Хоча рослинні паразитичні нематоди належать до нематодної небезпеки, вони не є шкідниками рослин, а хворобами рослин.
Галлова нематода (Meloidogyne) є найпоширенішою та найшкідливішою рослинною паразитичною нематодою у світі. За оцінками, понад 2000 видів рослин у світі, включаючи майже всі культивовані культури, дуже чутливі до зараження галловою нематодою. Галлові нематоди інфікують клітини тканин кореня хазяїна, утворюючи пухлини, впливаючи на поглинання води та поживних речовин, що призводить до затримки росту рослин, карликовості, пожовтіння, в'янення, кучерявості листя, деформації плодів і навіть загибелі всієї рослини, що призводить до глобального скорочення врожаю.
В останні роки боротьба з нематодами була в центрі уваги світових компаній із захисту рослин та дослідницьких інститутів. Соєва цистоподібна нематода є важливою причиною скорочення виробництва сої в Бразилії, Сполучених Штатах та інших важливих країнах-експортерах сої. Наразі, хоча для боротьби з нематодами застосовуються деякі фізичні методи або сільськогосподарські заходи, такі як: скринінг стійких сортів, використання стійких підщеп, сівозміна, покращення ґрунту тощо, найважливішими методами боротьби все ще залишаються хімічний або біологічний контроль.
Механізм дії на кореневому з'єднанні
Життєвий цикл галової нематоди складається з яйця, личинки першого віку, личинки другого віку, личинки третього віку, личинки четвертого віку та дорослої особини. Личинка дрібна червоподібна, доросла особина гетероморфна, самець лінійної форми, а самка грушоподібної форми. Личинки другого віку можуть мігрувати у воді ґрунтових пор, шукати корінь рослини-господаря через чутливі алелі головки, вторгатися в рослину-господаря, проколюючи епідерміс з області видовження кореня-господаря, а потім подорожувати через міжклітинний простір, рухатися до кінчика кореня та досягати його меристеми. Після того, як личинки другого віку досягли меристеми кінчика кореня, личинки повертаються в напрямку судинного пучка та досягають зони розвитку ксилеми. Тут личинки другого віку проколюють клітини господаря ротовою голкою та впорскують секрети стравохідних залоз у клітини кореня-господаря. Ауксин та різні ферменти, що містяться в секретах стравохідних залоз, можуть спонукати клітини хазяїна мутувати на «гігантські клітини» з багатоядерними ядрами, багатими на суборганели та активним метаболізмом. Коркові клітини навколо гігантських клітин розмножуються, розростаються та набухають під впливом гігантських клітин, утворюючи типові симптоми кореневих вузликів на поверхні кореня. Личинки другого віку використовують гігантські клітини як точки живлення для поглинання поживних речовин та води і не рухаються. За відповідних умов личинки другого віку можуть спонукати хазяїна до вироблення гігантських клітин через 24 години після зараження та розвиватися у дорослих черв'яків після трьох линянь протягом наступних 20 днів. Після цього самці рухаються та залишають коріння, самки залишаються нерухомими та продовжують розвиватися, починаючи відкладати яйця приблизно через 28 днів. Коли температура вище 10 ℃, яйця вилуплюються в кореневих вузликах, личинки першого віку залишаються в яйцях, личинки другого віку висвердлюються з яєць, залишаючи хазяїна в ґрунті та знову заражаючись.
Галсові нематоди мають широкий спектр господарів, які можуть паразитувати на понад 3000 видах господарів, таких як овочеві, продовольчі культури, товарні культури, фруктові дерева, декоративні рослини та бур'яни. Коріння овочів, уражених галсовими нематодами, спочатку утворює бульбочки різного розміру, які спочатку молочно-білі, а на пізнішій стадії – блідо-коричневі. Після зараження галсовою нематодою рослини в ґрунті були короткими, гілки та листя атрофувалися або жовтіли, ріст затримувався, колір листя був світлим, а ріст тяжко хворих рослин був слабким, рослини в'яли від посухи, і вся рослина гинула у важкій формі. Крім того, регуляція захисної реакції, гальмівний ефект та механічне пошкодження тканин, спричинені галсовими нематодами на сільськогосподарських культурах, також сприяли вторгненню ґрунтових патогенів, таких як фузаріозне в'янення та бактерії кореневої гнилі, що призводило до складних захворювань та спричиняло більші втрати.
Заходи профілактики та контролю
Традиційні лінециди можна розділити на фуміганти та нефуміганти відповідно до різних способів використання.
Фумігант
Він включає галогеновані вуглеводні та ізотіоціанати, а нефуміганти включають фосфорорганічні сполуки та карбамати. Наразі серед інсектицидів, зареєстрованих у Китаї, бромметан (речовина, що руйнує озоновий шар, яку поступово забороняють) та хлорпікрин – це галогеновані вуглеводневі сполуки, які можуть пригнічувати синтез білка та біохімічні реакції під час дихання галових нематод. Двома фумігантами є метилізотіоціанат, який може розкладатися та вивільняти метилізотіоціанат та інші низькомолекулярні сполуки в ґрунті. Метилізотіоціанат може проникати в організм галової нематоди та зв'язуватися з глобуліном-переносником кисню, тим самим пригнічуючи дихання галової нематоди та досягаючи летального ефекту. Крім того, сульфурилфторид та ціанамід кальцію також зареєстровані як фуміганти для боротьби з галовими нематодами в Китаї.
Також існують деякі галогеновані вуглеводневі фуміганти, які не зареєстровані в Китаї, такі як 1,3-дихлорпропілен, йодметан тощо, які зареєстровані в деяких країнах Європи та Сполучених Штатах як замінники бромметану.
Не фумігантний
Включаючи фосфорорганічні та карбамати. Серед нефумігованих лініцидів, зареєстрованих у нашій країні, фосфінтіазолій, метанофос, фоксифос та хлорпірифос належать до фосфорорганічних, тоді як карбоксаніл, альдикарб та карбоксанілбутатіокарб належать до карбаматів. Нефуміговані нематоциди порушують функцію нервової системи галових нематод, зв'язуючись з ацетилхолінестеразою в синапсах галових нематод. Зазвичай вони не вбивають галових нематод, а лише втрачають їх здатність знаходити хазяїна та заражати, тому їх часто називають «паралізаторами нематод». Традиційні нефуміговані нематоциди є високотоксичними нервово-паралітичними речовинами, які мають той самий механізм дії на хребетних та членистоногих, що й нематоди. Таким чином, через обмеження екологічних та соціальних факторів, провідні розвинені країни світу скоротили або припинили розробку фосфорорганічних та карбаматних інсектицидів та звернулися до розробки деяких нових високоефективних та низькотоксичних інсектицидів. В останні роки серед нових некарбаматних/фосфорорганічних інсектицидів, які отримали реєстрацію в EPA, є спіралат етил (зареєстрований у 2010 році), дифторсульфон (зареєстрований у 2014 році) та флуопірамід (зареєстрований у 2015 році).
Але насправді, через високу токсичність та заборону фосфорорганічних пестицидів, зараз доступно небагато нематоцидів. У Китаї зареєстровано 371 нематоцид, з яких 161 – абамектин як активний інгредієнт, а 158 – тіазофос. Ці два активні інгредієнти були найважливішими компонентами для боротьби з нематодами в Китаї.
Наразі існує небагато нових нематоцидів, серед яких лідерами є флуоренсульфоксид, спіроксид, дифторсульфон та флуопірамід. Крім того, серед біопестицидів, Penicillium paraclavidum та Bacillus thuringiensis HAN055, зареєстровані Kono, також мають сильний ринковий потенціал.
Глобальний патент на боротьбу з вузлуватими нематодами сої
Нематода кореневого вузла сої є однією з основних причин зниження врожайності сої в основних країнах-експортерах сої, особливо у Сполучених Штатах та Бразилії.
За останнє десятиліття у всьому світі було подано загалом 4287 патентів на захист рослин, пов'язаних з галовими нематодами сої. Патенти на галову нематоду сої у світі подаються переважно в регіонах та країнах: перше місце займає Європейське бюро, друге – Китай та Сполучені Штати, тоді як Бразилія, де найбільше поширена галова нематода сої, має лише 145 патентних заявок. І більшість із них надходять від багатонаціональних компаній.
Наразі абамектин та фосфінтіазол є основними засобами боротьби з кореневими нематодами в Китаї. Також почався випуск запатентованого продукту флуопіраміду.
Авермектин
У 1981 році абамектин був представлений на ринку як засіб боротьби з кишковими паразитами у ссавців, а в 1985 році — як пестицид. Авермектин є одним із найпоширеніших інсектицидів сьогодні.
Фосфін тіазат
Фосфінтіазол – це новий, ефективний та широкоспектральний нефумігований фосфорорганічний інсектицид, розроблений компанією Ishihara в Японії та виведений на ринок у багатьох країнах, таких як Японія. Попередні дослідження показали, що фосфінтіазолій має ендосорбцію та транспорт у рослинах, а також широкий спектр активності проти паразитичних нематод та шкідників. Фітопаразитичні нематоди шкодять багатьом важливим культурам, а біологічні та фізичні та хімічні властивості фосфінтіазолу дуже підходять для застосування в ґрунті, тому він є ідеальним засобом для боротьби з фітопаразитичними нематодами. Наразі фосфінтіазолій є одним з небагатьох нематоцидів, зареєстрованих на овочах у Китаї, і він має чудову внутрішню абсорбцію, тому його можна використовувати не тільки для боротьби з нематодами та ґрунтовими шкідниками, але й для боротьби з листовими кліщами та листовими шкідниками. Основним механізмом дії фосфінтіазолідів є пригнічення ацетилхолінестерази цільового організму, що впливає на екологію нематоди 2-ї личинкової стадії. Фосфінтіазол може пригнічувати активність, пошкодження та вилуплення нематод, тому він може пригнічувати ріст і розмноження нематод.
Флуопірамід
Флуопірамід – це фунгіцид на основі піридилетилбензаміду, розроблений та комерціалізований компанією Bayer Cropscience, який все ще перебуває на стадії патентного захисту. Флуопірамід має певну нематоцидну активність і був зареєстрований для боротьби з галовою нематодою сільськогосподарських культур, і наразі є більш популярним нематоцидом. Механізм його дії полягає в пригніченні мітохондріального дихання шляхом блокування переносу електронів бурштинової дегідрогенази в дихальному ланцюзі та пригніченні кількох стадій циклу росту патогенних бактерій для досягнення мети контролю патогенних бактерій.
Активний інгредієнт флуропіраміду в Китаї все ще перебуває на патентному терміні. З усіх заявок на його патентування щодо нематод 3 подані компанією Bayer, а 4 – з Китаю, де вони поєднуються з біостимуляторами або іншими активними інгредієнтами для боротьби з нематодами. Фактично, деякі активні інгредієнти, що знаходяться в патентному терміні, можуть бути використані для попереднього проведення патентних робіт з метою захоплення ринку. Наприклад, етилполіцидин, чудовий засіб від лускокрилих шкідників та засіб від трипсів, містить понад 70% заявок на патентування в Китаї.
Біологічні пестициди для боротьби з нематодами
В останні роки методи біологічного контролю, що замінюють хімічний контроль над галовими нематодами, отримали широку увагу в країні та за кордоном. Виділення та скринінг мікроорганізмів з високою антагоністичною здатністю проти галових нематод є основними умовами біологічного контролю. Основними штамами антагоністичних мікроорганізмів до галових нематод, про які повідомлялося, були Pasteurella, Streptomyces, Pseudomonas, Bacillus та Rhizobium, Myrothecium, Paecilomyces та Trichoderma, проте деяким мікроорганізмам було важко проявити свій антагоністичний вплив на галові нематоди через труднощі штучного культивування або нестабільний ефект біологічного контролю в польових умовах.
Paecilomyces lavviolaceus є ефективним паразитом яєць південної вузлової нематоди та Cystocystis albicans. Рівень паразитування яєць південної вузлової нематоди сягає 60%~70%. Механізм пригнічення Paecilomyces lavviolaceus проти галових нематод полягає в тому, що після контакту Paecilomyces lavviolaceus з ооцистами лінійних червів у в'язкому субстраті міцелій біоконтрольних бактерій оточує все яйце, а кінець міцелію стає товстим. Поверхня шкаралупи яйця порушується через активність екзогенних метаболітів та грибкової хітинази, після чого гриби вторгаються та заміщують її. Він також може виділяти токсини, які вбивають нематод. Його основна функція — знищувати яйця. У Китаї зареєстровано вісім пестицидів. Наразі Paecilomyces lilaclavi не має складної лікарської форми для продажу, але його патентна макетна схема в Китаї має патент на змішування з іншими інсектицидами для підвищення активності використання.
Рослинний екстракт
Натуральні рослинні продукти можна безпечно використовувати для боротьби з галовою нематодою, а використання рослинних матеріалів або нематоїдних речовин, що виробляються рослинами, для боротьби з хворобами, спричиненими галовою нематодою, більше відповідає вимогам екологічної безпеки та безпеки харчових продуктів.
Нематоїдні компоненти рослин присутні в усіх органах рослини та можуть бути отримані шляхом парової дистиляції, органічної екстракції, збору кореневих виділень тощо. За своїми хімічними властивостями вони в основному поділяються на нелеткі речовини з водорозчинністю або органічною розчинністю та леткі органічні сполуки, серед яких нелеткі речовини становлять більшість. Нематоїдні компоненти багатьох рослин можна використовувати для боротьби з галовими нематодами після простої екстракції, а відкриття рослинних екстрактів є відносно простим порівняно з новими активними сполуками. Однак, хоча він має інсектицидну дію, справжній активний інгредієнт та інсектицидний принцип часто незрозумілі.
Наразі основними комерційними пестицидами для рослин, що знищують нематоди, є нім, матрин, вератрин, скополамін, чайний сапонін тощо, яких відносно мало, і які можна використовувати у виробництві рослин, що пригнічують нематоди, шляхом пересадки або супроводження.
Хоча комбінація рослинних екстрактів для боротьби з галовою нематодою матиме кращий ефект боротьби з нематодою, на сучасному етапі вона ще не повністю комерціалізована, але все ж пропонує нову ідею для рослинних екстрактів у боротьбі з галовою нематодою.
Біоорганічне добриво
Ключовим питанням біоорганічного добрива є те, чи можуть антагоністичні мікроорганізми розмножуватися в ґрунті або ризосферному ґрунті. Результати показують, що застосування деяких органічних матеріалів, таких як панцирі креветок і крабів, а також олійне борошно, може прямо чи опосередковано покращити біологічний контрольний ефект галсової нематоди. Використання технології твердої ферментації для ферментації антагоністичних мікроорганізмів та органічних добрив для виробництва біоорганічного добрива є новим методом біологічного контролю хвороби галсової нематоди.
У дослідженні боротьби з рослинними нематодами за допомогою біоорганічних добрив було виявлено, що антагоністичні мікроорганізми в біоорганічних добривах мали хороший контрольний ефект на галові нематоди, особливо органічні добрива, отримані шляхом ферментації антагоністичних мікроорганізмів та органічних добрив за допомогою технології твердої ферментації.
Однак, контрольний ефект органічних добрив на галові нематоди тісно пов'язаний з навколишнім середовищем та періодом використання, а їхня ефективність набагато менша, ніж у традиційних пестицидів, і їх важко комерціалізувати.
Однак, як частина контролю за допомогою препаратів та добрив, можливо контролювати нематоди, додаючи хімічні пестициди та поєднуючи воду та добрива.
З огляду на велику кількість окремих сортів культур (таких як солодка картопля, соя тощо), що вирощуються в країні та за кордоном, поширення нематод стає все більш серйозним, а боротьба з нематодами також стикається з великими труднощами. Наразі більшість сортів пестицидів, зареєстрованих у Китаї, були розроблені до 1980-х років, і нових активних сполук є вкрай недостатніми.
Біологічні агенти мають унікальні переваги в процесі використання, але вони не такі ефективні, як хімічні агенти, і їх використання обмежене різними факторами. З відповідних патентних заявок видно, що сучасний розвиток нематоцидів все ще зосереджений на поєднанні старих продуктів, розробці біопестицидів та інтеграції води та добрив.
Час публікації: 20 травня 2024 р.