Controllo dei nematodi galligeni da una prospettiva globale: sfide, strategie e innovazioni

Sebbene i nematodi parassiti delle piante appartengano ai pericoli dei nematodi, non sono parassiti delle piante, ma malattie delle piante.
Il nematode galligeno (Meloidogyne) è il nematode parassita vegetale più diffuso e dannoso al mondo.Si stima che più di 2000 specie di piante nel mondo, comprese quasi tutte le colture coltivate, siano molto sensibili all'infezione da nematodi galligeni.I nematodi galligeni infettano le cellule del tessuto radicale ospite formando tumori, influenzando l'assorbimento di acqua e sostanze nutritive, con conseguente crescita stentata della pianta, nanismo, ingiallimento, avvizzimento, arricciamento delle foglie, deformità del frutto e persino la morte dell'intera pianta, con conseguente riduzione globale dei raccolti.
Negli ultimi anni, il controllo delle malattie dei nematodi è stato al centro dell’attenzione delle aziende globali di protezione delle piante e degli istituti di ricerca.Il nematode cisticolo della soia è un motivo importante per la riduzione della produzione di soia in Brasile, negli Stati Uniti e in altri importanti paesi esportatori di soia.Attualmente, sebbene alcuni metodi fisici o misure agricole siano stati applicati per il controllo delle malattie dei nematodi, come: screening di varietà resistenti, utilizzo di portinnesti resistenti, rotazione delle colture, miglioramento del suolo, ecc., i metodi di controllo più importanti sono ancora il controllo chimico o controllo biologico.

Meccanismo d'azione della giunzione radice

La storia della vita del nematode galligeno è costituita da uovo, larva di primo stadio, larva di secondo stadio, larva di terzo stadio, larva di quarto stadio e adulto.La larva è un piccolo verme, l'adulto è eteromorfo, il maschio è lineare e la femmina è a forma di pera.Le larve del secondo stadio possono migrare nell'acqua dei pori del suolo, cercare la radice della pianta ospite attraverso gli alleli sensibili della testa, invadere la pianta ospite perforando l'epidermide dall'area di allungamento della radice ospite, e poi viaggiare attraverso nello spazio intercellulare, si spostano verso l'apice della radice e raggiungono il meristema della radice.Dopo che le larve del secondo stadio hanno raggiunto il meristema dell'apice della radice, le larve sono tornate nella direzione del fascio vascolare e hanno raggiunto l'area di sviluppo dello xilema.Qui, le larve del secondo stadio perforano le cellule ospiti con un ago orale e iniettano le secrezioni delle ghiandole esofagee nelle cellule della radice ospite.L'auxina e vari enzimi contenuti nelle secrezioni delle ghiandole esofagee possono indurre le cellule ospiti a mutare in “cellule giganti” con nuclei multinucleati, ricchi di suborganelli e metabolismo vigoroso.Le cellule corticali attorno alle cellule giganti proliferano, crescono e si gonfiano sotto l'influenza delle cellule giganti, formando i sintomi tipici dei noduli radicali sulla superficie della radice.Le larve del secondo stadio utilizzano cellule giganti come punti di alimentazione per assorbire nutrienti e acqua e non si muovono.In condizioni adeguate, le larve del secondo stadio possono indurre l'ospite a produrre cellule giganti 24 ore dopo l'infezione e svilupparsi in vermi adulti dopo tre mute nei 20 giorni successivi.Dopodiché i maschi si muovono e lasciano le radici, le femmine rimangono stazionarie e continuano a svilupparsi, iniziando a deporre le uova a circa 28 giorni.Quando la temperatura è superiore a 10 ℃, le uova si schiudono nel nodulo radicale, le larve di primo stadio nelle uova, le larve di secondo stadio escono dalle uova, lasciando l'ospite nel terreno nuovamente infetto.
I nematodi galligeni hanno un'ampia gamma di ospiti, che possono essere parassiti di oltre 3 000 tipi di ospiti, come ortaggi, colture alimentari, colture da reddito, alberi da frutto, piante ornamentali ed erbe infestanti.Le radici delle verdure colpite dai nematodi galligeni formano inizialmente noduli di diverse dimensioni, che sono inizialmente bianco latte e successivamente marrone chiaro.Dopo l'infezione con il nematode delle radici, le piante nel terreno erano basse, i rami e le foglie erano atrofizzati o ingialliti, la crescita era stentata, il colore delle foglie era chiaro e la crescita delle piante gravemente malate era debole, le piante erano appassito nella siccità, e l'intera pianta morì in grave.Inoltre, la regolazione della risposta di difesa, dell’effetto inibitore e del danno meccanico ai tessuti causato dai nematodi galligeni sulle colture ha anche facilitato l’invasione di agenti patogeni presenti nel suolo come l’avvizzimento del fusarium e i batteri del marciume radicale, formando così malattie complesse e causando maggiori perdite.

Misure di prevenzione e controllo

I linecidi tradizionali possono essere suddivisi in fumiganti e non fumiganti a seconda delle diverse modalità di utilizzo.

Fumigante

Comprende idrocarburi alogenati e isotiocianati, mentre i non fumiganti includono organofosfori e carbammati.Attualmente, tra gli insetticidi registrati in Cina, il bromometano (una sostanza dannosa per l'ozono, che verrà progressivamente bandita) e la cloropicrina sono composti idrocarburici alogenati, che possono inibire la sintesi proteica e le reazioni biochimiche durante la respirazione dei nematodi galligeni.I due fumiganti sono l'isotiocianato di metile, che può degradare e rilasciare l'isotiocianato di metile e altri piccoli composti molecolari nel terreno.L'isotiocianato di metile può entrare nel corpo del nematode galligeno e legarsi alla globulina che trasporta l'ossigeno, inibendo così la respirazione del nematode galligeno per ottenere un effetto letale.Inoltre, anche il fluoruro di solforile e la calciocianammide sono stati registrati come fumiganti per il controllo dei nematodi galligeni in Cina.
Esistono anche alcuni fumiganti di idrocarburi alogenati che non sono registrati in Cina, come 1, 3-dicloropropilene, iodometano, ecc., che sono registrati in alcuni paesi in Europa e negli Stati Uniti come sostituti del bromometano.

Non fumigante

Compresi organofosfori e carbammati.Tra i linecidi non fumigati registrati nel nostro Paese, appartengono agli organofosfori la fosfina tiazolio, il Methanophos, il phoxiphos e il clorpirifos, mentre al carbammato appartengono il carboxanil, l'aldicarb e il carboxanil butathiocarb.I nematocidi non fumigati interrompono la funzione del sistema nervoso dei nematodi galligeni legandosi all'acetilcolinesterasi nelle sinapsi dei nematodi galligeni.Di solito non uccidono i nematodi del nodo radicale, ma fanno solo perdere loro la capacità di localizzare l'ospite e infettarlo, quindi vengono spesso definiti "paralizzatori dei nematodi".I nematocidi tradizionali non fumigati sono agenti nervini altamente tossici, che hanno lo stesso meccanismo d'azione sui vertebrati e sugli artropodi dei nematodi.Pertanto, sotto i vincoli di fattori ambientali e sociali, i principali paesi sviluppati del mondo hanno ridotto o interrotto lo sviluppo di insetticidi organofosforici e carbammati e si sono rivolti allo sviluppo di alcuni nuovi insetticidi ad alta efficienza e bassa tossicità.Negli ultimi anni, tra i nuovi insetticidi non carbammati/organofosforici che hanno ottenuto la registrazione EPA ci sono l'etile spiralato (registrato nel 2010), il difluorosulfone (registrato nel 2014) e la fluopiramide (registrata nel 2015).
Ma in realtà, a causa dell’elevata tossicità e del divieto dei pesticidi organofosforici, al momento non sono disponibili molti nematocidi.In Cina sono stati registrati 371 nematocidi, di cui 161 erano il principio attivo abamectina e 158 il principio attivo tiazofos.Questi due principi attivi erano i componenti più importanti per il controllo dei nematodi in Cina.
Al momento non ci sono molti nuovi nematocidi, tra i quali i leader sono il fluorene solfossido, lo spirossido, il difluorosulfone e la fluopiramide.Inoltre, in termini di biopesticidi, anche il Penicillium paraclavidum e il Bacillus thuringiensis HAN055 registrati da Kono hanno un forte potenziale di mercato.

Brevetto globale per il controllo dei nematodi del nodo radicale della soia

Il nematode nodoso della soia è uno dei motivi principali della riduzione della resa della soia nei principali paesi esportatori di soia, in particolare negli Stati Uniti e in Brasile.
Negli ultimi dieci anni sono stati depositati in tutto il mondo 4.287 brevetti fitosanitari relativi ai nematodi galligeni della soia.Il nematode galligeno della soia nel mondo ha richiesto brevetti principalmente in regioni e paesi, il primo è l'Ufficio europeo, il secondo è la Cina e gli Stati Uniti, mentre l'area più grave di nematode galligeno della soia, il Brasile, ha solo 145 domande di brevetto.E la maggior parte proviene da multinazionali.

Attualmente, l’abamectina e la fosfina tiazolo sono i principali agenti di controllo dei nematodi radicali in Cina.E ha iniziato a essere distribuito anche il prodotto brevettato fluopiramide.

Avermectina

Nel 1981 l’abamectina fu introdotta sul mercato come controllo contro i parassiti intestinali nei mammiferi e nel 1985 come pesticida.L’avermectina è uno degli insetticidi più utilizzati oggi.

Fosfina tiazato

La fosfina tiazolo è un insetticida organofosforico nuovo, efficiente e ad ampio spettro non fumigato sviluppato dalla Ishihara Company in Giappone ed è stato immesso sul mercato in molti paesi come il Giappone.Studi preliminari hanno dimostrato che la fosfina tiazolio ha endosorbimento e trasporto nelle piante e ha un'attività ad ampio spettro contro nematodi e parassiti parassiti.I nematodi parassiti delle piante danneggiano molte colture importanti e le proprietà biologiche, fisiche e chimiche della fosfina tiazolo sono molto adatte per l'applicazione nel suolo, quindi è un agente ideale per controllare i nematodi parassiti delle piante.Allo stato attuale, la fosfina tiazolio è uno dei pochi nematocidi registrati sulle verdure in Cina e ha un eccellente assorbimento interno, quindi può essere utilizzato non solo per controllare i nematodi e i parassiti della superficie del suolo, ma può anche essere utilizzato per controllare gli acari fogliari e gli acari fogliari. parassiti di superficie.La principale modalità d'azione dei tiazolidi fosfinici è l'inibizione dell'acetilcolinesterasi dell'organismo bersaglio, che influisce sull'ecologia del 2o stadio larvale del nematode.La fosfina tiazolo può inibire l'attività, il danno e la schiusa dei nematodi, quindi può inibire la crescita e la riproduzione dei nematodi.

Fluopiramide

La fluopiramide è un fungicida piridil etil benzammide, sviluppato e commercializzato da Bayer Cropscience, ancora in fase di brevetto.La fluopiramide ha una certa attività nematocida ed è stata registrata per il controllo del nematode galligeno nelle colture ed è attualmente un nematocida più popolare.Il meccanismo della sua azione è quello di inibire la respirazione mitocondriale bloccando il trasferimento di elettroni della deidrogenasi succinica nella catena respiratoria e inibire diverse fasi del ciclo di crescita dei batteri patogeni per raggiungere lo scopo di controllare i batteri patogeni.

Il principio attivo della fluoropiramide in Cina è ancora in fase di brevetto.Delle sue domande di brevetto sui nematodi, 3 provengono dalla Bayer e 4 dalla Cina, che vengono combinati con biostimolanti o diversi principi attivi per controllare i nematodi.In effetti, alcuni principi attivi durante il periodo di brevetto possono essere utilizzati per realizzare in anticipo alcuni layout di brevetto per conquistare il mercato.Come gli eccellenti parassiti dei lepidotteri e l'agente tripide etil policidina, oltre il 70% dei brevetti per applicazioni nazionali sono richiesti da imprese nazionali.

Pesticidi biologici per il controllo dei nematodi

Negli ultimi anni, i metodi di controllo biologico che sostituiscono il controllo chimico dei nematodi galligeni hanno ricevuto ampia attenzione in patria e all’estero.L'isolamento e lo screening di microrganismi con elevata capacità antagonista contro i nematodi galligeni sono le condizioni primarie per il controllo biologico.I principali ceppi riportati sui microrganismi antagonisti dei nematodi galligeni sono stati Pasteurella, Streptomyces, Pseudomonas, Bacillus e Rhizobium.Myrothecium, Paecilomyces e Trichoderma, tuttavia, per alcuni microrganismi era difficile esercitare i loro effetti antagonizzanti sui nematodi galligeni a causa delle difficoltà nella coltura artificiale o dell'instabile effetto di controllo biologico sul campo.
Paecilomyces lavviolaceus è un efficace parassita delle uova del nematode dei nodi radicali meridionali e del Cystocystis albicans.Il tasso di parassiti delle uova del nematode nematode del nodo radicale meridionale raggiunge il 60% ~ 70%.Il meccanismo di inibizione di Paecilomyces lavviolaceus contro i nematodi galligeni è che, dopo il contatto di Paecilomyces lavviolaceus con le oocisti dei vermi, nel substrato viscoso, il micelio dei batteri di biocontrollo circonda l'intero uovo e l'estremità del micelio diventa spessa.La superficie del guscio dell'uovo si rompe a causa dell'attività dei metaboliti esogeni e della chitinasi fungina, quindi i funghi la invadono e la sostituiscono.Può anche secernere tossine che uccidono i nematodi.La sua funzione principale è uccidere le uova.Ci sono otto registrazioni di pesticidi in Cina.Al momento, Paecilomyces lilaclavi non ha una forma di dosaggio composta in vendita, ma il suo brevetto in Cina ha un brevetto per la combinazione con altri insetticidi per aumentare l'attività d'uso

Estratto vegetale

I prodotti vegetali naturali possono essere utilizzati in modo sicuro per il controllo dei nematodi radicali, e l'uso di materiali vegetali o sostanze nematoidi prodotte dalle piante per controllare le malattie dei nematodi radicali è più in linea con i requisiti di sicurezza ecologica e sicurezza alimentare.
I componenti nematoidi delle piante esistono in tutti gli organi della pianta e possono essere ottenuti mediante distillazione a vapore, estrazione organica, raccolta di secrezioni radicali, ecc. In base alle loro proprietà chimiche, sono principalmente suddivisi in sostanze non volatili con solubilità in acqua o solubilità organica e composti organici volatili, tra i quali le sostanze non volatili rappresentano la maggioranza.I componenti nematoidi di molte piante possono essere utilizzati per il controllo dei nematodi del nodo radicale dopo la semplice estrazione, e la scoperta di estratti vegetali è relativamente semplice rispetto a nuovi composti attivi.Tuttavia, sebbene abbia un effetto insetticida, spesso il vero principio attivo e il principio insetticida non sono chiari.
Allo stato attuale, neem, matrina, veratrina, scopolamina, saponina del tè e così via sono i principali pesticidi vegetali commerciali con attività di uccisione dei nematodi, che sono relativamente pochi, e possono essere utilizzati nella produzione di piante inibitorie dei nematodi mediante interplantazione o accompagnamento.
Sebbene la combinazione di estratti vegetali per controllare il nematode galligeno avrà un migliore effetto di controllo dei nematodi, allo stadio attuale non è stata completamente commercializzata, ma fornisce comunque una nuova idea per gli estratti vegetali per controllare il nematode galligeno.

Fertilizzante bioorganico

La chiave del fertilizzante bioorganico è se i microrganismi antagonisti possono moltiplicarsi nel suolo o nel suolo della rizosfera.I risultati mostrano che l'applicazione di alcuni materiali organici come gusci di gamberetti e granchi e farina di olio può migliorare direttamente o indirettamente l'effetto di controllo biologico del nematode del nodo radicale.L'utilizzo della tecnologia di fermentazione solida per fermentare microrganismi antagonisti e fertilizzanti organici per produrre fertilizzanti bio-organici è un nuovo metodo di controllo biologico per controllare la malattia dei nematodi del nodo radicale.
Nello studio sul controllo dei nematodi vegetali con fertilizzanti bioorganici, è stato riscontrato che i microrganismi antagonisti nei fertilizzanti bioorganici hanno avuto un buon effetto di controllo sui nematodi galligeni, in particolare sul fertilizzante organico ottenuto dalla fermentazione di microrganismi antagonisti e fertilizzanti organici attraverso la tecnologia della fermentazione solida.
Tuttavia, l’effetto di controllo del fertilizzante organico sui nematodi galligeni ha un ottimo rapporto con l’ambiente e il periodo di utilizzo, e la sua efficienza di controllo è molto inferiore a quella dei pesticidi tradizionali ed è difficile da commercializzare.
Tuttavia, come parte del controllo di farmaci e fertilizzanti, è possibile controllare i nematodi aggiungendo pesticidi chimici e integrando acqua e fertilizzanti.
Con il gran numero di varietà monocolturali (come patate dolci, soia, ecc.) piantate in patria e all'estero, la presenza di nematodi sta diventando sempre più grave e anche il controllo dei nematodi si trova ad affrontare una grande sfida.Attualmente, la maggior parte delle varietà di pesticidi registrate in Cina sono state sviluppate prima degli anni ’80 e i nuovi composti attivi sono seriamente insufficienti.
Gli agenti biologici presentano vantaggi unici nel processo di utilizzo, ma non sono efficaci quanto gli agenti chimici e il loro utilizzo è limitato da vari fattori.Dalle relative domande di brevetto si può vedere che l’attuale sviluppo dei nematocidi riguarda ancora la combinazione di vecchi prodotti, lo sviluppo di biopesticidi e l’integrazione di acqua e fertilizzanti.