Hoewel plantparasitaire nematoden tot de nematodenplagen behoren, zijn het geen plantenplagen, maar plantenziekten.
De wortelknobbelaalt (Meloidogyne) is de meest wijdverspreide en schadelijke plantenparasitaire aaltje ter wereld. Naar schatting zijn meer dan 2000 plantensoorten wereldwijd, waaronder bijna alle geteelde gewassen, zeer gevoelig voor een infectie met wortelknobbelaaltjes. Wortelknobbelaaltjes infecteren de wortelweefselcellen van de gastheerplant en vormen tumoren, waardoor de opname van water en voedingsstoffen wordt belemmerd. Dit leidt tot groeistagnatie, dwerggroei, vergeling, verwelking, bladkrulling, misvorming van de vruchten en zelfs de dood van de hele plant, met wereldwijde oogstvermindering tot gevolg.
De bestrijding van aaltjesziekten staat de laatste jaren in de belangstelling van wereldwijde gewasbeschermingsbedrijven en onderzoeksinstellingen. De sojabooncystenaalt is een belangrijke oorzaak van de productiedaling van sojabonen in Brazilië, de Verenigde Staten en andere belangrijke soja-exporterende landen. Hoewel er momenteel al enkele fysieke methoden en landbouwmaatregelen worden toegepast om aaltjesziekten te bestrijden, zoals het selecteren van resistente rassen, het gebruik van resistente onderstammen, vruchtwisseling en bodemverbetering, blijven chemische en biologische bestrijdingsmethoden de belangrijkste.
Mechanisme van wortel-verbindingwerking
De levenscyclus van de wortelknobbelaalt bestaat uit ei, larve in het eerste stadium, larve in het tweede, derde en vierde stadium, en volwassen aaltje. De larve is klein en wormachtig, het volwassen aaltje is heteromorf, het mannetje is lineair en het vrouwtje peervormig. De larven in het tweede stadium kunnen zich verplaatsen in het water van de bodemporiën, de wortel van de waardplant opzoeken met behulp van de gevoelige allelen in de kop, de plant binnendringen door de epidermis te doorboren vanuit het elongatiegebied van de wortel, en zich vervolgens door de intercellulaire ruimte naar de wortelpunt bewegen, waar ze het meristeem bereiken. Nadat de larven het meristeem van de wortelpunt hebben bereikt, bewegen ze zich terug in de richting van de vaatbundels naar het xyleemontwikkelingsgebied. Daar doorboren de larven in het tweede stadium de cellen van de waardplant met een mondnaald en injecteren ze afscheidingen van de slokdarmklieren in de wortelcellen. Auxine en diverse enzymen in de afscheidingen van de slokdarmklieren kunnen gastheercellen ertoe aanzetten te muteren tot "reuzencellen" met meerkernige cellen, rijk aan suborganellen en een krachtig metabolisme. De schorscellen rondom de reuzencellen prolifereren, groeien uit en zwellen op onder invloed van de reuzencellen, waardoor de typische symptomen van wortelknobbeltjes op het worteloppervlak ontstaan. Larven in het tweede stadium gebruiken de reuzencellen als voedingspunten om voedingsstoffen en water op te nemen en bewegen zich niet. Onder geschikte omstandigheden kunnen de larven in het tweede stadium de gastheer binnen 24 uur na infectie aanzetten tot de productie van reuzencellen, waarna ze zich na drie vervellingen in de daaropvolgende 20 dagen ontwikkelen tot volwassen wormen. Daarna verlaten de mannetjes de wortels, terwijl de vrouwtjes stationair blijven en zich verder ontwikkelen, en na ongeveer 28 dagen beginnen met het leggen van eieren. Wanneer de temperatuur boven de 10 °C komt, komen de eieren in de wortelknobbeltjes uit. De larven in het eerste stadium ontwikkelen zich in de eieren, terwijl de larven in het tweede stadium zich uit de eieren boren en de gastheer verlaten, waardoor de bodem opnieuw geïnfecteerd raakt.
Wortelknobbelaaltjes hebben een breed scala aan waardplanten en kunnen parasiteren op meer dan 3000 soorten, zoals groenten, voedgewassen, commerciële gewassen, fruitbomen, sierplanten en onkruid. De wortels van groenten die door wortelknobbelaaltjes worden aangetast, vormen eerst knobbeltjes van verschillende grootte, die in het begin melkwit zijn en later lichtbruin worden. Na infectie met wortelknobbelaaltjes blijven de planten in de grond klein, verschrompelen of vergelen de takken en bladeren, is de groei geremd, zijn de bladeren licht van kleur en vertonen ernstig aangetaste planten een zwakke groei. De planten verwelken bij droogte en sterven in ernstige gevallen volledig af. Bovendien bevorderen de regulering van de afweerreactie, het remmende effect en de mechanische weefselschade die wortelknobbelaaltjes aan gewassen toebrengen, ook de invasie van bodemgebonden ziekteverwekkers zoals Fusarium-verwelking en wortelrotbacteriën, waardoor complexe ziekten ontstaan en grotere verliezen worden veroorzaakt.
Preventie- en bestrijdingsmaatregelen
Traditionele lijniciden kunnen, afhankelijk van de gebruikswijze, worden onderverdeeld in fumigerende en niet-fumigerende middelen.
Fumigant
Het omvat gehalogeneerde koolwaterstoffen en isothiocyanaten, terwijl niet-fumiganten organofosforverbindingen en carbamaten omvatten. Momenteel zijn onder de in China geregistreerde insecticiden broommethaan (een ozonafbrekende stof die geleidelijk wordt verboden) en chloorpicrine gehalogeneerde koolwaterstoffen die de eiwitsynthese en biochemische reacties tijdens de ademhaling van wortelknobbelaaltjes kunnen remmen. De twee fumiganten zijn methylisothiocyanaten, die in de bodem kunnen worden afgebroken en methylisothiocyanaat en andere kleine moleculaire verbindingen kunnen vrijgeven. Methylisothiocyanaat kan het lichaam van wortelknobbelaaltjes binnendringen en zich binden aan het zuurstofdragende globuline, waardoor de ademhaling van de wortelknobbelaaltjes wordt geremd en ze dodelijk worden. Daarnaast zijn sulfurylfluoride en calciumcyanamide ook geregistreerd als fumiganten voor de bestrijding van wortelknobbelaaltjes in China.
Er zijn ook enkele gehalogeneerde koolwaterstofontsmettingsmiddelen die niet in China geregistreerd zijn, zoals 1,3-dichloorpropyleen, joodmethaan, enz., die in sommige landen in Europa en de Verenigde Staten wel geregistreerd zijn als vervanging voor broommethaan.
Niet-fumigant
Inclusief organofosforverbindingen en carbamaten. Onder de in ons land geregistreerde niet-gefumigeerde lijniciden behoren fosfinethiazolium, methanofos, phoxifos en chloorpyrifos tot de organofosforverbindingen, terwijl carboxanil, aldicarb en carboxanilbutathiocarb tot de carbamaten behoren. Niet-gefumigeerde nematociden verstoren de werking van het zenuwstelsel van wortelknobbelaaltjes door zich te binden aan acetylcholinesterase in de synapsen van de aaltjes. Ze doden de aaltjes meestal niet, maar zorgen er alleen voor dat ze hun vermogen verliezen om de gastheer te vinden en te infecteren. Daarom worden ze vaak "nematodenverlammers" genoemd. Traditionele niet-gefumigeerde nematociden zijn zeer giftige zenuwgifstoffen met hetzelfde werkingsmechanisme op gewervelde dieren en geleedpotigen als op aaltjes. Onder invloed van milieu- en sociale factoren hebben de belangrijkste ontwikkelde landen ter wereld de ontwikkeling van organofosfor- en carbamaat-insecticiden verminderd of stopgezet en zich gericht op de ontwikkeling van nieuwe, zeer effectieve en minder giftige insecticiden. Enkele van de nieuwe niet-carbamaat/organofosfor-insecticiden die de afgelopen jaren een EPA-registratie hebben verkregen, zijn spiralate ethyl (geregistreerd in 2010), difluorosulfon (geregistreerd in 2014) en fluopyramide (geregistreerd in 2015).
Maar in werkelijkheid zijn er, vanwege de hoge toxiciteit en het verbod op organofosforpesticiden, momenteel niet veel nematociden beschikbaar. In China zijn 371 nematociden geregistreerd, waarvan 161 abamectine als actief bestanddeel bevatten en 158 thiazofos. Deze twee actieve bestanddelen waren de belangrijkste componenten voor de bestrijding van nematoden in China.
Momenteel zijn er niet veel nieuwe nematociden op de markt, waarvan fluoreensulfoxide, spiroxide, difluorosulfon en fluopyramide de belangrijkste zijn. Daarnaast hebben Penicillium paraclavidum en Bacillus thuringiensis HAN055, geregistreerd door Kono, ook een sterk marktpotentieel op het gebied van biopesticiden.
Wereldwijd patent voor de bestrijding van sojaboonwortelknobbelaaltjes
De sojaboonwortelknobbelaalt is een van de belangrijkste oorzaken van opbrengstverlies bij sojabonen in belangrijke 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 sojaboonwortelknobbelaaltjes. De meeste octrooiaanvragen zijn ingediend in regio's en landen die het meest getroffen zijn door de sojaboonwortelknobbelaaltjes, met slechts 145 aanvragen. De meeste van deze aanvragen zijn afkomstig van multinationale ondernemingen.
Momenteel zijn abamectine en fosfinethiazool de belangrijkste bestrijdingsmiddelen tegen wortelaaltjes in China. Ook het gepatenteerde product fluopyramide wordt steeds vaker toegepast.
Avermectine
In 1981 werd avermectine op de markt gebracht als middel tegen darmparasieten bij zoogdieren, en in 1985 als pesticide. Avermectine is tegenwoordig een van de meest gebruikte insecticiden.
Fosfinethiazate
Fosfinethiazol is een nieuw, effectief en breedspectrum niet-gefumigeerd organofosfor-insecticide, ontwikkeld door het Japanse bedrijf Ishihara, en is inmiddels in diverse landen, waaronder Japan, op de markt gebracht. Voorlopige studies hebben aangetoond dat fosfinethiazol in planten wordt opgenomen en getransporteerd, en een breed werkingsspectrum heeft tegen parasitaire nematoden en andere plagen. Plantparasitaire nematoden beschadigen veel belangrijke gewassen, en de biologische, fysische en chemische eigenschappen van fosfinethiazol zijn zeer geschikt voor toepassing in de bodem. Het is daarom een ideaal middel om plantparasitaire nematoden te bestrijden. Momenteel is fosfinethiazol een van de weinige nematociden die in China geregistreerd zijn voor gebruik op groenten. Dankzij de uitstekende interne absorptie kan het niet alleen worden gebruikt voor de bestrijding van nematoden en plagen aan het bodemoppervlak, maar ook voor de bestrijding van bladmijten en andere plagen op het bladoppervlak. De belangrijkste werkingswijze van fosfinethiazoliden is het remmen van het acetylcholinesterase van het doelorganisme, wat de ecologie van het tweede larvenstadium van nematoden beïnvloedt. Fosfinethiazolen kunnen de activiteit, schade en het uitkomen van nematoden remmen, waardoor hun groei en voortplanting worden belemmerd.
Fluopyramide
Fluopyramide is een fungicide op basis van pyridylethylbenzamide, ontwikkeld en gecommercialiseerd door Bayer Cropscience, dat zich nog in de patentperiode bevindt. Fluopyramide heeft een zekere nematicide werking en is geregistreerd voor de bestrijding van wortelknobbelaaltjes in gewassen. Het is momenteel een populair nematicide. Het werkingsmechanisme berust op de remming van de mitochondriale ademhaling door de elektronoverdracht van barnsteenzuurdehydrogenase in de ademhalingsketen te blokkeren. Hierdoor worden verschillende stadia van de groeicyclus van pathogene bacteriën geremd, wat resulteert in de bestrijding van deze bacteriën.
Het actieve bestanddeel fluropyramide bevindt zich in China nog in de patentperiode. Van de octrooiaanvragen voor de bestrijding van nematoden zijn er 3 afkomstig van Bayer en 4 van China. Deze worden gecombineerd met biostimulanten of andere actieve ingrediënten om nematoden te bestrijden. In feite kunnen sommige actieve ingrediënten binnen de patentperiode worden gebruikt om alvast een patentstrategie te ontwikkelen en zo de markt te veroveren. Zoals bijvoorbeeld ethylpolycidine, een uitstekend middel tegen vlinderplagen en trips. Meer dan 70% van de binnenlandse octrooiaanvragen hiervoor is afkomstig van Chinese bedrijven.
Biologische bestrijdingsmiddelen voor de bestrijding van nematoden
De laatste jaren hebben biologische bestrijdingsmethoden die chemische bestrijding van wortelknobbelaaltjes vervangen, zowel in binnen- als buitenland veel aandacht gekregen. Isolatie en screening van micro-organismen met een sterk antagonistisch vermogen tegen wortelknobbelaaltjes zijn essentiële voorwaarden voor biologische bestrijding. De belangrijkste stammen die zijn gerapporteerd als antagonistische micro-organismen tegen wortelknobbelaaltjes zijn Pasteurella, Streptomyces, Pseudomonas, Bacillus en Rhizobium. Myrothecium, Paecilomyces en Trichoderma bleken echter lastiger te zijn in het uitoefenen van hun antagonistische werking op wortelknobbelaaltjes, vanwege problemen met de kunstmatige kweek of een onstabiel biologisch bestrijdingseffect in het veld.
Paecilomyces lavviolaceus is een effectieve parasiet van de eieren van de zuidelijke wortelknobbelaaltjes en Cystocystis albicans. Het parasiteringspercentage van de eieren van de zuidelijke wortelknobbelaaltjes bedraagt maar liefst 60% tot 70%. Het werkingsmechanisme van Paecilomyces lavviolaceus tegen wortelknobbelaaltjes is als volgt: nadat Paecilomyces lavviolaceus in contact komt met de oöcysten van de aaltjes, omhult het mycelium van de bacterie het ei in een stroperig substraat. Het mycelium wordt dikker. Door de werking van exogene metabolieten en schimmelchitinase breekt de eierschaal af, waarna de schimmel het ei binnendringt en vervangt. De bacterie kan ook toxines afscheiden die de aaltjes doden. De belangrijkste functie is het doden van de eieren. Er zijn acht geregistreerde pesticiden van deze bacterie in China. Momenteel is er geen samengestelde doseringsvorm van Paecilomyces lilaclavi verkrijgbaar, maar het bedrijf heeft in China een octrooi aangevraagd voor de combinatie met andere insecticiden om de werkzaamheid te verhogen.
Plantenextract
Natuurlijke plantaardige producten kunnen veilig worden gebruikt voor de bestrijding van wortelknobbelaaltjes, en het gebruik van plantaardig materiaal of door planten geproduceerde nematoïde stoffen voor de bestrijding van wortelknobbelaaltjes sluit beter aan bij de eisen van ecologische veiligheid en voedselveiligheid.
Nematoidale bestanddelen van planten komen voor in alle plantendelen en kunnen worden verkregen door stoomdestillatie, organische extractie, het verzamelen van wortelafscheidingen, enzovoort. Op basis van hun chemische eigenschappen worden ze hoofdzakelijk onderverdeeld in niet-vluchtige stoffen met water- of organische oplosbaarheid en vluchtige organische verbindingen, waarbij de niet-vluchtige stoffen het grootste deel uitmaken. De nematoidale bestanddelen 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 de ontdekking van nieuwe werkzame stoffen. Hoewel ze een insecticide werking hebben, zijn het werkelijke actieve bestanddeel en het insecticide principe vaak onduidelijk.
Momenteel zijn neem, matrine, veratrine, scopolamine, theesaponine en dergelijke de belangrijkste commerciële plantenbestrijdingsmiddelen met een werking tegen nematoden. Het aanbod is relatief beperkt en ze kunnen worden gebruikt bij de teelt van planten die nematoden remmen, door ze tussen de andere gewassen te planten of ze te combineren met andere gewassen.
Hoewel de combinatie van plantenextracten voor de bestrijding van wortelknobbelaaltjes een beter effect zal hebben, is deze methode op dit moment nog niet volledig gecommercialiseerd. Desondanks biedt het een nieuw perspectief op het gebruik van plantenextracten bij de bestrijding van wortelknobbelaaltjes.
Bio-organische meststof
De sleutel tot bio-organische meststoffen ligt in de vraag of de antagonistische micro-organismen zich in de bodem of rhizosfeer kunnen vermenigvuldigen. Uit onderzoek blijkt dat de toepassing van bepaalde organische materialen, zoals garnalen- en krabschalen en oliekoek, het biologische bestrijdingseffect van wortelknobbelaaltjes direct of indirect kan verbeteren. Het gebruik van vaste fermentatietechnologie om antagonistische micro-organismen en organische meststoffen te fermenteren tot bio-organische meststoffen is een nieuwe biologische bestrijdingsmethode voor wortelknobbelaaltjes.
Uit onderzoek naar de bestrijding van wortelknobbelaaltjes bij groenten met bio-organische meststoffen is gebleken dat de antagonistische micro-organismen in deze meststoffen een goed bestrijdend effect hebben op wortelknobbelaaltjes, met name de organische meststof die is verkregen door fermentatie van antagonistische micro-organismen en organische meststoffen via vaste-stoffermentatietechnologie.
Het bestrijdingseffect van organische meststoffen op wortelknobbelaaltjes is echter sterk afhankelijk van de omgeving en de gebruiksduur, en de effectiviteit ervan is veel lager dan die van traditionele pesticiden, waardoor commercialisering lastig is.
Het is echter mogelijk om nematoden te bestrijden door chemische bestrijdingsmiddelen toe te voegen en water en meststoffen te combineren, als onderdeel van de bestrijding met medicijnen en meststoffen.
Door de grote hoeveelheid monocultuurgewassen (zoals zoete aardappel, sojaboon, enz.) die in binnen- en buitenland worden geteeld, neemt het aantal nematodenplagen steeds meer toe, waardoor de bestrijding ervan een grote uitdaging vormt. Momenteel dateren de meeste in China geregistreerde pesticiden van vóór de jaren 80 en is er een ernstig tekort aan nieuwe werkzame stoffen.
Biologische middelen hebben unieke voordelen in het gebruiksproces, maar ze zijn niet zo effectief als chemische middelen en hun toepassing wordt beperkt door diverse factoren. Uit de relevante octrooiaanvragen blijkt dat de huidige ontwikkeling van nematociden nog steeds draait om de combinatie van bestaande producten, de ontwikkeling van biopesticiden en de integratie van water en meststoffen.
Geplaatst op: 20 mei 2024