Mimo że nicienie pasożytnicze roślin zaliczają się do nicieni stanowiących zagrożenie, nie są one szkodnikami roślin, lecz chorobami roślin.
Nicień korzeniowy (Meloidogyne) jest najszerzej rozpowszechnionym i najszkodliwszym nicieniem pasożytniczym roślin na świecie. Szacuje się, że ponad 2000 gatunków roślin na świecie, w tym prawie wszystkie uprawy, jest bardzo wrażliwych na infekcję nicieniem korzeniowym. Nicienie korzeniowe infekują komórki tkanki korzeniowej żywiciela, tworząc guzy, wpływając na wchłanianie wody i składników odżywczych, co powoduje zahamowanie wzrostu roślin, karłowacenie, żółknięcie, więdnięcie, zwijanie się liści, deformację owoców, a nawet śmierć całej rośliny, co skutkuje globalną redukcją plonów.
W ostatnich latach zwalczanie chorób nicieniowych stało się przedmiotem zainteresowania globalnych firm ochrony roślin i instytutów badawczych. Nicień sojowy jest ważnym powodem redukcji produkcji soi w Brazylii, Stanach Zjednoczonych i innych ważnych krajach eksportujących soję. Obecnie, chociaż niektóre metody fizyczne lub środki rolnicze zostały zastosowane do zwalczania chorób nicieniowych, takie jak: przesiewanie odmian odpornych, stosowanie odpornych podkładek, płodozmian, ulepszanie gleby itp., najważniejszymi metodami zwalczania są nadal kontrola chemiczna lub kontrola biologiczna.
Mechanizm działania połączenia korzeniowego
Historia życia nicienia korzeniowego składa się z jaja, larwy pierwszego stadium, larwy drugiego stadium, larwy trzeciego stadium, larwy czwartego stadium i osobnika dorosłego. Larwa jest mała, robakowata, osobnik dorosły jest heteromorficzny, samiec jest liniowy, a samica ma kształt gruszki. Larwy drugiego stadium mogą migrować w wodzie porów gleby, szukać korzenia rośliny żywicielskiej przez wrażliwe allele główki, wnikać do rośliny żywicielskiej przez przebicie naskórka z obszaru wydłużenia korzenia żywiciela, a następnie przemieszczać się przez przestrzeń międzykomórkową, przemieszczać się do wierzchołka korzenia i docierać do merystemu korzenia. Po osiągnięciu merystemu wierzchołka korzenia przez larwy drugiego stadium larwalne wracają w kierunku wiązki przewodzącej i docierają do obszaru rozwoju ksylemu. Tutaj larwy drugiego stadium przebijają komórki żywiciela igłą doustną i wstrzykują wydzieliny gruczołów przełykowych do komórek korzenia żywiciela. Auksyna i różne enzymy zawarte w wydzielinach gruczołów przełykowych mogą indukować mutację komórek gospodarza w „olbrzymie komórki” z wielojądrowymi jądrami, bogate w podorganelle i o intensywnym metabolizmie. Komórki korowe wokół olbrzymich komórek proliferują, przerastają i puchną pod wpływem olbrzymich komórek, tworząc typowe objawy guzków korzeniowych na powierzchni korzenia. Larwy drugiego stadium wykorzystują olbrzymie komórki jako punkty żerowania, aby wchłaniać składniki odżywcze i wodę i nie przemieszczać się. W odpowiednich warunkach larwy drugiego stadium mogą indukować u gospodarza produkcję olbrzymich komórek 24 godziny po zakażeniu i rozwinąć się w dorosłe robaki po trzech linieniach w ciągu kolejnych 20 dni. Następnie samce poruszają się i opuszczają korzenie, samice pozostają nieruchome i nadal się rozwijają, zaczynając składać jaja około 28 dnia. Gdy temperatura przekroczy 10 ℃, jaja wylęgają się w brodawkach korzeniowych, larwy pierwszego stadium larwalnego wykluwają się z jaj, larwy drugiego stadium larwalnego wydrążają się z jaj, pozostawiając żywiciela w glebie, ponownie powodując zakażenie.
Nicienie korzeniowe mają szeroki zakres żywicieli, które mogą pasożytować na ponad 3 000 rodzajach żywicieli, takich jak warzywa, uprawy spożywcze, uprawy towarowe, drzewa owocowe, rośliny ozdobne i chwasty. Korzenie warzyw dotknięte nicieniami korzeniowymi najpierw tworzą brodawki o różnych rozmiarach, które są mlecznobiałe na początku i jasnobrązowe na późniejszym etapie. Po zakażeniu nicieniami korzeniowymi rośliny w ziemi były krótkie, gałęzie i liście były zanikłe lub żółte, wzrost był zahamowany, kolor liści był jasny, a wzrost poważnie chorych roślin był słaby, rośliny więdły w suszy, a cała roślina obumierała w ciężkiej. Ponadto regulacja odpowiedzi obronnej, efekt hamowania i mechaniczne uszkodzenia tkanek spowodowane przez nicienie korzeniowe na uprawach ułatwiły również inwazję patogenów przenoszonych przez glebę, 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 organofosfor i karbaminiany. Obecnie wśród insektycydów zarejestrowanych w Chinach bromometan (substancja zubożająca warstwę ozonową, która jest stopniowo zakazywana) i chloropikryna są halogenowanymi związkami węglowodorowymi, które mogą hamować syntezę białek i reakcje biochemiczne podczas oddychania nicieni guzowatych korzeni. Dwa fumiganty to izotiocyjanian metylu, który może degradować i uwalniać izotiocyjanian metylu i inne związki małocząsteczkowe w glebie. Izotiocyjanian metylu może wnikać do organizmu nicieni guzowatych korzeni i wiązać się z globuliną nośnika tlenu, hamując w ten sposób oddychanie nicieni guzowatych korzeni, aby osiągnąć efekt śmiertelny. Ponadto fluorek sulfurylu i cyjanamid wapnia zostały również zarejestrowane jako fumiganty do zwalczania nicieni guzowatych korzeni 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 organofosfor i karbaminiany. Spośród niefumigowanych linecydów zarejestrowanych w naszym kraju, fosfinotiazol, metanofos, foksifos i chloropiryfos należą do organofosforu, podczas gdy karboksyanil, aldikarb i karboksylan butatiokarb należą do karbaminianów. Niefumigowane nematocydy zakłócają funkcjonowanie układu nerwowego nicieni guzowatych korzeni poprzez wiązanie się z acetylocholinoesterazą w synapsach nicieni guzowatych korzeni. Zazwyczaj nie zabijają nicieni guzowatych korzeni, ale jedynie sprawiają, że nicienie guzowate korzeni tracą zdolność do lokalizowania żywiciela i zarażania, dlatego często określa się je jako „paraliżujące nicienie”. Tradycyjne niefumigowane nematocydy są silnie toksycznymi środkami paralitycznymi, które mają taki sam mechanizm działania na kręgowce i stawonogi jak nicienie. Dlatego też, pod presją czynników środowiskowych i społecznych, główne rozwinięte kraje świata ograniczyły lub wstrzymały rozwój insektycydów organofosforowych i karbaminianowych i zwróciły się ku rozwojowi nowych insektycydów o wysokiej wydajności i niskiej toksyczności. W ostatnich latach wśród nowych insektycydów niekarbaminianowych/organofosforowych, które uzyskały rejestrację EPA, znajdują się spiralat etylowy (zarejestrowany w 2010 r.), difluorosulfon (zarejestrowany w 2014 r.) i fluopyramid (zarejestrowany w 2015 r.).
Ale w rzeczywistości, ze względu na wysoką toksyczność, zakaz pestycydów fosforoorganicznych, obecnie nie ma zbyt wielu dostępnych nematocydów. W Chinach zarejestrowano 371 nematocydów, z czego 161 to składnik aktywny abamektyny, a 158 to składnik aktywny tiazofosu. Te dwa składniki aktywne były najważniejszymi składnikami do zwalczania nicieni w Chinach.
Obecnie nie ma wielu nowych nematocydów, wśród których prym wiodą fluoresulfotlenek, spirotlenek, difluorosulfon i fluopyramid. Ponadto, jeśli chodzi o biopestycydy, Penicillium paraclavidum i Bacillus thuringiensis HAN055 zarejestrowane przez Kono również mają duży potencjał rynkowy.
Globalny patent na zwalczanie nicieni powodujących guzy korzeniowe soi
Nicień korzeniowy soi jest jedną z głównych przyczyn zmniejszenia plonów soi w krajach będących głównymi eksporterami tej rośliny, szczególnie w Stanach Zjednoczonych i Brazylii.
Łącznie 4287 patentów na ochronę roślin związanych z nicieniami korzeniowymi soi złożono na całym świecie w ciągu ostatniej dekady. Nicienie korzeniowe soi na świecie zgłaszały patenty głównie w regionach i krajach, pierwszym z nich jest Europejskie Biuro, drugim Chiny i Stany Zjednoczone, podczas gdy najpoważniejszy obszar nicienia korzeniowego soi, Brazylia, ma tylko 145 wniosków patentowych. A większość z nich pochodzi od międzynarodowych firm.
Obecnie abamektyna i fosfinotiazol są głównymi środkami kontroli nicieni korzeniowych w Chinach. Opatentowany produkt fluopyramide również zaczął się pojawiać.
Awermektyna
W 1981 roku abamektyna została wprowadzona na rynek jako środek zwalczający pasożyty jelitowe u ssaków, a w 1985 roku jako pestycyd. Awermektyna jest jednym z najpowszechniej stosowanych insektycydów.
Tiazat fosfiny
Fosfinotiazol to nowy, skuteczny i szerokospektralny, niefumigowany insektycyd organofosforowy opracowany przez Ishihara Company w Japonii, który został wprowadzony na rynek w wielu krajach, takich jak Japonia. Wstępne badania wykazały, że fosfinotiazol ma zdolność do endosorpcji i transportu w roślinach oraz ma szerokie spektrum działania przeciwko pasożytniczym nicieniom i szkodnikom. Nicienie pasożytnicze roślin szkodzą wielu ważnym uprawom, a właściwości biologiczne, fizyczne i chemiczne fosfinotiazolu są bardzo odpowiednie do stosowania w glebie, dlatego jest to idealny środek do zwalczania nicieni pasożytniczych roślin. Obecnie fosfinotiazol jest jednym z nielicznych nematocydów zarejestrowanych na warzywach w Chinach i ma doskonałą absorpcję wewnętrzną, więc może być stosowany nie tylko do zwalczania nicieni i szkodników powierzchni gleby, ale także do zwalczania roztoczy liściowych i szkodników powierzchni liści. Głównym sposobem działania tiazolidów fosfinowych jest hamowanie acetylocholinoesterazy organizmu docelowego, co wpływa na ekologię nicieni w drugim stadium larwalnym. Tiazol fosfinowy może hamować aktywność, uszkodzenia i wykluwanie się nicieni, a więc może hamować wzrost i rozmnażanie się nicieni.
Fluopiramid
Fluopyramide to fungicyd pirydyloetylobenzamidowy, opracowany i wprowadzony na rynek przez Bayer Cropscience, który jest nadal w okresie patentowym. Fluopyramide ma pewną aktywność nicieniobójczą i został zarejestrowany do zwalczania nicieni korzeniowych w uprawach, a obecnie jest bardziej popularnym nematocydem. Mechanizm jego działania polega na hamowaniu oddychania mitochondrialnego poprzez blokowanie transferu elektronów dehydrogenazy bursztynianowej w łańcuchu oddechowym i hamowaniu kilku etapów cyklu wzrostu bakterii chorobotwórczych w celu osiągnięcia celu zwalczania bakterii chorobotwórczych.
Aktywny składnik fluropyramidu w Chinach jest nadal w okresie patentowym. Spośród jego zgłoszeń patentowych na nicienie, 3 pochodzą od Bayer, a 4 z Chin, które są łączone z biostymulatorami lub różnymi składnikami aktywnymi w celu zwalczania nicieni. W rzeczywistości niektóre składniki aktywne w okresie patentowym mogą być wykorzystane do przeprowadzenia pewnego układu patentowego z wyprzedzeniem, aby przejąć rynek. Takie jak doskonały środek na szkodniki motyli i wciornastki etylopolicydyna, ponad 70% krajowych patentów aplikacyjnych jest składanych przez krajowe przedsiębiorstwa.
Biologiczne pestycydy do zwalczania nicieni
W ostatnich latach biologiczne metody kontroli zastępujące chemiczną kontrolę nicieni guzowatych korzeni zyskały powszechną uwagę w kraju i za granicą. Izolacja i przesiewanie mikroorganizmów o wysokiej zdolności antagonistycznej wobec nicieni guzowatych korzeni to podstawowe warunki kontroli biologicznej. Główne szczepy zgłoszone jako antagonistyczne mikroorganizmy nicieni guzowatych korzeni to Pasteurella, Streptomyces, Pseudomonas, Bacillus i Rhizobium. Myrothecium, Paecilomyces i Trichoderma, jednak niektóre mikroorganizmy miały trudności z wywieraniem antagonistycznego wpływu na nicienie guzowate korzeni z powodu trudności w sztucznej hodowli lub niestabilnego efektu kontroli biologicznej w terenie.
Paecilomyces lavviolaceus jest skutecznym pasożytem jaj nicieni korzeniowych południowych i Cystocystis albicans. Współczynnik pasożytnictwa jaj nicieni korzeniowych południowych wynosi aż 60%~70%. Mechanizm hamowania Paecilomyces lavviolaceus przed nicieniami korzeniowymi polega na tym, że po kontakcie Paecilomyces lavviolaceus z oocystami nicieni liniowych, w lepkim podłożu, grzybnia bakterii biokontroli otacza całe jajo, a koniec grzybni staje się gruby. Powierzchnia skorupy jaja jest uszkodzona z powodu aktywności metabolitów egzogennych i chitynazy grzybowej, a następnie grzyby ją atakują i zastępują. Może również wydzielać toksyny, które zabijają nicienie. Jego główną funkcją jest zabijanie jaj. W Chinach zarejestrowanych jest osiem pestycydów. Obecnie Paecilomyces lilaclavi nie ma w sprzedaży złożonej formy dawkowania, ale jego układ patentowy w Chinach ma patent na mieszanie z innymi insektycydami w celu zwiększenia aktywności użytkowej
Ekstrakt roślinny
Naturalne produkty roślinne można bezpiecznie stosować w walce z nicieniami powodującymi guzy korzeniowe, a wykorzystanie materiałów roślinnych lub substancji nicieniowych wytwarzanych przez rośliny do walki z chorobami wywoływanymi przez nicienie jest bardziej zgodne z wymogami bezpieczeństwa ekologicznego i bezpieczeństwa żywności.
Składniki nicieniowe roślin występują we wszystkich organach rośliny i można je uzyskać przez destylację parową, ekstrakcję organiczną, zbieranie wydzielin korzeniowych itp. Zgodnie z ich właściwościami chemicznymi dzielą się głównie na substancje nielotne o rozpuszczalności w wodzie lub rozpuszczalności organicznej oraz lotne związki organiczne, wśród których większość stanowią substancje nielotne. Składniki nicieniowe wielu roślin można wykorzystać do zwalczania nicieni guzowatych korzeni po prostej ekstrakcji, a odkrycie ekstraktów roślinnych jest stosunkowo proste w porównaniu z nowymi związkami aktywnymi. Jednak chociaż ma działanie owadobójcze, rzeczywisty składnik aktywny i zasada owadobójcza często nie są jasne.
Obecnie głównymi komercyjnymi pestycydami roślinnymi o działaniu zabijającym nicienie są neem, matryna, weratryna, skopolamina, saponina herbaciana itd., które są stosunkowo nieliczne i mogą być stosowane w produkcji roślin hamujących rozwój nicieni poprzez sadzenie międzyplonowe lub towarzyszące.
Chociaż połączenie ekstraktów roślinnych w celu zwalczania nicieni powodujących guzy korzeniowe zapewni lepszy efekt w tej walce, nie zostało ono jeszcze w pełni skomercjalizowane, ale nadal stanowi nowy pomysł na wykorzystanie ekstraktów roślinnych w celu zwalczania nicieni powodujących guzy korzeniowe.
Nawóz bio-organiczny
Kluczem do bioorganicznego nawozu jest to, czy antagonistyczne mikroorganizmy mogą rozmnażać się w glebie lub glebie ryzosferowej. Wyniki pokazują, że stosowanie niektórych materiałów organicznych, takich jak skorupy krewetek i krabów oraz mączka olejowa, może bezpośrednio lub pośrednio poprawić efekt biologicznej kontroli nicienia korzeniowego. Wykorzystanie technologii fermentacji stałej do fermentacji antagonistycznych mikroorganizmów i nawozu organicznego w celu wytworzenia bioorganicznego nawozu jest nową biologiczną metodą kontroli choroby nicienia korzeniowego.
W badaniu zwalczania nicieni roślinnych przy użyciu nawozu bioorganicznego stwierdzono, że antagonistyczne mikroorganizmy zawarte w nawozie bioorganicznym wykazywały dobre działanie kontrolne w stosunku do nicieni guzowatych, zwłaszcza nawóz organiczny uzyskany w wyniku fermentacji antagonistycznych mikroorganizmów i nawóz organiczny uzyskany w wyniku technologii fermentacji stałej.
Jednakże skuteczność zwalczania nicieni guzowatych za pomocą nawozów organicznych ściśle zależy od środowiska i okresu stosowania, a skuteczność ich działania jest znacznie niższa niż w przypadku 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.
Wraz z dużą liczbą odmian pojedynczych upraw (takich jak słodkie ziemniaki, soja itp.) uprawianych w kraju i za granicą, występowanie nicieni staje się coraz poważniejsze, a kontrola nicieni również stoi przed wielkim wyzwaniem. Obecnie większość odmian pestycydów zarejestrowanych w Chinach została opracowana przed latami 80. XX wieku, a nowe związki aktywne są poważnie niewystarczające.
Środki biologiczne mają unikalne zalety w procesie użytkowania, ale nie są tak skuteczne jak środki chemiczne, a ich stosowanie jest ograniczone przez różne czynniki. Poprzez odpowiednie zgłoszenia patentowe można zauważyć, że obecny rozwój nematocydów nadal dotyczy połączenia starych produktów, rozwoju biopestycydów i integracji wody i nawozu.
Czas publikacji: 20-05-2024