Hoewel plantenparasitaire nematoden tot de nematodengevaarlijke groep behoren, zijn het geen plantenplagen, maar plantenziekten.
Het wortelknobbelaaltje (Meloidogyne) is het meest verspreide en schadelijke plantenparasitaire aaltje ter wereld. Naar schatting zijn meer dan 2000 plantensoorten wereldwijd, waaronder bijna alle gecultiveerde gewassen, zeer gevoelig voor infectie met wortelknobbelaaltjes. Wortelknobbelaaltjes infecteren de wortelweefselcellen van de gastheer en vormen tumoren, waardoor de opname van water en voedingsstoffen wordt beïnvloed. Dit resulteert in groeiachterstand, dwerggroei, vergeling, verwelking, bladkrul, misvorming van de vruchten en zelfs de dood van de hele plant, met wereldwijde oogstvermindering tot gevolg.
De bestrijding van nematodenziekte is de afgelopen jaren een belangrijk aandachtspunt geweest voor wereldwijde gewasbeschermingsbedrijven en onderzoeksinstituten. Het sojabonencysteaaltje is een belangrijke oorzaak van de daling van de sojaproductie in Brazilië, de Verenigde Staten en andere belangrijke soja-exporterende landen. Hoewel er momenteel fysieke methoden of landbouwkundige maatregelen worden toegepast voor de bestrijding van nematodenziekte, zoals het screenen van resistente rassen, het gebruik van resistente onderstammen, gewaswisseling, bodemverbetering, enz., zijn chemische bestrijding en biologische bestrijding nog steeds de belangrijkste bestrijdingsmethoden.
Werkingsmechanisme van de wortelverbinding
De levensgeschiedenis van wortelknobbelaaltjes bestaat uit ei, eerste larve, tweede larve, derde larve, vierde larve en adult. De larve is klein wormachtig, de adult is heteromorf, het mannetje is lineair en het vrouwtje is peervormig. De larven van het tweede stadium kunnen migreren in het water van de bodemporiën, zoeken naar de wortel van de waardplant via de gevoelige allelen van de kop, de waardplant binnendringen door de epidermis te doorboren vanuit het verlengde gebied van de waardwortel, en dan door de intercellulaire ruimte reizen, naar de worteltop bewegen en het meristeem van de wortel bereiken. Nadat de larven van het tweede stadium het meristeem van de worteltop bereikten, bewogen de larven terug naar de richting van de vaatbundel en bereikten het xyleemontwikkelingsgebied. Hier doorboren de larven van het tweede stadium de gastheercellen met een orale naald en injecteren slokdarmkliersecreties in de gastheerwortelcellen. Auxine en verschillende enzymen in de afscheidingen van slokdarmklieren kunnen gastheercellen ertoe aanzetten te muteren tot "reuzencellen" met meerkernige kernen, rijk aan suborganellen en een krachtig metabolisme. De corticale cellen rond de reuzencellen prolifereren, overgroeien en zwellen op onder invloed van reuzencellen, waardoor de typische symptomen van wortelknobbeltjes op het worteloppervlak ontstaan. Larven in het tweede stadium gebruiken reuzencellen als voedingspunt om voedingsstoffen en water op te nemen en bewegen zich niet. Onder geschikte omstandigheden kunnen de larven in het tweede stadium de gastheer ertoe aanzetten om 24 uur na infectie reuzencellen te produceren en zich in de daaropvolgende 20 dagen na drie vervellingen te ontwikkelen tot volwassen wormen. Daarna verplaatsen de mannetjes zich en verlaten de wortels, de vrouwtjes blijven stilstaan en blijven zich ontwikkelen en beginnen na ongeveer 28 dagen eieren te leggen. Wanneer de temperatuur boven de 10 °C komt, komen de eieren uit in de wortelknobbeltjes, de larven in het eerste stadium in de eieren, de larven in het tweede stadium boren zich uit de eieren en laten de gastheer weer in de grond achter, opnieuw geïnfecteerd.
Wortelknobbelaaltjes hebben een breed scala aan gastheren, die parasitair kunnen zijn op meer dan 3000 soorten gastheren, zoals groenten, voedingsgewassen, handelsgewassen, fruitbomen, sierplanten en onkruid. De wortels van groenten die door wortelknobbelaaltjes zijn aangetast, vormen eerst knobbeltjes van verschillende groottes, die in het begin melkwit zijn en later lichtbruin. Na infectie met wortelknobbelaaltjes waren de planten in de grond kort, waren de takken en bladeren geatrofieerd of vergeeld, was de groei belemmerd, was de bladkleur licht en was de groei van de ernstig zieke planten zwak, verwelkten de planten bij droogte en stierf de hele plant af bij ernstige ziekte. Bovendien faciliteerden de regulering van de afweerreactie, het remmende effect en de mechanische weefselschade veroorzaakt door wortelknobbelaaltjes op gewassen ook de invasie van bodempathogenen zoals fusariumverwelkingsziekte en wortelrotbacteriën, waardoor complexe ziekten ontstonden en grotere verliezen werden veroorzaakt.
Preventie- en controlemaatregelen
Traditionele lijnciden kunnen worden onderverdeeld in fumiganten en niet-fumiganten, afhankelijk van de verschillende gebruiksmethoden.
Fumigant
Het omvat gehalogeneerde koolwaterstoffen en isothiocyanaten, en niet-fumiganten omvatten organofosfor en carbamaten. Momenteel zijn broommethaan (een ozonafbrekende stof die geleidelijk wordt verboden) en chloorpicrine, twee gehalogeneerde koolwaterstofverbindingen die in China zijn geregistreerd, en die de eiwitsynthese en biochemische reacties tijdens de ademhaling van wortelknobbelaaltjes kunnen remmen. De twee fumiganten zijn methylisothiocyanaat, dat methylisothiocyanaat en andere kleine moleculaire verbindingen in de bodem kan afbreken en vrijgeven. Methylisothiocyanaat kan het lichaam van wortelknobbelaaltjes binnendringen en zich binden aan het zuurstofdragende globuline, waardoor de ademhaling van wortelknobbelaaltjes wordt geremd en een dodelijk effect wordt bereikt. Daarnaast zijn sulfurylfluoride en calciumcyanamide ook geregistreerd als fumiganten voor de bestrijding van wortelknobbelaaltjes in China.
Er zijn ook enkele gehalogeneerde koolwaterstoffumiganten die niet in China zijn geregistreerd, zoals 1,3-dichloorpropyleen, joodmethaan, enz., die in sommige landen in Europa en de Verenigde Staten wel zijn geregistreerd als vervangers van broommethaan.
Niet-fumigerend
Inclusief organofosfor en carbamaten. Van de niet-gefumigeerde lineiciden die in ons land zijn geregistreerd, behoren fosfinethiazolium, methanophos, foxifos en chloorpyrifos tot de organofosforsoorten, terwijl carboxanil, aldicarb en carboxanilbutathiocarb tot de carbamaatsoorten behoren. Niet-gefumigeerde nematociden verstoren de werking van het zenuwstelsel van wortelknobbelaaltjes door zich te binden aan acetylcholinesterase in de synapsen van wortelknobbelaaltjes. Ze doden de wortelknobbelaaltjes meestal niet, maar zorgen er alleen voor dat de wortelknobbelaaltjes hun vermogen verliezen om de gastheer te lokaliseren en te infecteren, waardoor ze vaak "nematodenverlammende" worden genoemd. Traditionele niet-gefumigeerde nematociden zijn zeer giftige zenuwgassen met hetzelfde werkingsmechanisme op gewervelde dieren en geleedpotigen als nematoden. Daarom hebben de belangrijkste ontwikkelde landen ter wereld, onder de beperkingen van milieu- en sociale factoren, de ontwikkeling van organofosfor- en carbamaatinsecticiden verminderd of stopgezet en zich gericht op de ontwikkeling van een aantal nieuwe, zeer efficiënte en laagtoxische insecticiden. Tot de nieuwe niet-carbamaat/organofosforinsecticiden die de afgelopen jaren EPA-registratie hebben verkregen, behoren spiralaatethyl (geregistreerd in 2010), difluorosulfon (geregistreerd in 2014) en fluopyramide (geregistreerd in 2015).
Maar in feite zijn er, vanwege de hoge toxiciteit en het verbod op organofosforpesticiden, momenteel niet veel nematociden beschikbaar. Er zijn 371 nematociden geregistreerd in China, waarvan 161 met abamectine als actief ingrediënt en 158 met thiazofos als actief ingrediënt. Deze twee actieve ingrediënten waren de belangrijkste componenten voor de bestrijding van nematoden in China.
Er zijn momenteel niet veel nieuwe nematociden, waaronder fluoreensulfoxide, spiroxide, difluorosulfon en fluopyramide de koplopers zijn. Daarnaast hebben Penicillium paraclavidum en Bacillus thuringiensis HAN055, geregistreerd door Kono, op het gebied van biopesticiden ook een sterk marktpotentieel.
Wereldwijd patent voor bestrijding van wortelknobbelaaltjes in sojabonen
Het wortelknobbelaaltje is een van de belangrijkste oorzaken van de daling van de sojabonenopbrengst in de belangrijkste soja-exporterende landen, met name de Verenigde Staten en Brazilië.
In de afgelopen tien jaar zijn er wereldwijd in totaal 4287 octrooien aangevraagd voor gewasbeschermingsmiddelen met betrekking tot sojawortelknobbelaaltjes. Wereldwijd zijn er voornamelijk octrooiaanvragen ingediend voor sojawortelknobbelaaltjes in verschillende regio's en landen, waaronder het Europees Bureau voor de Statistiek, China en de Verenigde Staten. Brazilië, het gebied met de grootste verspreiding van sojawortelknobbelaaltjes, heeft slechts 145 octrooiaanvragen. De meeste daarvan zijn afkomstig van multinationals.
Momenteel zijn abamectine en fosfinethiazol de belangrijkste bestrijders van wortelaaltjes in China. Ook het gepatenteerde product fluopyramide is inmiddels op de markt.
Avermectine
In 1981 werd abamectine op de markt gebracht als bestrijdingsmiddel tegen darmparasieten bij zoogdieren, en in 1985 als pesticide. Avermectine is tegenwoordig een van de meest gebruikte insecticiden.
Fosfinethiazaat
Fosfinethiazol is een nieuw, efficiënt en breedspectrum, niet-gefumigeerd organofosforinsecticide, ontwikkeld door Ishihara Company in Japan, en is in veel landen, waaronder Japan, op de markt gebracht. Voorlopige studies hebben aangetoond dat fosfinethiazolium endosorptie en transport in planten heeft en een breedspectrumactiviteit tegen parasitaire nematoden en plagen. Plantparasitaire nematoden zijn schadelijk voor veel belangrijke gewassen, en de biologische, fysische en chemische eigenschappen van fosfinethiazol zijn zeer geschikt voor bodemtoepassing, waardoor het een ideaal middel is om plantparasitaire nematoden te bestrijden. Momenteel is fosfinethiazolium een van de weinige nematociden die in China voor groenten zijn geregistreerd. Het heeft een uitstekende interne absorptie, waardoor het niet alleen kan worden gebruikt voor de bestrijding van nematoden en plagen op het bodemoppervlak, maar ook voor de bestrijding van bladmijten en plagen op het bladoppervlak. De belangrijkste werkingswijze van fosfinethiazoliden is het remmen van de acetylcholinesterase van het doelorganisme, wat de ecologie van het tweede larvale stadium van nematoden beïnvloedt. Fosfinethiazool kan de activiteit, schade en uitkomst van nematoden remmen, en daarmee ook de groei en voortplanting van nematoden.
Fluopyramide
Fluopyramide is een fungicide op basis van pyridylethylbenzamide, ontwikkeld en op de markt gebracht door Bayer Cropscience, dat nog steeds onder patent valt. Fluopyramide heeft een zekere nematicide werking en is geregistreerd voor de bestrijding van wortelknobbelaaltjes in gewassen. Het is momenteel een populairder nematicide. Het werkingsmechanisme is het remmen van de mitochondriale ademhaling door de elektronenoverdracht van succinedehydrogenase in de ademhalingsketen te blokkeren en verschillende stadia van de groeicyclus van pathogene bacteriën te remmen om het doel van bestrijding van pathogene bacteriën te bereiken.
Het actieve ingrediënt van fluropyramide in China is nog steeds in patentperiode. Van de patentaanvragen voor nematoden zijn er 3 van Bayer en 4 uit China. Deze worden gecombineerd met biostimulanten of andere actieve ingrediënten om nematoden te bestrijden. Sommige actieve ingrediënten die nog in patentperiode zijn, kunnen zelfs worden gebruikt om alvast patenten op te stellen en zo de markt te veroveren. Meer dan 70% van de binnenlandse patentaanvragen, zoals ethylpolycidin (een uitstekend middel tegen lepidoptera en trips), wordt gedaan door binnenlandse bedrijven.
Biologische pesticiden voor de bestrijding van nematoden
De laatste jaren hebben biologische bestrijdingsmethoden die de chemische bestrijding van wortelknobbelaaltjes vervangen, in binnen- en buitenland veel aandacht gekregen. Isolatie en screening van micro-organismen met een hoog antagonistisch vermogen tegen wortelknobbelaaltjes vormen de belangrijkste voorwaarden voor biologische bestrijding. De belangrijkste stammen die werden gerapporteerd als antagonistische micro-organismen tegen wortelknobbelaaltjes waren Pasteurella, Streptomyces, Pseudomonas, Bacillus en Rhizobium. Myrothecium, Paecilomyces en Trichoderma bleken echter moeilijk hun antagonistische effect op wortelknobbelaaltjes uit te oefenen vanwege problemen met kunstmatige teelt of een onstabiel biologisch bestrijdingseffect in het veld.
Paecilomyces lavviolaceus is een effectieve parasiet tegen de eieren van het zuidelijke wortelknobbelaaltje en Cystocystis albicans. De parasietendruk op de eieren van het zuidelijke wortelknobbelaaltje is maar liefst 60% tot 70%. Het remmende effect van Paecilomyces lavviolaceus tegen wortelknobbelaaltjes is dat na contact van Paecilomyces lavviolaceus met lijnwormoöcysten, in het viskeuze substraat, het mycelium van biologische bestrijdingsbacteriën het hele ei omhult en het uiteinde van het mycelium dikker wordt. Het oppervlak van de eischaal wordt beschadigd door de activiteit van exogene metabolieten en fungale chitinase, waarna schimmels het binnendringen en vervangen. De parasiet kan ook toxines afscheiden die nematoden doden. De belangrijkste functie is het doden van eieren. Er zijn acht registraties van pesticiden in China. Momenteel is er geen samengestelde doseringsvorm van Paecilomyces lilaclavi te koop, maar de patentaanvraag in China bevat een patent voor het mengen met andere insecticiden om de werkzaamheid van het middel te vergroten.
Plantenextract
Natuurlijke plantaardige producten kunnen veilig worden gebruikt voor de bestrijding van wortelknobbelaaltjes. Het gebruik van plantaardige materialen of door planten geproduceerde nematodenstoffen voor de bestrijding van wortelknobbelaaltjes voldoet beter aan de eisen van ecologische veiligheid en voedselveiligheid.
Nematoïde componenten van planten komen in alle plantenorganen voor en kunnen worden verkregen door stoomdestillatie, organische extractie, het verzamelen van wortelafscheidingen, enz. Afhankelijk van hun chemische eigenschappen worden ze voornamelijk onderverdeeld in niet-vluchtige stoffen met wateroplosbaarheid of organische oplosbaarheid, en vluchtige organische stoffen, waarvan niet-vluchtige stoffen de meerderheid vormen. De nematoïde componenten van veel planten kunnen na eenvoudige extractie worden gebruikt voor de bestrijding van wortelknobbelaaltjes, en de ontdekking van plantenextracten is relatief eenvoudig in vergelijking met nieuwe actieve stoffen. Hoewel het insecticide effect heeft, zijn de werkelijke werkzame stof en het insecticide werkingsprincipe vaak onduidelijk.
Momenteel zijn neem, matrine, veratrine, scopolamine, theesaponine en dergelijke de belangrijkste commerciële pesticiden met een nematodendodende werking. Er zijn er relatief weinig van en ze kunnen worden gebruikt bij de productie van nematodenremmende planten door tussenplanten of door ze te begeleiden.
Hoewel de combinatie van plantenextracten een beter effect zal hebben bij de bestrijding van wortelknobbelaaltjes, is deze techniek op dit moment nog niet volledig op de markt gebracht. Toch biedt het een nieuw idee voor plantenextracten bij de bestrijding van wortelknobbelaaltjes.
Bio-organische meststof
De sleutel tot bio-organische meststoffen is of de antagonistische micro-organismen zich kunnen vermenigvuldigen in de bodem of in de rhizosfeer. De resultaten tonen aan dat de toepassing van bepaalde organische materialen, zoals garnalen- en krabbenpantsers en oliemeel, direct of indirect het biologische bestrijdingseffect van wortelknobbelaaltjes kan verbeteren. Het gebruik van vaste fermentatietechnologie om antagonistische micro-organismen en organische meststoffen te fermenteren tot bio-organische meststof is een nieuwe biologische bestrijdingsmethode voor de bestrijding van wortelknobbelaaltjes.
Uit het onderzoek naar de bestrijding van groenteaaltjes met bio-organische meststoffen is gebleken dat de antagonistische micro-organismen in bio-organische meststoffen een goede bestrijdingswerking hebben op wortelknobbelaaltjes. Dit geldt met name voor organische meststoffen die zijn verkregen door fermentatie van antagonistische micro-organismen en organische meststoffen die zijn verkregen door middel van vaste fermentatietechnologie.
Het effect van organische meststoffen op wortelknobbelaaltjes hangt echter nauw samen met de omgeving en de gebruiksduur. Bovendien is de bestrijdingsefficiëntie ervan veel lager dan die van traditionele bestrijdingsmiddelen. Bovendien zijn ze moeilijk op de markt te brengen.
Het is echter wel mogelijk om aaltjes te bestrijden door chemische bestrijdingsmiddelen toe te voegen en water en meststoffen te combineren in een vorm van medicijn- en meststoffenbestrijding.
Met het grote aantal soorten gewasbeschermingsmiddelen (zoals zoete aardappel, sojabonen, enz.) die in binnen- en buitenland worden geplant, neemt het aantal nematoden toe en vormt de bestrijding ervan een grote uitdaging. Momenteel zijn de meeste in China geregistreerde pesticidensoorten ontwikkeld vóór de jaren 80 en schieten de nieuwe werkzame stoffen ernstig tekort.
Biologische middelen hebben unieke voordelen in het gebruiksproces, maar ze zijn niet zo effectief als chemische middelen, en hun gebruik wordt door verschillende factoren beperkt. Uit de relevante octrooiaanvragen blijkt dat de huidige ontwikkeling van nematociden nog steeds draait om de combinatie van oude producten, de ontwikkeling van biopesticiden en de integratie van water en meststoffen.
Geplaatst op: 20 mei 2024