Även om växtparasitiska nematoder tillhör nematodriskgruppen, är de inte växtskadegörare, utan växtsjukdomar.
Rotknutnematoden (Meloidogyne) är den mest spridda och skadliga växtparasitiska nematoden i världen. Det uppskattas att mer än 2000 växtarter i världen, inklusive nästan alla odlade grödor, är mycket känsliga för rotknutnematodinfektion. Rotknutnematoder infekterar värdens rotvävnadsceller och bildar tumörer, vilket påverkar absorptionen av vatten och näringsämnen, vilket resulterar i hämmad växttillväxt, dvärgbildning, gulfärgning, vissnande, bladkrullning, fruktdeformering och till och med död för hela växten, vilket resulterar i global skördemängd.
Under senare år har bekämpning av nematodsjukdomar varit i fokus för globala växtskyddsföretag och forskningsinstitut. Sojaböncystnematoden är en viktig orsak till minskad sojabönsproduktion i Brasilien, USA och andra viktiga sojabönsexportländer. För närvarande, även om vissa fysiska metoder eller jordbruksåtgärder har tillämpats för att bekämpa nematodsjukdomar, såsom: screening av resistenta sorter, användning av resistenta grundstammar, växtföljd, jordförbättring etc., är de viktigaste bekämpningsmetoderna fortfarande kemisk bekämpning eller biologisk bekämpning.
Mekanism för rot-övergångsverkan
Rotknutnematodens livshistoria består av ägg, larv från första stadiet, larv från andra stadiet, larv från tredje stadiet, larv från fjärde stadiet och vuxen. Larven är liten maskliknande, vuxen är heteromorf, hanen är linjär och honan är päronformad. Larver från andra stadiet kan migrera i vattnet i jordporerna, söka efter värdväxtens rot genom huvudets känsliga alleler, invadera värdväxten genom att tränga igenom epidermis från värdrotens förlängningsområde och sedan färdas genom det intercellulära utrymmet, röra sig till rotspetsen och nå rotens meristem. Efter att larver från andra stadiet nått rotspetsens meristem rör sig larverna tillbaka i riktning mot kärlknippet och nådde xylemets utvecklingsområde. Här tränger larver från andra stadiet igenom värdcellerna med en oral nål och injicerar matstrupskörtelsekret i värdrotcellerna. Auxin och olika enzymer som finns i matstrupens körtelsekret kan få värdceller att mutera till "jätteceller" med flerkärniga kärnor, rika på suborganeller och kraftig metabolism. De kortikala cellerna runt jättecellerna förökar sig, växer över och sväller under påverkan av jättecellerna, vilket bildar de typiska symptomen på rotknölar på rotytan. Andra stadiets larver använder jätteceller som födointag för att absorbera näringsämnen och vatten och rör sig inte. Under lämpliga förhållanden kan andra stadiets larver få värden att producera jätteceller 24 timmar efter infektion och utvecklas till vuxna maskar efter tre ruggningar under de följande 20 dagarna. Därefter rör hanarna sig och lämnar rötterna, honorna förblir stationära och fortsätter att utvecklas och börjar lägga ägg efter cirka 28 dagar. När temperaturen är över 10 ℃ kläcks äggen i rotknölen, första stadiets larver i äggen, andra stadiets larver borrar sig ut ur äggen och lämnar värden till jorden igen för infektion.
Rotknutnematoder har ett brett spektrum av värddjur, vilka kan vara parasitiska på mer än 3 000 typer av värddjur, såsom grönsaker, livsmedelsgrödor, handelsgrödor, fruktträd, prydnadsväxter och ogräs. Rötterna på grönsaker som drabbats av rotknutnematoder bildar först knölar av olika storlekar, vilka är mjölkvita i början och ljusbruna i senare skede. Efter infektion med rotknutnematoden var plantorna i marken korta, grenarna och bladen var förtvinade eller gulnade, tillväxten var hämmad, bladfärgen var ljus och tillväxten hos de allvarligt sjuka plantorna var svag, plantorna vissnade i torka och hela plantan dog allvarligt. Dessutom underlättade regleringen av försvarssvar, hämningseffekt och vävnadsmekaniska skador orsakade av rotknutnematoder på grödor också invasionen av jordburna patogener såsom fusariumvissne och rotrötabakterier, vilket bildar komplexa sjukdomar och orsakar större förluster.
Förebyggande och kontrollåtgärder
Traditionella linjedödande medel kan delas in i gasningsmedel och icke-gasningsmedel beroende på olika användningsmetoder.
Fumigant
Det inkluderar halogenerade kolväten och isotiocyanater, och icke-fumiganter inkluderar organofosfor och karbamater. Bland de insekticider som för närvarande är registrerade i Kina brommetan (ett ozonnedbrytande ämne som gradvis förbjuds) och klorpikrin halogenerade kolväteföreningar, vilka kan hämma proteinsyntesen och biokemiska reaktioner under respiration av rotknutnematoder. De två fumiganterna är metylisotiocyanat, som kan bryta ner och frigöra metylisotiocyanat och andra småmolekylära föreningar i jorden. Metylisotiocyanat kan komma in i rotknutnematodens kropp och binda till syrebäraren globulin, vilket hämmar rotknutnematodens respiration för att uppnå en dödlig effekt. Dessutom har sulfurylfluorid och kalciumcyanamid också registrerats som fumiganter för bekämpning av rotknutnematoder i Kina.
Det finns också vissa halogenerade kolvätefumiganter som inte är registrerade i Kina, såsom 1,3-diklorpropylen, jodmetan etc., vilka är registrerade i vissa länder i Europa och USA som ersättning för brommetan.
Icke-fumigant
Inklusive organofosfor och karbamater. Bland de icke-gasade lineicider som är registrerade i vårt land tillhör fosfintiazolium, metanofos, foxifos och klorpyrifos organofosfor, medan karboxanil, aldikarb och karboxanilbutatiokarb tillhör karbamat. Icke-gasade nematocider stör nervsystemets funktion hos rotknutnematoder genom att binda till acetylkolinesteras i rotknutnematodernas synapser. De dödar vanligtvis inte rotknutnematoderna, utan gör bara att rotknutnematoderna förlorar sin förmåga att lokalisera värden och infektera, så de kallas ofta för "nematodförlamare". Traditionella icke-gasade nematocider är mycket giftiga nervgift, som har samma verkningsmekanism på ryggradsdjur och leddjur som nematoder. Därför har världens största utvecklade länder, under begränsningar av miljömässiga och sociala faktorer, minskat eller stoppat utvecklingen av organofosfor- och karbamatinsekticider och övergått till utveckling av några nya högeffektiva och lågtoxiska insekticider. På senare år har bland de nya icke-karbamat-/organofosforinsekticider som har fått EPA-registrering spiralatetyl (registrerat 2010), difluorsulfon (registrerat 2014) och fluopyramid (registrerat 2015) hänförts till de nya icke-karbamat-/organofosforinsekticider som har fått EPA-registrering.
Men på grund av den höga toxiciteten och förbudet mot organofosforbekämpningsmedel finns det faktiskt inte många nematodmedel tillgängliga nu. 371 nematodmedel registrerades i Kina, varav 161 var abamektin som aktiv ingrediens och 158 var tiazofos som aktiv ingrediens. Dessa två aktiva ingredienser var de viktigaste komponenterna för nematodbekämpning i Kina.
För närvarande finns det inte många nya nematocider, bland vilka fluorensulfoxid, spiroxid, difluorsulfon och fluopyramid är ledande. Dessutom har Penicillium paraclavidum och Bacillus thuringiensis HAN055, registrerade av Kono, också en stark marknadspotential när det gäller biopesticider.
Globalt patent för bekämpning av sojabönsrotknutnematoder
Sojabönsrotknutnematod är en av de främsta orsakerna till minskad sojabönsavkastning i stora sojabönsexportländer, särskilt USA och Brasilien.
Totalt 4287 växtskyddspatent relaterade till sojabönsrotknölnematoder har lämnats in världen över under det senaste decenniet. Världens största patentansökningar för sojabönsrotknölnematoder har huvudsakligen gjorts i regioner och länder. Det första området är European Bureau, det andra är Kina och USA, medan det allvarligaste området för sojabönsrotknölnematod, Brasilien, endast har 145 patentansökningar. Och de flesta av dem kommer från multinationella företag.
För närvarande är abamektin och fosfintiazol de viktigaste bekämpningsmedlen för rotnematoder i Kina. Och den patenterade produkten fluopyramid har också börjat lanseras.
Avermektin
År 1981 introducerades abamektin på marknaden som ett medel mot tarmparasiter hos däggdjur, och 1985 som ett bekämpningsmedel. Avermektin är ett av de mest använda insektsmedlen idag.
Fosfintiazat
Fosfintiazol är en ny, effektiv och bredspektrum icke-fumigerad organofosforinsekticid utvecklad av Ishihara Company i Japan, och har släppts ut på marknaden i många länder, bland annat Japan. Preliminära studier har visat att fosfintiazolium har endosorption och transport i växter och har bredspektrumaktivitet mot parasitiska nematoder och skadedjur. Växtparasitiska nematoder skadar många viktiga grödor, och de biologiska, fysikaliska och kemiska egenskaperna hos fosfintiazol är mycket lämpliga för jordapplicering, så det är ett idealiskt medel för att bekämpa växtparasitiska nematoder. För närvarande är fosfintiazolium en av de få nematociderna som är registrerade på grönsaker i Kina, och den har utmärkt intern absorption, så den kan inte bara användas för att bekämpa nematoder och jordyteskadegörare, utan också för att bekämpa bladkvalster och bladyteskadegörare. Fosfintiazolidernas huvudsakliga verkningsmekanism är att hämma acetylkolinesteras hos målorganismen, vilket påverkar ekologin hos nematoder i larvstadiets andra. Fosfintiazol kan hämma aktiviteten, skadorna och kläckningen hos nematoder, så det kan hämma tillväxten och reproduktionen av nematoder.
Fluopyramid
Fluopyramid är ett pyridyletylbensamid-fungicidmedel, utvecklat och kommersialiserat av Bayer Cropscience, som fortfarande är under patentperioden. Fluopyramid har viss nematicid aktivitet och har registrerats för bekämpning av rotknutnematoder i grödor och är för närvarande ett mer populärt nematicidmedel. Dess verkningsmekanism är att hämma mitokondriell respiration genom att blockera elektronöverföringen av bärnstenssyradehydrogenas i andningskedjan och hämma flera steg i tillväxtcykeln för patogena bakterier för att uppnå syftet att kontrollera patogena bakterier.
Den aktiva substansen i fluropyramid är fortfarande under patentperioden i Kina. Av dess patentansökningar för nematoder är 3 från Bayer och 4 från Kina, vilka kombineras med biostimulanter eller andra aktiva ingredienser för att bekämpa nematoder. Faktum är att vissa aktiva ingredienser inom patentperioden kan användas för att genomföra patentlayout i förväg för att ta över marknaden. Såsom utmärkta lepidoptera-skadegörare och tripsmedlet etylpolycidin, söks mer än 70 % av de inhemska patentansökningarna av inhemska företag.
Biologiska bekämpningsmedel för nematodbekämpning
Under senare år har biologiska bekämpningsmetoder som ersätter kemisk bekämpning av rotknutnematoder fått stor uppmärksamhet både hemma och utomlands. Isolering och screening av mikroorganismer med hög antagonistisk förmåga mot rotknutnematoder är de primära förutsättningarna för biologisk bekämpning. De huvudsakliga stammarna som rapporterats på antagonistiska mikroorganismer av rotknutnematoder var Pasteurella, Streptomyces, Pseudomonas, Bacillus och Rhizobium, Myrothecium, Paecilomyces och Trichoderma. Vissa mikroorganismer hade dock svårt att utöva sina antagonistiska effekter på rotknutnematoder på grund av svårigheter med artificiell odling eller instabil biologisk bekämpningseffekt i fält.
Paecilomyces lavviolaceus är en effektiv parasit på äggen från den södra rotnodnematoden och Cystocystis albicans. Parasitfrekvensen för äggen från den södra rotnodnematoden är så hög som 60%~70%. Hämningsmekanismen för Paecilomyces lavviolaceus mot rotnodnematoder är att efter Paecilomyces lavviolaceus kontakt med linjemaskens oocyster, i det viskösa substratet, omger myceliet från biokontrollbakterier hela ägget, och änden av myceliet blir tjockare. Ytan på äggskalet bryts på grund av aktiviteten av exogena metaboliter och svampkitinas, och sedan invaderar svampar och ersätter det. Det kan också utsöndra toxiner som dödar nematoder. Dess huvudsakliga funktion är att döda ägg. Det finns åtta bekämpningsmedelsregistreringar i Kina. För närvarande har Paecilomyces lilaclavi ingen beredningsform för försäljning, men dess patent i Kina har ett patent för blandning med andra insekticider för att öka användningsaktiviteten.
Växtextrakt
Naturliga växtprodukter kan säkert användas för bekämpning av rotknutnematoder, och användningen av växtmaterial eller nematoida ämnen som produceras av växter för att bekämpa rotknutnematodsjukdomar är mer i linje med kraven på ekologisk säkerhet och livsmedelssäkerhet.
Nematoida komponenter i växter finns i alla växtorgan och kan erhållas genom ångdestillation, organisk extraktion, insamling av rotsekret etc. Beroende på deras kemiska egenskaper delas de huvudsakligen in i icke-flyktiga ämnen med vattenlöslighet eller organisk löslighet och flyktiga organiska föreningar, bland vilka icke-flyktiga ämnen står för majoriteten. De nematoida komponenterna i många växter kan användas för bekämpning av rotknutnematoder efter enkel extraktion, och upptäckten av växtextrakt är relativt enkel jämfört med nya aktiva föreningar. Även om det har insekticid effekt är den verkliga aktiva ingrediensen och insekticidprincipen ofta oklar.
För närvarande är neem, matrine, veratrin, skopolamin, tesaponin och så vidare de viktigaste kommersiella växtbekämpningsmedlen med nematoddödande aktivitet, vilka är relativt få, och kan användas vid produktion av nematodhämmande växter genom samplantering eller åtföljande.
Även om kombinationen av växtextrakt för att bekämpa rotknutnematoder kommer att ha en bättre effekt på nematodbekämpning, har den inte kommersialiserats fullt ut i nuvarande skede, men den ger fortfarande en ny idé för växtextrakt för att bekämpa rotknutnematoder.
Bioorganisk gödselmedel
Nyckeln till bioorganisk gödsel är huruvida de antagonistiska mikroorganismerna kan föröka sig i jorden eller jordstocken. Resultaten visar att applicering av vissa organiska material som räk- och krabbskal och oljemjöl direkt eller indirekt kan förbättra den biologiska bekämpningseffekten av rotknutnematoder. Att använda fast fermenteringsteknik för att fermentera antagonistiska mikroorganismer och organiskt gödselmedel för att producera bioorganiskt gödselmedel är en ny biologisk bekämpningsmetod för att bekämpa rotknutnematodsjukdom.
I studien av bekämpning av vegetabiliska nematoder med bioorganisk gödsel fann man att de antagonistiska mikroorganismerna i bioorganisk gödsel hade en god bekämpningseffekt på rotknutnematoder, särskilt organiskt gödselmedel som framställts genom fermentering av antagonistiska mikroorganismer och organiskt gödselmedel genom fast fermenteringsteknik.
Bekämpningseffekten av organiskt gödselmedel på rotknutnematoder har dock ett starkt samband med miljön och användningsperioden, och dess bekämpningseffektivitet är betydligt lägre än för traditionella bekämpningsmedel, och det är svårt att kommersialisera.
Som en del av bekämpningen av läkemedel och gödselmedel är det dock möjligt att bekämpa nematoder genom att tillsätta kemiska bekämpningsmedel och integrera vatten och gödselmedel.
Med det stora antalet enskilda grödor (som sötpotatis, sojabönor etc.) som odlas både hemma och utomlands blir förekomsten av nematoder allt allvarligare, och bekämpningen av nematoder står också inför en stor utmaning. För närvarande utvecklades de flesta bekämpningsmedelssorter som är registrerade i Kina före 1980-talet, och de nya aktiva föreningarna är allvarligt otillräckliga.
Biologiska agens har unika fördelar i användningsprocessen, men de är inte lika effektiva som kemiska agens, och deras användning begränsas av olika faktorer. Genom relevanta patentansökningar kan man se att den nuvarande utvecklingen av nematocider fortfarande handlar om kombinationen av gamla produkter, utvecklingen av biopesticider och integrationen av vatten och gödningsmedel.
Publiceringstid: 20 maj 2024