Sebbene i nematodi parassiti delle piante rientrino nella categoria dei nematodi pericolosi, non sono parassiti delle piante, bensì malattie delle piante.
Il nematode galligeno (Meloidogyne) è il nematode parassita delle piante più diffuso e dannoso al mondo. Si stima che oltre 2000 specie vegetali, tra cui quasi tutte le colture, siano molto sensibili all'infezione da nematode galligeno. I nematodi galligeni infettano le cellule del tessuto radicale della pianta ospite formando tumori che compromettono l'assorbimento di acqua e nutrienti, causando ritardo nella crescita, nanismo, ingiallimento, appassimento, arricciamento delle foglie, deformità dei frutti e persino la morte dell'intera pianta, con conseguente riduzione dei raccolti a livello globale.
Negli ultimi anni, il controllo delle malattie causate dai nematodi è diventato un tema centrale per le aziende fitosanitarie e gli istituti di ricerca di tutto il mondo. Il nematode cisticolo della soia è una delle principali cause di riduzione della produzione di soia in Brasile, negli Stati Uniti e in altri importanti paesi esportatori. Attualmente, sebbene siano stati applicati alcuni metodi fisici o misure agronomiche per il controllo di questa malattia, come la selezione di varietà resistenti, l'utilizzo di portinnesti resistenti, la rotazione delle colture, il miglioramento del suolo, ecc., i metodi di controllo più importanti rimangono il controllo chimico o biologico.
Meccanismo di azione della giunzione radicale
Il ciclo vitale del nematode galligeno comprende le fasi di uovo, larva di primo stadio, larva di secondo stadio, larva di terzo stadio, larva di quarto stadio e adulto. La larva è piccola e vermiforme, mentre l'adulto è eteromorfo: il maschio è lineare, la femmina ha una forma a pera. Le larve di secondo stadio migrano nell'acqua presente nei pori del terreno, individuano le radici della pianta ospite grazie agli alleli sensibili presenti sulla testa, invadono la pianta perforando l'epidermide dalla zona di allungamento della radice e, attraverso gli spazi intercellulari, raggiungono l'apice radicale e il meristema. Una volta raggiunto il meristema apicale, le larve di secondo stadio si spostano nella direzione del fascio vascolare e raggiungono la zona di sviluppo dello xilema. Qui, perforano le cellule della pianta ospite con un ago orale e iniettano le secrezioni delle ghiandole esofagee nelle cellule della radice. L'auxina e vari enzimi contenuti nelle secrezioni delle ghiandole esofagee possono indurre le cellule dell'ospite a mutare in "cellule giganti" con nuclei multinucleati, ricchi di suborganelli e con un metabolismo vigoroso. Le cellule corticali attorno alle cellule giganti proliferano, crescono eccessivamente e si gonfiano sotto l'influenza di queste ultime, formando i tipici noduli radicali sulla superficie delle radici. Le larve di secondo stadio utilizzano le cellule giganti come punti di alimentazione per assorbire nutrienti e acqua e rimangono immobili. In condizioni favorevoli, le larve di secondo stadio possono indurre l'ospite a produrre cellule giganti 24 ore dopo l'infezione e svilupparsi in vermi adulti dopo tre mute nei successivi 20 giorni. Dopodiché, i maschi si spostano e lasciano le radici, mentre le femmine rimangono stazionarie e continuano a svilupparsi, iniziando a deporre le uova dopo circa 28 giorni. Quando la temperatura supera i 10 °C, le uova si schiudono nel nodulo radicale, le larve di primo stadio si infiltrano nelle uova, mentre le larve di secondo stadio fuoriescono dalle uova, lasciando l'ospite e infettando nuovamente il terreno.
I nematodi galligeni hanno una vasta gamma di ospiti, potendo parassitare oltre 3.000 specie diverse, tra cui ortaggi, colture alimentari, colture da reddito, alberi da frutto, piante ornamentali ed erbe infestanti. Le radici degli ortaggi colpiti dai nematodi galligeni formano inizialmente noduli di diverse dimensioni, di colore bianco latte all'inizio e marrone chiaro in una fase successiva. Dopo l'infezione, le piante nel terreno risultano basse, i rami e le foglie atrofizzati o ingialliti, la crescita stentata, il colore delle foglie sbiadito e, nelle piante gravemente malate, la crescita debole; le piante appassiscono in caso di siccità e, nei casi più gravi, muoiono completamente. Inoltre, la regolazione della risposta difensiva, l'effetto inibitorio e il danno meccanico ai tessuti causati dai nematodi galligeni sulle colture facilitano anche l'invasione di patogeni del suolo come la fusariosi e i batteri responsabili del marciume radicale, dando origine a malattie complesse e causando maggiori perdite.
Misure di prevenzione e controllo
I diserbanti tradizionali possono essere suddivisi in fumiganti e non fumiganti a seconda delle diverse modalità di utilizzo.
Fumigante
Comprende idrocarburi alogenati e isotiocianati, mentre tra i non fumiganti si annoverano organofosforici e carbammati. Attualmente, tra gli insetticidi registrati in Cina, il bromometano (una sostanza che riduce lo strato di ozono, il cui utilizzo è in fase di graduale divieto) e la cloropicrina sono composti idrocarburici alogenati in grado di inibire la sintesi proteica e le reazioni biochimiche durante la respirazione dei nematodi galligeni. I due fumiganti sono a base di isotiocianato di metile, che si degrada rilasciando nel terreno composti a basso peso molecolare. L'isotiocianato di metile può penetrare nel corpo del nematode galligeno e legarsi alla globulina, la proteina trasportatrice di ossigeno, inibendone la respirazione e provocandone la morte. Inoltre, in Cina sono stati registrati anche il fluoruro di solforile e la cianammide di calcio come fumiganti per il controllo dei nematodi galligeni.
Esistono anche alcuni fumiganti a base di idrocarburi alogenati non registrati in Cina, come l'1,3-dicloropropilene, lo iodometano, ecc., che sono invece registrati in alcuni paesi europei e negli Stati Uniti come sostituti del bromometano.
Non fumigante
Tra questi figurano gli organofosfati e i carbammati. Tra i linecidi non fumigati registrati nel nostro Paese, la fosfina tiazolio, il metanofos, il foxifos e il clorpirifos appartengono agli organofosfati, mentre il carboxanil, l'aldicarb e il carboxanil butatiocarb appartengono ai carbammati. I nematocidi non fumigati interrompono la funzione del sistema nervoso dei nematodi galligeni legandosi all'acetilcolinesterasi nelle sinapsi di questi insetti. Solitamente non uccidono i nematodi galligeni, ma ne compromettono la capacità di localizzare l'ospite e di infettarlo, per questo vengono spesso definiti "paralizzanti per nematodi". I nematocidi non fumigati tradizionali sono agenti nervini altamente tossici, che hanno lo stesso meccanismo d'azione sui vertebrati e sugli artropodi come sui nematodi. Pertanto, a causa dei vincoli imposti da fattori ambientali e sociali, i principali paesi sviluppati del mondo hanno ridotto o interrotto lo sviluppo di insetticidi organofosforici e carbammati, orientandosi verso lo sviluppo di nuovi insetticidi ad alta efficacia e bassa tossicità. Negli ultimi anni, tra i nuovi insetticidi non carbammati/organofosforici che hanno ottenuto la registrazione presso l'EPA figurano lo spiralato etile (registrato nel 2010), il difluorosulfone (registrato nel 2014) e la fluopiramide (registrata nel 2015).
In realtà, a causa dell'elevata tossicità e del divieto di utilizzo dei pesticidi organofosforici, non sono molti i nematocidi attualmente disponibili. In Cina sono stati registrati 371 nematocidi, di cui 161 con principio attivo abamectina e 158 con principio attivo tiazofos. Questi due principi attivi rappresentavano i componenti più importanti per il controllo dei nematodi in Cina.
Attualmente, non sono molti i nuovi nematocidi, tra i quali spiccano il fluorene solfossido, lo spirossido, il difluorosolfone e la fluopiramide. Inoltre, in termini di biopesticidi, Penicillium paraclavidum e Bacillus thuringiensis HAN055, registrati da Kono, presentano un forte potenziale di mercato.
Brevetto globale per il controllo del nematode galligeno della soia
Il nematode galligeno della soia è una delle principali cause della riduzione della resa della soia nei principali paesi esportatori, in particolare negli Stati Uniti e in Brasile.
Negli ultimi dieci anni, in tutto il mondo sono stati depositati complessivamente 4287 brevetti per la protezione delle piante relativi ai nematodi galligeni della soia. Le domande di brevetto per i nematodi galligeni della soia sono state presentate principalmente in diverse regioni e paesi: al primo posto si trova l'Ufficio europeo dei brevetti, seguito da Cina e Stati Uniti. Il Brasile, l'area più colpita dalla malattia, conta solo 145 domande di brevetto, la maggior parte delle quali presentate da aziende multinazionali.
Attualmente, in Cina, l'abamectina e la fosfina tiazolo sono i principali agenti di controllo dei nematodi radicali. Anche il prodotto brevettato fluopiramide ha iniziato a essere commercializzato.
Avermectina
Nel 1981, l'abamectina fu introdotta sul mercato come insetticida contro i parassiti intestinali dei mammiferi, e nel 1985 come pesticida. L'avermectina è oggi uno degli insetticidi più utilizzati.
fosfina tiazato
Il fosfina tiazolo è un insetticida organofosforico innovativo, efficiente e ad ampio spettro, non fumigante, sviluppato dalla società Ishihara in Giappone e commercializzato in molti paesi, tra cui il Giappone stesso. Studi preliminari hanno dimostrato che il fosfina tiazolo viene endosorbito e trasportato nelle piante, e possiede un'attività ad ampio spettro contro nematodi e parassiti delle piante. I nematodi parassiti delle piante danneggiano molte colture importanti e le proprietà biologiche, fisiche e chimiche del fosfina tiazolo lo rendono particolarmente adatto all'applicazione al suolo, rappresentando quindi un agente ideale per il controllo di questi insetti. Attualmente, il fosfina tiazolo è uno dei pochi nematocidi registrati per l'uso su ortaggi in Cina e, grazie al suo eccellente assorbimento interno, può essere utilizzato non solo per il controllo di nematodi e parassiti della superficie del suolo, ma anche per il controllo di acari e altri parassiti fogliari. Il principale meccanismo d'azione dei tiazolidi fosfinici consiste nell'inibire l'acetilcolinesterasi dell'organismo bersaglio, influenzando così l'ecologia del secondo stadio larvale del nematode. I tiazolidi fosfinici possono inibire l'attività, il danneggiamento e la schiusa delle uova dei nematodi, bloccandone di conseguenza la crescita e la riproduzione.
Fluopiramide
La fluopiramide è un fungicida piridiletilbenzammidico, sviluppato e commercializzato da Bayer Cropscience, tuttora coperto da brevetto. La fluopiramide possiede una certa attività nematocida ed è stata registrata per il controllo dei nematodi galligeni nelle colture, risultando attualmente uno dei nematocidi più diffusi. Il suo meccanismo d'azione consiste nell'inibire la respirazione mitocondriale bloccando il trasferimento di elettroni della succinato deidrogenasi nella catena respiratoria, inibendo così diverse fasi del ciclo di crescita dei batteri patogeni e raggiungendo così l'obiettivo di controllarli.
In Cina, il principio attivo della fluropiramide è ancora coperto da brevetto. Delle domande di brevetto per la sua applicazione contro i nematodi, 3 provengono da Bayer e 4 da aziende cinesi, e sono associate a biostimolanti o altri principi attivi per il controllo dei nematodi. Di fatto, alcuni principi attivi ancora coperti da brevetto possono essere utilizzati per pianificare in anticipo la commercializzazione e conquistare quote di mercato. Ad esempio, l'etil policidina, un eccellente agente contro lepidotteri e tripidi, vede oltre il 70% delle domande di brevetto presentate a livello nazionale da imprese cinesi.
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 sia a livello nazionale che internazionale. L'isolamento e lo screening di microrganismi con elevata capacità antagonista contro i nematodi galligeni rappresentano le condizioni primarie per il controllo biologico. I principali ceppi segnalati come microrganismi antagonisti dei nematodi galligeni sono Pasteurella, Streptomyces, Pseudomonas, Bacillus e Rhizobium. Myrothecium, Paecilomyces e Trichoderma, tuttavia, hanno mostrato difficoltà nell'esercitare i loro effetti antagonisti sui nematodi galligeni a causa di problemi di coltura artificiale o di un effetto di controllo biologico instabile in campo.
Paecilomyces lavviolaceus è un parassita efficace contro le uova del nematode galligeno e di Cystocystis albicans. Il tasso di parassitosi delle uova del nematode galligeno raggiunge il 60%-70%. Il meccanismo di inibizione di Paecilomyces lavviolaceus contro i nematodi galligeni consiste nel fatto che, dopo il contatto con le oocisti del nematode, nel substrato viscoso, il micelio del batterio di biocontrollo circonda completamente l'uovo, ispessendone l'estremità. La superficie del guscio dell'uovo si rompe a causa dell'attività dei metaboliti esogeni e della chitinasi fungina, consentendo così ai funghi di invaderlo e sostituirlo. Il batterio può anche secernere tossine che uccidono i nematodi. La sua funzione principale è quella di uccidere le uova. In Cina sono presenti otto registrazioni di pesticidi per questo prodotto. Attualmente, Paecilomyces lilaclavi non ha una forma di dosaggio composta in vendita, ma il suo brevetto depositato in Cina include un brevetto per la combinazione con altri insetticidi al fine di aumentarne l'efficacia.
Estratto vegetale
I prodotti vegetali naturali possono essere utilizzati in sicurezza per il controllo dei nematodi galligeni, e l'impiego di materiali vegetali o sostanze nematocide prodotte dalle piante per il controllo delle malattie causate da questi nematodi è più in linea con i requisiti di sicurezza ecologica e sicurezza alimentare.
I componenti nematocidi delle piante sono presenti in tutti gli organi della pianta e possono essere ottenuti tramite distillazione a vapore, estrazione organica, raccolta di secrezioni radicali, ecc. In base alle loro proprietà chimiche, si dividono principalmente in sostanze non volatili con solubilità in acqua o in solventi organici e composti organici volatili, tra i quali le sostanze non volatili costituiscono la maggioranza. I componenti nematocidi di molte piante possono essere utilizzati per il controllo dei nematodi galligeni dopo una semplice estrazione, e la scoperta di estratti vegetali è relativamente semplice rispetto alla scoperta di nuovi composti attivi. Tuttavia, sebbene abbiano un effetto insetticida, il vero principio attivo e il meccanismo d'azione insetticida spesso non sono chiari.
Attualmente, neem, matrina, veratrina, scopolamina, saponina del tè e simili sono i principali pesticidi vegetali commerciali con attività nematocida, che sono relativamente pochi e possono essere utilizzati nella produzione di piante inibitrici dei nematodi mediante consociazione o coltura concomitante.
Sebbene la combinazione di estratti vegetali per il controllo dei nematodi galligeni mostri un effetto di controllo dei nematodi migliore, al momento non è ancora pienamente commercializzata, ma fornisce comunque una nuova idea per l'utilizzo di estratti vegetali nel controllo di questi parassiti.
Fertilizzante bio-organico
La chiave dei fertilizzanti bio-organici risiede nella capacità dei microrganismi antagonisti di moltiplicarsi nel terreno o nella rizosfera. I risultati mostrano che l'applicazione di alcuni materiali organici, come gusci di gamberi e granchi e farine oleaginose, può migliorare, direttamente o indirettamente, l'efficacia del controllo biologico dei nematodi galligeni. L'utilizzo della tecnologia di fermentazione solida per fermentare microrganismi antagonisti e fertilizzanti organici al fine di produrre fertilizzanti bio-organici rappresenta un nuovo metodo di controllo biologico per contrastare la malattia causata dai nematodi galligeni.
Nello studio sul controllo dei nematodi delle piante orticole mediante fertilizzanti bio-organici, si è riscontrato che i microrganismi antagonisti presenti nei fertilizzanti bio-organici hanno un buon effetto di controllo sui nematodi galligeni, in particolare i fertilizzanti organici ottenuti dalla fermentazione di microrganismi antagonisti e fertilizzanti organici tramite tecnologia di fermentazione solida.
Tuttavia, l'efficacia dei fertilizzanti organici nel controllo dei nematodi galligeni è fortemente influenzata dall'ambiente e dal periodo di utilizzo, e la loro efficacia di controllo è di gran lunga inferiore a quella dei pesticidi tradizionali, il che ne rende difficile la commercializzazione.
Tuttavia, nell'ambito del controllo dei farmaci e dei fertilizzanti, è possibile controllare i nematodi aggiungendo pesticidi chimici e integrando acqua e fertilizzanti.
Con l'elevato numero di monocolture (come patate dolci, soia, ecc.) coltivate sia in Cina che all'estero, la presenza di nematodi sta diventando sempre più grave e il loro controllo rappresenta una grande sfida. Attualmente, la maggior parte dei pesticidi registrati in Cina è stata sviluppata prima degli anni '80 e la disponibilità di nuovi principi attivi è gravemente insufficiente.
Gli agenti biologici presentano vantaggi unici nel processo di utilizzo, ma non sono efficaci quanto gli agenti chimici e il loro impiego è limitato da diversi fattori. Dalle relative domande di brevetto, si evince che l'attuale sviluppo dei nematocidi si concentra ancora sulla combinazione di prodotti preesistenti, sullo sviluppo di biopesticidi e sull'integrazione di acqua e fertilizzanti.
Data di pubblicazione: 20-05-2024