej żywiciela, tworząc guzy, które utrudniają wchłanianie wody i składników odżywczych. Powoduje to zahamowanie wzrostu roślin, karłowacenie, żółknięcie, więdnięcie, kędzierzawienie liści, deformację owoców, a nawet obumieranie całej rośliny, co prowadzi do globalnego spadku plonów.
W ostatnich latach zwalczanie chorób nicieniowych stało się przedmiotem zainteresowania globalnych firm ochrony roślin i instytutów badawczych. Mątwik sojowy jest istotną przyczyną spadku produkcji soi w Brazylii, Stanach Zjednoczonych i innych ważnych krajach eksportujących soję. Obecnie, chociaż do zwalczania chorób nicieniowych stosuje się pewne metody fizyczne lub środki rolnicze, takie jak: selekcja odmian odpornych, stosowanie odpornych podkładek, płodozmian, ulepszanie gleby itp., najważniejszymi metodami kontroli nadal pozostają kontrola chemiczna i biologiczna.
Mechanizm działania połączenia korzeniowego
Historia życia nicienia guzowatego składa się z jaja, larwy pierwszego stadium larwalnego, larwy drugiego stadium larwalnego, larwy trzeciego stadium larwalnego, larwy czwartego stadium larwalnego i osobnika dorosłego. Larwa jest mała, robakowata, osobnik dorosły jest heteromorficzny, samiec jest liniowy, a samica ma kształt gruszki. Larwy drugiego stadium larwalnego mogą migrować w wodzie porów glebowych, szukać korzenia rośliny żywicielskiej przez wrażliwe allele główki, atakować roślinę żywicielską przez przebicie naskórka z obszaru wydłużenia korzenia żywiciela, a następnie podróżować przez przestrzeń międzykomórkową, przemieszczać się do wierzchołka korzenia i osiągać merystemu korzenia. Po osiągnięciu merystemu wierzchołka korzenia przez larwy drugiego stadium larwalnego, larwy cofają się w kierunku wiązki przewodzącej i osiągają obszar rozwoju ksylemu. Tutaj larwy drugiego stadium larwalnego przebijają komórki żywiciela igłą doustną i wstrzykują wydzieliny gruczołów przełykowych do komórek korzenia żywiciela. Auksyna i różne enzymy zawarte w wydzielinie gruczołów przełykowych mogą indukować mutację komórek gospodarza w „komórki olbrzymie” o jądrach wielojądrowych, bogatych w podorganelle i charakteryzujących się intensywnym metabolizmem. Komórki korowe wokół komórek olbrzymich proliferują, przerastają i pęcznieją pod wpływem komórek olbrzymich, tworząc typowe objawy w postaci brodawek korzeniowych na powierzchni korzenia. Larwy drugiego stadium larwalnego wykorzystują komórki olbrzymie jako punkty żerowania, aby wchłaniać składniki odżywcze i wodę i nie przemieszczać się. W odpowiednich warunkach larwy drugiego stadium larwalnego mogą indukować produkcję komórek olbrzymich u gospodarza 24 godziny po zakażeniu i przekształcić się w dorosłe robaki po trzech linieniach w ciągu kolejnych 20 dni. Następnie samce przemieszczają się i opuszczają korzenie, samice pozostają nieruchome i kontynuują rozwój, zaczynając składać jaja po około 28 dniach. Gdy temperatura przekroczy 10°C, w korzeniach brodawek wykluwają się jaja, larwy pierwszego stadium larwalnego wykluwają się z jaj, larwy drugiego stadium larwalnego wydrążają jaja, pozostawiając żywiciela w glebie, ponownie powodując zakażenie.
Nicienie guzowate mają szeroką gamę żywicieli, którzy mogą pasożytować na ponad 3000 rodzajach żywicieli, takich jak warzywa, rośliny spożywcze, uprawy towarowe, drzewa owocowe, rośliny ozdobne i chwasty. Korzenie warzyw zaatakowane przez nicienie guzowate najpierw tworzą brodawki o różnych rozmiarach, które są mlecznobiałe na początku i jasnobrązowe w późniejszym etapie. Po zakażeniu nicieniami guzowatymi rośliny w gruncie były niskie, gałęzie i liście były zanikłe lub żółte, wzrost był zahamowany, kolor liści był jasny, a wzrost poważnie chorych roślin był słaby, rośliny więdły podczas suszy, a cała roślina obumierała w przypadku poważnej suszy. Ponadto regulacja odpowiedzi obronnej, efekt inhibicji i mechaniczne uszkodzenia tkanek spowodowane przez nicienie guzowate na uprawach również ułatwiały inwazję patogenów glebowych, takich jak bakterie więdnięcia fuzaryjnego i zgnilizny korzeni, tworząc w ten sposób złożone choroby i powodując większe straty.
Środki zapobiegawcze i kontrolne
Tradycyjne środki liniibójcze można podzielić na fumiganty i niefumiganty w zależności od sposobu użycia.
Środek fumigacyjny
Obejmuje węglowodory halogenowane i izotiocyjaniany, a niefumiganty obejmują związki fosforoorganiczne i karbaminiany. Obecnie wśród insektycydów zarejestrowanych w Chinach, bromometan (substancja zubożająca warstwę ozonową, której stosowanie jest stopniowo zakazane) i chloropikryna to halogenowane związki węglowodorowe, które mogą hamować syntezę białek i reakcje biochemiczne zachodzące podczas oddychania nicieni guzowatych. Dwa fumiganty to izotiocyjanian metylu, który może degradować i uwalniać izotiocyjanian metylu oraz inne związki drobnocząsteczkowe w glebie. Izotiocyjanian metylu może wnikać do organizmu nicieni guzowatych i wiązać się z globuliną przenoszącą tlen, hamując w ten sposób oddychanie nicieni guzowatych i powodując ich śmierć. Ponadto, fluorek sulfurylu i cyjanamid wapnia również zostały zarejestrowane jako fumiganty do zwalczania nicieni guzowatych w Chinach.
Istnieją również pewne halogenowane środki fumigacyjne na bazie węglowodorów, które nie są zarejestrowane w Chinach, takie jak 1,3-dichloropropylen, jodometan itp., które są zarejestrowane w niektórych krajach Europy i Stanach Zjednoczonych jako zamienniki bromometanu.
Niefumigantowy
W tym związki fosforoorganiczne i karbaminiany. Wśród niefumigowanych linecydów zarejestrowanych w naszym kraju, fosfinotiazol, metanofos, foksifos i chloropiryfos należą do związków fosforoorganicznych, natomiast karboksylan, aldikarb i karboksylan butatiokarb należą do karbaminianów. Niefumigowane nematocydy zakłócają funkcjonowanie układu nerwowego nicieni guzowatych poprzez wiązanie się z acetylocholinoesterazą w synapsach nicieni guzowatych. Zazwyczaj nie zabijają nicieni guzowatych, a jedynie powodują utratę przez nie zdolności do lokalizowania żywiciela i zarażania, dlatego często określa się je mianem „paralizatorów nicieni”. Tradycyjne niefumigowane nematocydy to silnie toksyczne środki paralityczno-drgawkowe, które mają taki sam mechanizm działania na kręgowce i stawonogi jak nicienie. W związku z tym, z uwagi na ograniczenia środowiskowe i społeczne, główne kraje rozwinięte świata ograniczyły lub wstrzymały rozwój insektycydów fosforoorganicznych i karbaminianowych, koncentrując się na opracowywaniu nowych, wysoce skutecznych i niskotoksycznych insektycydów. W ostatnich latach wśród nowych insektycydów niekarbaminianowych/fosforoorganicznych, które uzyskały rejestrację EPA, znajdują się: spiralat etylowy (zarejestrowany w 2010 r.), difluorosulfon (zarejestrowany w 2014 r.) i fluopiramid (zarejestrowany w 2015 r.).
W rzeczywistości, ze względu na wysoką toksyczność i zakaz stosowania pestycydów fosforoorganicznych, obecnie dostępnych jest niewiele nematocydów. W Chinach zarejestrowano 371 nematocydów, z czego 161 zawierało substancję czynną abamektynę, a 158 tiazofos. Te dwie substancje czynne były najważniejszymi składnikami zwalczania nicieni w Chinach.
Obecnie nie ma zbyt wielu nowych nicieniobójców, wśród których prym wiodą fluoresulfotlenek, spirotlenek, difluorosulfon i fluopiramid. Ponadto, jeśli chodzi o biopestycydy, Penicillium paraclavidum i Bacillus thuringiensis HAN055 zarejestrowane przez Kono również mają duży potencjał rynkowy.
Globalny patent na zwalczanie nicieni korzeniowych soi
Nicień korzeniowy soi jest jedną z głównych przyczyn zmniejszenia plonów soi w krajach będących głównymi eksporterami tej rośliny, zwłaszcza w Stanach Zjednoczonych i Brazylii.
W ciągu ostatniej dekady na całym świecie złożono łącznie 4287 patentów na ochronę roślin związanych z guzakami korzeniowymi soi. Wnioski patentowe na guzaki korzeniowe soi na świecie pochodzą głównie z regionów i krajów, z których pierwszym jest Biuro Europejskie, drugim Chiny i Stany Zjednoczone. Brazylia, region o największym zapotrzebowaniu na guzaki korzeniowe soi, ma zaledwie 145 wniosków patentowych. Większość z nich pochodzi od korporacji międzynarodowych.
Obecnie abamektyna i fosfinotiazol są głównymi środkami zwalczającymi nicienie korzeniowe w Chinach. Rozpoczęto również prace nad opatentowanym produktem fluopyramid.
Awermektyna
W 1981 roku abamektyna została wprowadzona na rynek jako środek zwalczający pasożyty jelitowe u ssaków, a w 1985 roku jako pestycyd. Awermektyna jest obecnie jednym z najpowszechniej stosowanych insektycydów.
Tiazat fosfiny
Fosfinotiazol to nowy, skuteczny i szerokospektralny insektycyd fosforoorganiczny, niefumigowany, opracowany przez japońską firmę Ishihara i wprowadzony na rynek w wielu krajach, między innymi w Japonii. Wstępne badania wykazały, że fosfinotiazol ma właściwości endosorpcyjne i transportowe w roślinach oraz charakteryzuje się szerokim spektrum działania przeciwko nicieniom pasożytniczym i szkodnikom. Nicienie pasożytnicze roślin szkodzą wielu ważnym uprawom, a właściwości biologiczne, fizyczne i chemiczne fosfinotiazolu doskonale nadają się do stosowania doglebowego, dzięki czemu jest to idealny środek do zwalczania nicieni pasożytniczych roślin. Obecnie fosfinotiazol jest jednym z niewielu nematocydów zarejestrowanych do zwalczania warzyw w Chinach i charakteryzuje się doskonałą absorpcją wewnętrzną, dzięki czemu może być stosowany nie tylko do zwalczania nicieni i szkodników powierzchniowych gleby, ale także do zwalczania roztoczy liściowych i szkodników powierzchniowych liści. Głównym mechanizmem działania fosfinotiazolidów jest hamowanie acetylocholinoesterazy organizmu docelowego, co wpływa na ekologię drugiego stadium larwalnego nicieni. Fosfinotiazol może hamować aktywność, uszkodzenia i wylęganie się nicieni, a tym samym hamować wzrost i rozmnażanie się nicieni.
Fluopyramid
Fluopyramid to fungicyd z grupy pirydyloetylobenzamidów, opracowany i wprowadzony na rynek przez firmę Bayer Cropscience, która jest nadal w trakcie patentowania. Fluopyramid wykazuje pewną aktywność nicieniobójczą i został zarejestrowany do zwalczania nicieni z rodziny guzowatych (Cornbutia nematosa) w uprawach, stając się obecnie bardziej popularnym środkiem nicieniobójczym. Mechanizm jego działania polega na hamowaniu oddychania mitochondrialnego poprzez blokowanie transferu elektronów przez dehydrogenazę bursztynianową w łańcuchu oddechowym oraz hamowaniu kilku etapów cyklu wzrostu bakterii patogennych, co pozwala na ich zwalczanie.
Substancja czynna fluropyramidu w Chinach jest nadal objęta ochroną patentową. Spośród zgłoszeń patentowych dotyczących nicieni, 3 pochodzą od firmy Bayer, a 4 z Chin. Środki te są łączone z biostymulatorami lub innymi substancjami czynnymi w celu zwalczania nicieni. W rzeczywistości niektóre substancje czynne objęte ochroną patentową mogą być wykorzystane do wcześniejszego opracowania patentu, aby przejąć rynek. Ponad 70% krajowych patentów, takich jak doskonały środek na szkodniki motyli i wciornastków – etylopolicydyna – jest zgłaszanych przez krajowe przedsiębiorstwa.
Biologiczne pestycydy do zwalczania nicieni
W ostatnich latach biologiczne metody zwalczania, które zastępują chemiczne zwalczanie nicieni guzowatych, zyskały szerokie zainteresowanie w kraju i za granicą. Izolacja i badanie przesiewowe mikroorganizmów o wysokiej zdolności antagonistycznej wobec nicieni guzowatych to podstawowe warunki biologicznego zwalczania. Głównymi szczepami, które zgłaszano jako antagonistyczne mikroorganizmy wobec nicieni guzowatych, były Pasteurella, Streptomyces, Pseudomonas, Bacillus i Rhizobium. Myrothecium, Paecilomyces i Trichoderma. Jednak niektórym mikroorganizmom trudno było wywierać antagonistyczne działanie na nicienie guzowate ze względu na trudności w hodowli sztucznej lub niestabilny efekt biologicznego zwalczania w terenie.
Paecilomyces lavviolaceus jest skutecznym pasożytem jaj nicieni z rodzaju Paecilomyces lavviolaceus i Cystocystis albicans. Współczynnik pasożytnictwa jaj nicieni z rodzaju Paecilomyces lavviolaceus wynosi 60–70%. Mechanizm hamowania rozwoju nicieni z rodzaju Paecilomyces lavviolaceus przez guzki korzeniowe polega na tym, że po kontakcie Paecilomyces lavviolaceus z oocystami nicieni, w lepkim podłożu, grzybnia bakterii biokontrolnych otacza całe jajo, a jej koniec staje się gruby. Powierzchnia skorupki jaja ulega uszkodzeniu w wyniku działania egzogennych metabolitów i chitynazy grzybowej, a następnie grzyby ją zastępują. Może również wydzielać toksyny, które zabijają nicienie. Jego główną funkcją jest zabijanie jaj. W Chinach zarejestrowano osiem pestycydów. Obecnie Paecilomyces lilaclavi nie jest dostępny w sprzedaży w postaci leku złożonego, ale jego układ patentowy w Chinach obejmuje patent na mieszanie z innymi insektycydami w celu zwiększenia aktywności użytkowej
Ekstrakt roślinny
Naturalne produkty roślinne można bezpiecznie stosować do zwalczania guzowatości korzeniowych, a stosowanie materiałów roślinnych lub substancji nicieniowych wytwarzanych przez rośliny do zwalczania chorób wywoływanych przez guzowatość korzeni jest bardziej zgodne z wymogami bezpieczeństwa ekologicznego i bezpieczeństwa żywności.
Składniki nicieniowe występują we wszystkich organach roślin i można je uzyskać poprzez destylację parową, ekstrakcję organiczną, zbieranie wydzielin korzeniowych itp. Ze względu na właściwości chemiczne dzieli się je głównie na substancje nielotne, rozpuszczalne w wodzie lub rozpuszczalne w wodzie organicznej, oraz lotne związki organiczne, wśród których większość stanowią substancje nielotne. Składniki nicieniowe wielu roślin można wykorzystać do zwalczania guzowatych nicieni po prostej ekstrakcji, a odkrycie ekstraktów roślinnych jest stosunkowo proste w porównaniu z nowymi substancjami czynnymi. Jednak pomimo działania owadobójczego, rzeczywisty składnik aktywny i zasada działania owadobójczego często nie są jasne.
Obecnie głównymi komercyjnymi pestycydami roślinnymi o działaniu zabijającym nicienie są neem, matryna, weratryna, skopolamina, saponina herbaciana i inne. Jest ich stosunkowo niewiele, a można je stosować w produkcji roślin hamujących rozwój nicieni poprzez sadzenie międzyplonów lub towarzyszące.
Chociaż połączenie ekstraktów roślinnych w celu zwalczania nicieni guzowatych zapewni lepszy efekt w walce z nimi, nie zostało ono jeszcze w pełni skomercjalizowane, ale nadal stanowi nową koncepcję wykorzystania ekstraktów roślinnych w zwalczaniu nicieni guzowatych.
Nawóz bio-organiczny
Kluczem do skuteczności nawozu bioorganicznego jest możliwość namnażania się antagonistycznych mikroorganizmów w glebie lub glebie ryzosferowej. Wyniki pokazują, że zastosowanie niektórych materiałów organicznych, takich jak skorupy krewetek i krabów oraz mączka olejowa, może bezpośrednio lub pośrednio poprawić skuteczność biologicznej kontroli mątwika korzeniowego. Wykorzystanie technologii fermentacji stałej do fermentacji antagonistycznych mikroorganizmów i nawozu organicznego w celu produkcji nawozu bioorganicznego to nowa metoda biologicznej kontroli choroby wywoływanej przez mątwika korzeniowego.
W badaniu zwalczania nicieni roślinnych przy użyciu nawozu bioorganicznego stwierdzono, że antagonistyczne mikroorganizmy zawarte w nawozie bioorganicznym wywierają dobry efekt kontrolny na nicienie korzeniowe, szczególnie nawóz organiczny uzyskany w wyniku fermentacji antagonistycznych mikroorganizmów i nawóz organiczny uzyskany w wyniku technologii fermentacji stałej.
Jednakże skuteczność zwalczania guzaków korzeniowych za pomocą nawozów organicznych w dużym stopniu zależy od środowiska i okresu stosowania, a skuteczność ich zwalczania jest znacznie niższa niż tradycyjnych pestycydów. Ponadto są one trudne do wprowadzenia na rynek.
Jednakże w ramach kontroli stosowania leków i nawozów możliwe jest zwalczanie nicieni poprzez dodawanie chemicznych pestycydów oraz integrowanie wody i nawozu.
Ze względu na dużą liczbę odmian monokultur (takich jak bataty, soja itp.) uprawianych w kraju i za granicą, występowanie nicieni staje się coraz poważniejsze, a ich zwalczanie również stanowi poważne wyzwanie. Obecnie większość odmian pestycydów zarejestrowanych w Chinach została opracowana przed latami 80. XX wieku, a nowe substancje czynne są w nich zdecydowanie niewystarczające.
Środki biologiczne mają unikalne zalety w procesie użytkowania, ale nie są tak skuteczne jak środki chemiczne, a ich zastosowanie jest ograniczone przez różne czynniki. Z odpowiednich zgłoszeń patentowych wynika, że obecny rozwój nematocydów nadal koncentruje się na łączeniu starych produktów, opracowywaniu biopestycydów oraz integracji wody i nawozów.
Czas publikacji: 20-05-2024