Selvom planteparasitiske nematoder tilhører nematodefaregruppen, er de ikke planteskadegørere, men plantesygdomme.
Rodknudenematoden (Meloidogyne) er den mest udbredte og skadelige planteparasitære nematode i verden. Det anslås, at mere end 2000 plantearter i verden, inklusive næsten alle dyrkede afgrøder, er meget følsomme over for rodknudenematodeinfektion. Rodknudenematoder inficerer værtens rodvævsceller og danner tumorer, hvilket påvirker optagelsen af vand og næringsstoffer, hvilket resulterer i hæmmet plantevækst, dværgdannelse, gulning, visnen, bladkrøller, frugtdeformitet og endda død af hele planten, hvilket resulterer i global afgrødereduktion.
I de senere år har bekæmpelse af nematoder været i fokus for globale plantebeskyttelsesvirksomheder og forskningsinstitutter. Sojabønnecystenematoden er en vigtig årsag til reduktionen i sojabønneproduktionen i Brasilien, USA og andre vigtige sojabønneeksportlande. Selvom nogle fysiske metoder eller landbrugsmæssige foranstaltninger er blevet anvendt til bekæmpelse af nematoder, såsom: screening af resistente sorter, brug af resistente grundstammer, sædskifte, jordforbedring osv., er de vigtigste bekæmpelsesmetoder stadig kemisk eller biologisk bekæmpelse.
Mekanisme for rodforbindelsesvirkning
Rodknudenematodens livsforløb består af æg, larve i første stadie, larve i andet stadie, larve i tredje stadie, larve i fjerde stadie og en voksen. Larven er lille, ormelignende, den voksne er heteromorf, hannen er lineær, og hunnen er pæreformet. Larver i andet stadie kan migrere i jordens vandporer, søge efter værtsplantens rod gennem hovedets følsomme alleler, invadere værtplanten ved at gennembore epidermis fra værtsrodens forlængelsesområde og derefter bevæge sig gennem det intercellulære rum, bevæge sig til rodspidsen og nå rodens meristem. Efter at larver i andet stadie har nået rodspidsens meristem, bevæger larverne sig tilbage i retning af karbundtet og når xylemens udviklingsområde. Her gennemborer larver i andet stadie værtscellerne med en oral nål og injicerer øsofaguskirtelsekreter i værtsrodcellerne. Auxin og forskellige enzymer indeholdt i spiserørskirtlesekreter kan få værtsceller til at mutere til "kæmpeceller" med flerkernede kerner, rige på suborganeller og kraftig metabolisme. De kortikale celler omkring kæmpecellerne formerer sig, vokser over og svulmer op under påvirkning af kæmpeceller, hvilket danner de typiske symptomer på rodknolde på rodoverfladen. Andet stadiums larver bruger kæmpeceller som fødesteder til at absorbere næringsstoffer og vand og bevæger sig ikke. Under egnede forhold kan andet stadiums larver få værten til at producere kæmpeceller 24 timer efter infektion og udvikle sig til voksne orme efter tre fældninger i de følgende 20 dage. Derefter bevæger hannerne sig og forlader rødderne, hunnerne forbliver stationære og fortsætter med at udvikle sig og begynder at lægge æg omkring 28 dage. Når temperaturen er over 10 ℃, klækkes æggene i rodknolden, hvorefter første stadiums larver lægger æggene, andet stadiums larver borer sig ud af æggene og forlader værten og ud i jorden igen for at blive smittet.
Rodknudenematoder har en bred vifte af værter, som kan være parasitiske på mere end 3000 slags værter, såsom grøntsager, fødevareafgrøder, salgsafgrøder, frugttræer, prydplanter og ukrudt. Rødderne på grøntsager, der er påvirket af rodknudenematoder, danner først knuder i forskellige størrelser, som er mælkehvide i begyndelsen og lysebrune i det senere stadie. Efter infektion med rodknudenematoden var planterne i jorden korte, grenene og bladene var atrofierede eller gulnede, væksten var hæmmet, bladfarven var lys, og væksten hos de alvorligt syge planter var svag, planterne var visne i tørke, og hele planten døde alvorligt. Derudover lettede reguleringen af forsvarsrespons, hæmningseffekt og vævsmekaniske skader forårsaget af rodknudenematoder på afgrøder også invasionen af jordbårne patogener såsom fusariumvisnesyge og rodrotbakterier, hvilket danner komplekse sygdomme og forårsager større tab.
Forebyggelses- og kontrolforanstaltninger
Traditionelle linecider kan opdeles i fumiganter og ikke-fumiganter i henhold til forskellige anvendelsesmetoder.
Fumigant
Det omfatter halogenerede kulbrinter og isothiocyanater, og ikke-fumiganter omfatter organofosfor og carbamater. Blandt de insekticider, der i øjeblikket er registreret i Kina, er brommethan (et ozonnedbrydende stof, som gradvist forbydes) og chloropicrin halogenerede kulbrinteforbindelser, som kan hæmme proteinsyntesen og de biokemiske reaktioner under respiration af rodknudenematoder. De to fumiganter er methylisothiocyanat, som kan nedbryde og frigive methylisothiocyanat og andre småmolekylære forbindelser i jorden. Methylisothiocyanat kan trænge ind i rodknudenematodens krop og binde sig til iltbærerglobulinet, hvorved rodknudenematodens respiration hæmmes og opnås en dødelig effekt. Derudover er sulfurylfluorid og calciumcyanamid også blevet registreret som fumiganter til bekæmpelse af rodknudenematoder i Kina.
Der findes også nogle halogenerede kulbrinte-fumiganter, der ikke er registreret i Kina, såsom 1,3-dichlorpropylen, iodmethan osv., som er registreret i nogle lande i Europa og USA som erstatninger for brommethan.
Ikke-fumigant
Herunder organofosfor og carbamater. Blandt de ikke-gasede lineicider, der er registreret i vores land, tilhører fosfinthiazolium, methanofos, phoxiphos og chlorpyrifos organofosfor, mens carboxanil, aldicarb og carboxanilbutathiocarb tilhører carbamat. Ikke-gasede nematocider forstyrrer nervesystemets funktion hos rodknudenematoder ved at binde sig til acetylcholinesterase i synapserne hos rodknudenematoder. De dræber normalt ikke rodknudenematoderne, men får kun rodknudenematoderne til at miste deres evne til at lokalisere værten og inficere, så de omtales ofte som "nematodelammende midler". Traditionelle ikke-gasede nematocider er meget giftige nervegifte, der har samme virkningsmekanisme på hvirveldyr og leddyr som nematoder. Derfor har verdens største udviklede lande, under begrænsninger fra miljømæssige og sociale faktorer, reduceret eller stoppet udviklingen af organofosfor- og carbamatinsekticider og i stedet vendt sig mod udviklingen af nogle nye højeffektive og lavtoksicitetsinsekticider. I de senere år er spiralatethyl (registreret i 2010), difluorsulfon (registreret i 2014) og fluopyramid (registreret i 2015) blandt de nye ikke-carbamat/organofosforinsekticider, der har opnået EPA-registrering.
Men faktisk er der ikke mange nematocider tilgængelige på grund af den høje toksicitet og forbuddet mod organofosforpesticider i øjeblikket. 371 nematocider blev registreret i Kina, hvoraf 161 var abamectin-aktiv ingrediens og 158 var thiazophos-aktiv ingrediens. Disse to aktive ingredienser var de vigtigste komponenter til nematodebekæmpelse i Kina.
Der findes i øjeblikket ikke mange nye nematocider, hvoraf fluorensulfoxid, spiroxid, difluorsulfon og fluopyramid er de førende. Derudover har Penicillium paraclavidum og Bacillus thuringiensis HAN055, der er registreret af Kono, også et stærkt markedspotentiale inden for biopesticider.
Globalt patent for bekæmpelse af sojabønne-rodknude-nematoder
Sojabønne-rodknudenematoden er en af hovedårsagerne til reduceret sojabønneudbytte i store sojabønne-eksportlande, især USA og Brasilien.
I alt 4287 plantebeskyttelsespatenter relateret til sojabønne-rodknude-nematoder er blevet indgivet på verdensplan i løbet af det seneste årti. Verdens største sojabønne-rodknude-nematode har primært søgt patent i regioner og lande. Det første er Det Europæiske Bureau, det andet er Kina og USA, mens det mest alvorlige område for sojabønne-rodknude-nematoder, Brasilien, kun har 145 patentansøgninger. Og de fleste af dem kommer fra multinationale virksomheder.
I øjeblikket er abamectin og fosfinthiazol de vigtigste bekæmpelsesmidler mod rodnematoder i Kina. Og det patenterede produkt fluopyramid er også begyndt at blive markedsført.
Avermectin
I 1981 blev abamectin introduceret på markedet som et middel mod tarmparasitter hos pattedyr, og i 1985 som et pesticid. Avermectin er et af de mest anvendte insekticider i dag.
Fosfinthiazat
Fosfinthiazol er et nyt, effektivt og bredspektret ikke-fumigeret organofosforinsekticid udviklet af Ishihara Company i Japan, og som er blevet markedsført i mange lande, herunder Japan. Foreløbige undersøgelser har vist, at fosfinthiazolium har endosorption og transport i planter og har bredspektret aktivitet mod parasitiske nematoder og skadedyr. Planteparasitiske nematoder skader mange vigtige afgrøder, og de biologiske, fysiske og kemiske egenskaber ved fosfinthiazol er meget velegnede til jordbrug, så det er et ideelt middel til at bekæmpe planteparasitiske nematoder. I øjeblikket er fosfinthiazolium et af de eneste nematocider, der er registreret på grøntsager i Kina, og det har fremragende intern absorption, så det ikke kun kan bruges til at bekæmpe nematoder og jordoverfladeskadedyr, men også til at bekæmpe bladmider og bladoverfladeskadedyr. Fosfinthiazoliders primære virkningsmekanisme er at hæmme acetylcholinesterasen hos målorganismen, hvilket påvirker økologien hos nematoder i larvestadiet 2. Fosfinthiazol kan hæmme aktiviteten, skaden og klækningen af nematoder, så det kan hæmme væksten og reproduktionen af nematoder.
Fluopyramid
Fluopyramid er et pyridylethylbenzamid-fungicid, udviklet og kommercialiseret af Bayer Cropscience, som stadig er i patentperioden. Fluopyramid har en vis nematicid aktivitet og er blevet registreret til bekæmpelse af rodknudenematoder i afgrøder og er i øjeblikket et mere populært nematicid. Virkningsmekanismen er at hæmme mitokondrieånding ved at blokere elektronoverførslen af ravsyredehydrogenase i respirationskæden og hæmme flere stadier af vækstcyklussen for patogene bakterier for at opnå formålet med at bekæmpe patogene bakterier.
Det aktive stof i fluropyramid er stadig i patentperioden i Kina. Af dets patentansøgninger inden for nematoder er 3 fra Bayer og 4 fra Kina, som kombineres med biostimulanter eller forskellige aktive ingredienser for at bekæmpe nematoder. Faktisk kan nogle aktive ingredienser inden for patentperioden bruges til at udføre en patentplanlægning på forhånd for at gribe markedet. Såsom fremragende lepidoptera-skadedyr og tripsmidlet ethylpolycidin, er mere end 70% af de indenlandske patentansøgninger ansøgt af indenlandske virksomheder.
Biologiske pesticider til nematodebekæmpelse
I de senere år har biologiske bekæmpelsesmetoder, der erstatter kemisk bekæmpelse af rodknudenematoder, fået udbredt opmærksomhed i ind- og udland. Isolering og screening af mikroorganismer med høj antagonistisk evne mod rodknudenematoder er de primære betingelser for biologisk bekæmpelse. De vigtigste stammer, der er rapporteret om antagonistiske mikroorganismer af rodknudenematoder, var Pasteurella, Streptomyces, Pseudomonas, Bacillus og Rhizobium, Myrothecium, Paecilomyces og Trichoderma. Nogle mikroorganismer havde dog svært ved at udøve deres antagonistiske virkning på rodknudenematoder på grund af vanskeligheder med kunstig dyrkning eller ustabil biologisk bekæmpelseseffekt i marken.
Paecilomyces lavviolaceus er en effektiv parasit på æggene fra den sydlige rodknudenematode og Cystocystis albicans. Parasitraten for æggene fra den sydlige rodknudenematode er så høj som 60%~70%. Paecilomyces lavviolaceus' hæmningsmekanisme mod rodknudenematoder er, at efter Paecilomyces lavviolaceus' kontakt med linjeorm-oocyster, omgiver myceliet af biokontrolbakterier hele ægget i det viskose substrat, og enden af myceliet bliver tyk. Overfladen af æggeskallen brydes på grund af aktiviteten af eksogene metabolitter og svampechitinase, og derefter invaderer svampe og erstatter det. Det kan også udskille toksiner, der dræber nematoder. Dets hovedfunktion er at dræbe æg. Der er otte pesticidregistreringer i Kina. I øjeblikket har Paecilomyces lilaclavi ikke en sammensat doseringsform til salg, men dens patent i Kina har et patent på blanding med andre insekticider for at øge brugsaktiviteten.
Planteekstrakt
Naturlige planteprodukter kan sikkert anvendes til bekæmpelse af rodknoldnematoder, og brugen af plantematerialer eller nematoidale stoffer produceret af planter til at bekæmpe rodknoldnematodesygdomme er mere i overensstemmelse med kravene til økologisk sikkerhed og fødevaresikkerhed.
Nematode komponenter i planter findes i alle plantens organer og kan udvindes ved dampdestillation, organisk ekstraktion, opsamling af rodesekreter osv. I henhold til deres kemiske egenskaber er de hovedsageligt opdelt i ikke-flygtige stoffer med vandopløselighed eller organisk opløselighed og flygtige organiske forbindelser, hvoraf ikke-flygtige stoffer udgør størstedelen. De nematode komponenter i mange planter kan bruges til bekæmpelse af rodknudenematoder efter simpel ekstraktion, og opdagelsen af planteekstrakter er relativt enkel sammenlignet med nye aktive forbindelser. Selvom det har en insekticid virkning, er den virkelige aktive ingrediens og det insekticidprincip ofte ikke klare.
I øjeblikket er neem, matrine, veratrine, scopolamine, tesaponin og så videre de vigtigste kommercielle plantepesticider med nematodedræbende aktivitet, som er relativt få, og som kan bruges i produktionen af nematodehæmmende planter ved interplantning eller ledsagende.
Selvom kombinationen af planteekstrakter til bekæmpelse af rodknudenematoder vil have en bedre effekt på nematodebekæmpelsen, er den ikke blevet fuldt kommercialiseret på nuværende tidspunkt, men den giver stadig en ny idé til planteekstrakter til bekæmpelse af rodknudenematoder.
Bioorganisk gødning
Nøglen til bioorganisk gødning er, om de antagonistiske mikroorganismer kan formere sig i jorden eller jordroden. Resultaterne viser, at anvendelsen af visse organiske materialer såsom reje- og krabbeskaller og oliemel direkte eller indirekte kan forbedre den biologiske bekæmpelseseffekt af rodknudenematoder. Brugen af fast fermenteringsteknologi til at fermentere antagonistiske mikroorganismer og organisk gødning for at producere bioorganisk gødning er en ny biologisk bekæmpelsesmetode til at bekæmpe rodknudenematodesygdom.
I undersøgelsen af bekæmpelse af grøntsagsnematoder med bioorganisk gødning blev det konstateret, at de antagonistiske mikroorganismer i bioorganisk gødning havde en god bekæmpelseseffekt på rodknudenematoder, især den organiske gødning fremstillet ved fermentering af antagonistiske mikroorganismer og organisk gødning gennem fast fermenteringsteknologi.
Imidlertid har den bekæmpende effekt af organisk gødning på rodknudenematoder en stærk sammenhæng med miljøet og brugsperioden, og dens bekæmpelseseffektivitet er langt mindre end traditionelle pesticiders, og den er vanskelig at kommercialisere.
Som en del af bekæmpelsen af lægemidler og gødning er det dog muligt at bekæmpe nematoder ved at tilsætte kemiske pesticider og integrere vand og gødning.
Med det store antal enkeltafgrødesorter (såsom sød kartoffel, sojabønne osv.), der dyrkes i ind- og udland, bliver forekomsten af nematoder mere og mere alvorlig, og bekæmpelsen af nematoder står også over for en stor udfordring. I øjeblikket blev de fleste af de pesticidsorter, der er registreret i Kina, udviklet før 1980'erne, og de nye aktive forbindelser er alvorligt utilstrækkelige.
Biologiske agenser har unikke fordele i brugsprocessen, men de er ikke lige så effektive som kemiske agenser, og deres anvendelse er begrænset af forskellige faktorer. Gennem de relevante patentansøgninger kan det ses, at den nuværende udvikling af nematocider stadig drejer sig om kombinationen af gamle produkter, udviklingen af biopesticider og integrationen af vand og gødning.
Udsendelsestidspunkt: 20. maj 2024