Хотя нематоды-паразиты растений относятся к опасным нематодам, они не являются вредителями растений, а вызывают их болезни.
Галловая нематода (Meloidogyne) является наиболее широко распространенной и вредоносной нематодой, паразитирующей на растениях, в мире. По оценкам, более 2000 видов растений в мире, включая почти все возделываемые культуры, очень чувствительны к заражению галловой нематодой. Галловая нематода заражает клетки корневой ткани хозяина, образуя опухоли, влияющие на поглощение воды и питательных веществ, что приводит к задержке роста растения, карликовости, пожелтению, увяданию, скручиванию листьев, деформации плодов и даже гибели всего растения, что приводит к глобальному сокращению урожая.
В последние годы борьба с нематодами стала центром внимания мировых компаний по защите растений и научно-исследовательских институтов. Соевая цистообразующая нематода является важной причиной сокращения производства сои в Бразилии, США и других важных странах-экспортерах сои. В настоящее время, хотя некоторые физические методы или сельскохозяйственные меры были применены для борьбы с нематодами, такие как: скрининг устойчивых сортов, использование устойчивых подвоев, севооборот, улучшение почвы и т. д., наиболее важными методами борьбы по-прежнему являются химический контроль или биологический контроль.
Механизм действия корневого соединения
Жизненный цикл галловой нематоды состоит из яйца, личинки первой стадии, личинки второй стадии, личинки третьей стадии, личинки четвертой стадии и взрослой особи. Личинка имеет вид маленького червя, взрослая особь гетероморфна, самец линейный, а самка грушевидная. Личинки второй стадии могут мигрировать в воде почвенных пор, искать корень растения-хозяина через чувствительные аллели головы, вторгаться в растение-хозяина, прокалывая эпидермис из области удлинения корня-хозяина, а затем перемещаться по межклеточному пространству, перемещаться к кончику корня и достигать меристемы корня. После того, как личинки второй стадии достигают меристемы кончика корня, личинки движутся обратно в направлении сосудистого пучка и достигают области развития ксилемы. Здесь личинки второй стадии прокалывают клетки хозяина оральной иглой и вводят секрецию пищеводной железы в клетки корня-хозяина. Ауксин и различные ферменты, содержащиеся в секретах пищеводных желез, могут заставить клетки хозяина мутировать в «гигантские клетки» с многоядерными ядрами, богатыми суборганеллами и энергичным метаболизмом. Корковые клетки вокруг гигантских клеток разрастаются, разрастаются и набухают под влиянием гигантских клеток, образуя типичные симптомы корневых клубеньков на поверхности корня. Личинки второй стадии используют гигантские клетки в качестве точек питания для поглощения питательных веществ и воды и не двигаются. При подходящих условиях личинки второй стадии могут заставить хозяина производить гигантские клетки через 24 часа после заражения и развиться во взрослых червей после трех линьок в течение следующих 20 дней. После этого самцы перемещаются и покидают корни, самки остаются неподвижными и продолжают развиваться, начиная откладывать яйца примерно через 28 дней. При температуре выше 10 ℃ в корневом клубеньке вылупляются яйца, в яйцах - личинки первой стадии, из яиц вылупляются личинки второй стадии, которые снова попадают в почву и заражают хозяина.
У галловых нематод широкий спектр хозяев, которые могут паразитировать на более чем 3000 видах хозяев, таких как овощи, продовольственные культуры, товарные культуры, фруктовые деревья, декоративные растения и сорняки. Корни овощей, пораженные галловыми нематодами, сначала образуют клубеньки разных размеров, которые вначале молочно-белые, а на поздней стадии бледно-коричневые. После заражения галловыми нематодами растения в земле были короткими, ветви и листья атрофировались или желтели, рост был чахлым, цвет листьев был светлым, а рост серьезно больных растений был слабым, растения увядали при засухе, а при сильной засухе все растение погибало. Кроме того, регулирование защитной реакции, эффект торможения и механическое повреждение тканей, вызванное галловыми нематодами на сельскохозяйственных культурах, также способствовали вторжению почвенных патогенов, таких как бактерии фузариозного увядания и корневой гнили, тем самым формируя сложные заболевания и вызывая большие потери.
Меры профилактики и контроля
Традиционные линециды можно разделить на фумиганты и нефумиганты в зависимости от различных методов применения.
Фумигант
Он включает галогенированные углеводороды и изотиоцианаты, а нефумиганты включают органофосфор и карбаматы. В настоящее время среди инсектицидов, зарегистрированных в Китае, бромметан (вещество, разрушающее озоновый слой, которое постепенно запрещается) и хлорпикрин являются галогенированными углеводородными соединениями, которые могут ингибировать синтез белка и биохимические реакции во время дыхания нематод корневых галловых. Два фумиганта - метилизотиоцианат, который может разлагать и выделять метилизотиоцианат и другие низкомолекулярные соединения в почве. Метилизотиоцианат может проникать в тело нематод корневых галловых и связываться с переносчиком кислорода глобулином, тем самым ингибируя дыхание нематод корневых галловых и достигая летального эффекта. Кроме того, сульфурилфторид и цианамид кальция также были зарегистрированы в качестве фумигантов для борьбы с нематодами корневых галловых в Китае.
Существуют также некоторые галогенированные углеводородные фумиганты, которые не зарегистрированы в Китае, такие как 1,3-дихлорпропилен, йодметан и т. д., которые зарегистрированы в некоторых странах Европы и США в качестве заменителей бромметана.
Не фумигант
Включая фосфорорганические и карбаматы. Среди нефумигируемых линецидов, зарегистрированных в нашей стране, к фосфорорганическим относятся фосфинтиазолий, метанофос, фоксифос и хлорпирифос, а к карбаматным — карбоксанил, алдикарб и карбоксанилбутатиокарб. Нефумигируемые нематоциды нарушают функцию нервной системы галловых нематод, связываясь с ацетилхолинэстеразой в синапсах галловых нематод. Обычно они не убивают галловых нематод, а лишь лишают их способности находить хозяина и заражать, поэтому их часто называют «парализаторами нематод». Традиционные нефумигируемые нематоциды — это высокотоксичные нервно-паралитические вещества, которые имеют тот же механизм действия на позвоночных и членистоногих, что и нематоды. Поэтому, в условиях ограничений, связанных с экологическими и социальными факторами, крупнейшие развитые страны мира сократили или прекратили разработку фосфорорганических и карбаматных инсектицидов и обратились к разработке некоторых новых высокоэффективных и малотоксичных инсектицидов. В последние годы среди новых некарбаматных/фосфорорганических инсектицидов, получивших регистрацию EPA, оказались спиралеат этил (зарегистрирован в 2010 году), дифторсульфон (зарегистрирован в 2014 году) и флуопирамид (зарегистрирован в 2015 году).
Но на самом деле, из-за высокой токсичности, запрета фосфорорганических пестицидов, сейчас не так много нематоцидов. В Китае было зарегистрировано 371 нематоцид, из которых 161 были действующим веществом абамектин и 158 были действующим веществом тиазофос. Эти два действующих вещества были важнейшими компонентами для борьбы с нематодами в Китае.
В настоящее время нематоцидов не так много, среди которых лидируют флуоренсульфоксид, спироксид, дифторсульфон и флуопирамид. Кроме того, в плане биопестицидов Penicillium paraclavidum и Bacillus thuringiensis HAN055, зарегистрированные Kono, также имеют большой рыночный потенциал.
Глобальный патент на борьбу с галловой нематодой сои
Соевая галловая нематода является одной из основных причин снижения урожайности сои в основных странах-экспортерах сои, особенно в США и Бразилии.
За последнее десятилетие в мире было подано в общей сложности 4287 патентов на защиту растений, связанных с нематодами сои. В основном заявки на патенты на нематоды сои в мире подаются в регионах и странах, первое место занимает Европейское бюро, второе — Китай и США, в то время как в самой серьезной области нематод сои, Бразилии, подано всего 145 патентных заявок. И большинство из них поступают от транснациональных компаний.
В настоящее время абамектин и фосфинтиазол являются основными средствами контроля корневых нематод в Китае. А запатентованный продукт флуопирамид также начал выкладываться.
Авермектин
В 1981 году абамектин был представлен на рынке в качестве средства борьбы с кишечными паразитами у млекопитающих, а в 1985 году — как пестицид. Авермектин — один из наиболее широко используемых сегодня инсектицидов.
Тиазат фосфина
Фосфинтиазол — это новый, эффективный и широкоспектральный нефумигируемый фосфорорганический инсектицид, разработанный компанией Ishihara в Японии и представленный на рынке во многих странах, таких как Япония. Предварительные исследования показали, что фосфинтиазолий обладает эндосорбцией и транспортировкой в растениях и имеет широкий спектр действия против паразитических нематод и вредителей. Паразитические нематоды растений наносят вред многим важным культурам, а биологические и физико-химические свойства фосфинтиазола очень подходят для внесения в почву, поэтому он является идеальным средством для борьбы с паразитическими нематодами растений. В настоящее время фосфинтиазолий является одним из немногих нематоцидов, зарегистрированных для овощей в Китае, и он обладает превосходной внутренней абсорбцией, поэтому его можно использовать не только для борьбы с нематодами и вредителями поверхности почвы, но также для борьбы с листовыми клещами и вредителями поверхности листьев. Основной способ действия фосфинтиазолидов заключается в ингибировании ацетилхолинэстеразы целевого организма, что влияет на экологию нематод 2-й личиночной стадии. Фосфинтиазол может ингибировать активность, повреждение и вылупление нематод, поэтому он может ингибировать рост и размножение нематод.
Флюопирамид
Флуопирамид — это пиридилэтилбензамидный фунгицид, разработанный и коммерциализируемый компанией Bayer Cropscience, который все еще находится в патентном периоде. Флуопирамид обладает определенной нематицидной активностью и был зарегистрирован для борьбы с корневыми нематодами в сельскохозяйственных культурах, и в настоящее время является более популярным нематицидом. Механизм его действия заключается в ингибировании митохондриального дыхания путем блокирования переноса электронов сукцинатдегидрогеназой в дыхательной цепи и ингибировании нескольких стадий цикла роста патогенных бактерий для достижения цели контроля патогенных бактерий.
Активный ингредиент флуропирамид в Китае все еще находится в патентном периоде. Из его патентных заявок на нематоды 3 от Bayer и 4 от Китая, которые объединены с биостимуляторами или различными активными ингредиентами для борьбы с нематодами. Фактически, некоторые активные ингредиенты в течение патентного периода могут быть использованы для выполнения некоторой патентной компоновки заранее, чтобы захватить рынок. Например, превосходный агент от чешуекрылых вредителей и трипсов этил полицидин, более 70% внутренних патентов на заявки подаются отечественными предприятиями.
Биологические пестициды для борьбы с нематодами
В последние годы биологические методы контроля, заменяющие химический контроль нематод корневых галловых, получили широкое внимание в стране и за рубежом. Выделение и скрининг микроорганизмов с высокой антагонистической способностью против нематод корневых галловых являются основными условиями биологического контроля. Основными штаммами, о которых сообщалось об антагонистических микроорганизмах нематод корневых галловых, были Pasteurella, Streptomyces, Pseudomonas, Bacillus и Rhizobium. Однако некоторые микроорганизмы, такие как Myrothecium, Paecilomyces и Trichoderma, с трудом оказывали антагонистическое действие на нематод корневых галловых из-за трудностей в искусственном культивировании или нестабильного эффекта биологического контроля в полевых условиях.
Paecilomyces lavviolaceus является эффективным паразитом яиц южной узловой нематоды и Cystocystis albicans. Уровень паразитирования яиц южной узловой нематоды достигает 60%~70%. Механизм ингибирования Paecilomyces lavviolaceus против корневых нематод заключается в том, что после контакта Paecilomyces lavviolaceus с ооцистами линейного червя в вязком субстрате мицелий бактерий биологического контроля окружает все яйцо, а конец мицелия становится толстым. Поверхность яичной скорлупы разрушается из-за активности экзогенных метаболитов и хитиназы грибов, а затем грибы вторгаются и заменяют ее. Он также может выделять токсины, убивающие нематод. Его основная функция - убивать яйца. В Китае зарегистрировано восемь пестицидов. В настоящее время Paecilomyces lilaclavi не имеет составной лекарственной формы для продажи, но на его запатентованную схему в Китае имеется патент на смешивание с другими инсектицидами для повышения активности использования.
Растительный экстракт
Натуральные растительные продукты можно безопасно использовать для борьбы с галловыми нематодами, а использование растительных материалов или нематоидных веществ, вырабатываемых растениями, для борьбы с заболеваниями, вызываемыми галловыми нематодами, в большей степени соответствует требованиям экологической безопасности и безопасности пищевых продуктов.
Нематоидные компоненты растений существуют во всех органах растения и могут быть получены путем паровой дистилляции, органической экстракции, сбора корневых выделений и т. д. По своим химическим свойствам они в основном делятся на нелетучие вещества с водорастворимостью или органической растворимостью и летучие органические соединения, среди которых нелетучие вещества составляют большинство. Нематоидные компоненты многих растений могут быть использованы для борьбы с нематодами корневых галловых после простой экстракции, а открытие растительных экстрактов относительно просто по сравнению с новыми активными соединениями. Однако, хотя он и обладает инсектицидным эффектом, реальный активный ингредиент и инсектицидный принцип часто не ясны.
В настоящее время основными коммерческими пестицидами для растений с активностью против нематод являются ним, матрин, вератрин, скополамин, чайный сапонин и т. д. Их сравнительно немного, и их можно использовать при выращивании растений, подавляющих нематод, путем промежуточной посадки или совместного выращивания.
Хотя сочетание растительных экстрактов для борьбы с галловыми нематодами будет иметь более эффективный эффект в борьбе с нематодами, на данном этапе оно еще не полностью коммерциализировано, но все же дает новую идею использования растительных экстрактов для борьбы с галловыми нематодами.
Биоорганическое удобрение
Ключевым моментом биоорганического удобрения является то, могут ли антагонистические микроорганизмы размножаться в почве или ризосферной почве. Результаты показывают, что применение некоторых органических материалов, таких как панцири креветок и крабов, а также масляная мука, может напрямую или косвенно улучшить биологический контроль над нематодой корневой. Использование технологии твердой ферментации для ферментации антагонистических микроорганизмов и органического удобрения для производства биоорганического удобрения является новым биологическим методом контроля заболевания нематодой корневой.
В ходе исследования по борьбе с нематодами овощей с помощью биоорганических удобрений было обнаружено, что антагонистические микроорганизмы в биоорганических удобрениях оказывают хорошее контрольное воздействие на галловых нематод, особенно органические удобрения, полученные путем ферментации антагонистических микроорганизмов, и органические удобрения, полученные с помощью технологии твердой ферментации.
Однако эффективность контроля органического удобрения над галловыми нематодами тесно связана с окружающей средой и периодом использования, а его эффективность намного ниже, чем у традиционных пестицидов, и его трудно коммерциализировать.
Однако в рамках борьбы с нематодами с помощью лекарственных препаратов и удобрений можно бороться путем добавления химических пестицидов и комбинирования воды и удобрений.
С большим количеством сортов отдельных культур (таких как батат, соя и т. д.), выращиваемых в стране и за рубежом, появление нематод становится все более и более серьезным, и борьба с нематодами также сталкивается с большой проблемой. В настоящее время большинство сортов пестицидов, зарегистрированных в Китае, были разработаны до 1980-х годов, и новых активных соединений серьезно недостаточно.
Биологические агенты имеют уникальные преимущества в процессе использования, но они не так эффективны, как химические агенты, и их использование ограничено различными факторами. Благодаря соответствующим патентным заявкам можно увидеть, что текущая разработка нематоцидов по-прежнему связана с комбинированием старых продуктов, разработкой биопестицидов и интеграцией воды и удобрений.
Время публикации: 20 мая 2024 г.