Sebbene i nematodi parassiti delle piante rientrino tra i pericoli derivanti dai nematodi, non sono parassiti delle piante, bensì malattie delle piante.
Il nematode galligeno delle radici (Meloidogyne) è il nematode parassita delle piante più diffuso e dannoso al mondo. Si stima che oltre 2000 specie vegetali nel mondo, tra cui quasi tutte le colture coltivate, siano molto sensibili alle infezioni da nematodi galligeni delle radici. I nematodi galligeni delle radici infettano le cellule dei tessuti radicali dell'ospite formando tumori, compromettendo l'assorbimento di acqua e nutrienti e causando stentati nella crescita della pianta, nanismo, ingiallimento, avvizzimento, arricciamento delle foglie, deformità dei frutti e persino la morte dell'intera pianta, con conseguente riduzione delle colture globali.
Negli ultimi anni, il controllo delle malattie da nematodi è stato al centro dell'attenzione delle aziende fitosanitarie e degli istituti di ricerca globali. Il nematode cistico della soia è una delle principali cause della riduzione della produzione di soia in Brasile, negli Stati Uniti e in altri importanti paesi esportatori di soia. Attualmente, sebbene siano stati applicati alcuni metodi fisici o misure agricole per il controllo delle malattie da nematodi, come lo screening di varietà resistenti, l'utilizzo di portinnesti resistenti, la rotazione delle colture, il miglioramento del terreno, ecc., i metodi di controllo più importanti rimangono il controllo chimico o biologico.
Meccanismo di azione della giunzione radice-fenomeno
Il ciclo vitale del nematode galligeno consiste in uovo, larva di primo stadio, larva di secondo stadio, larva di terzo stadio, larva di quarto stadio e adulto. La larva è piccola, simile a un verme, l'adulto è eteromorfo, il maschio è lineare e la femmina è piriforme. Le larve di secondo stadio possono migrare nell'acqua o nei pori del terreno, cercare la radice della pianta ospite attraverso gli alleli sensibili del capo, invadere la pianta ospite perforando l'epidermide dall'area di allungamento della radice ospite, quindi viaggiare attraverso lo spazio intercellulare, spostarsi fino all'apice radicale e raggiungere il meristema della radice. Dopo che le larve di secondo stadio hanno raggiunto il meristema dell'apice radicale, le larve si sono spostate indietro nella direzione del fascio vascolare e hanno raggiunto l'area di sviluppo dello xilema. Qui, le larve di secondo stadio perforano le cellule ospiti con un ago orale e iniettano secrezioni delle ghiandole esofagee nelle cellule radicali ospiti. 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 con un metabolismo vigoroso. Le cellule corticali attorno alle cellule giganti proliferano, crescono eccessivamente e si gonfiano sotto l'influenza delle cellule giganti, formando i tipici sintomi dei 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 non si muovono. In condizioni adeguate, 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. Successivamente i maschi si spostano e abbandonano le radici, le femmine rimangono stazionarie e continuano a svilupparsi, iniziando a deporre le uova a circa 28 giorni. Quando la temperatura supera i 10 °C, le uova si schiudono nel nodulo radicale, le larve di primo stadio si schiudono nelle uova, le larve di secondo stadio fuoriescono dalle uova e abbandonano l'ospite per tornare nel terreno infettato.
I nematodi galligeni delle radici hanno un'ampia gamma di ospiti, che possono essere parassiti di oltre 3.000 tipi di ospiti, come ortaggi, colture alimentari, colture commerciali, alberi da frutto, piante ornamentali ed erbe infestanti. Le radici degli ortaggi colpiti dai nematodi galligeni delle radici formano inizialmente noduli di diverse dimensioni, di colore bianco latteo all'inizio e di colore marrone chiaro in seguito. Dopo l'infezione con il nematode galligeno delle radici, le piante nel terreno risultavano basse, rami e foglie atrofizzati o ingialliti, la crescita era stentata, il colore delle foglie era chiaro e la crescita delle piante gravemente malate era debole, le piante appassivano per siccità e l'intera pianta moriva in caso di grave siccità. Inoltre, la regolazione della risposta di difesa, l'effetto inibitorio e il danno meccanico ai tessuti causato dai nematodi galligeni delle radici sulle colture hanno anche facilitato l'invasione di patogeni del suolo come la fusariosi 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 dei diversi metodi di utilizzo.
Fumigante
Include idrocarburi alogenati e isotiocianati, mentre i non fumiganti includono organofosforati e carbammati. Attualmente, tra gli insetticidi registrati in Cina, il bromometano (una sostanza che riduce lo strato di ozono, 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 delle radici. I due fumiganti sono il metilisotiocianato, che può degradarsi e rilasciare nel terreno sia il metilisotiocianato che altri composti a piccole molecole. Il metilisotiocianato può entrare nell'organismo del nematode galligeno delle radici e legarsi alla globulina trasportatrice dell'ossigeno, inibendone così la respirazione e ottenendo un effetto letale. Inoltre, il fluoruro di solforile e la calciocianamide sono stati registrati come fumiganti per il controllo dei nematodi galligeni delle radici in Cina.
Esistono anche alcuni fumiganti idrocarburici 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
Inclusi organofosforati e carbammati. Tra i linecidi non fumigati registrati nel nostro Paese, fosfina tiazolio, metanofos, foxifos e clorpirifos appartengono agli organofosforati, mentre carbossanil, aldicarb e carbossanil butatiocarb appartengono ai carbammati. I nematocidi non fumigati interrompono la funzione del sistema nervoso dei nematodi galligeni delle radici legandosi all'acetilcolinesterasi nelle sinapsi dei nematodi galligeni delle radici. Di solito non uccidono i nematodi galligeni delle radici, ma fanno solo perdere loro la capacità di localizzare l'ospite e infettare, motivo per cui sono spesso definiti "paralizzanti 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, a causa dei vincoli ambientali e sociali, i principali paesi sviluppati del mondo hanno ridotto o interrotto lo sviluppo di insetticidi organofosforici e carbammati, dedicandosi allo sviluppo di nuovi insetticidi ad alta efficienza e bassa tossicità. Negli ultimi anni, tra i nuovi insetticidi non carbammati/organofosforici che hanno ottenuto la registrazione EPA figurano 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 a base di abamectina e 158 a base di tiazofos. Questi due principi attivi erano i componenti più importanti per il controllo dei nematodi in Cina.
Attualmente, non ci sono molti nuovi nematocidi, tra cui fluorene solfossido, spirossido, difluorosolfone e fluopiramide sono i leader. Inoltre, per quanto riguarda i biopesticidi, anche 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 di soia, in particolare Stati Uniti e Brasile.
Nell'ultimo decennio sono stati depositati in tutto il mondo 4287 brevetti fitosanitari relativi ai nematodi galligeni della soia. Le domande di brevetto per il nematode galligeno della soia sono state presentate principalmente in regioni e paesi, il primo dei quali è l'Ufficio europeo, il secondo è la Cina e gli Stati Uniti, mentre l'area più grave per il nematode galligeno della soia, il Brasile, conta solo 145 domande di brevetto. E la maggior parte di queste proviene da aziende multinazionali.
Attualmente, abamectina e fosfina tiazolo sono i principali agenti di controllo dei nematodi delle radici in Cina. Anche il prodotto brevettato fluopiramide ha iniziato a essere commercializzato.
Avermectina
Nel 1981, l'abamectina fu introdotta sul mercato come prodotto per il controllo dei parassiti intestinali nei mammiferi e nel 1985 come pesticida. L'avermectina è uno degli insetticidi più utilizzati oggi.
Fosfina tiazato
Il fosfina tiazolo è un nuovo insetticida organofosforico non fumigato, efficiente e ad ampio spettro, sviluppato dalla Ishihara Company in Giappone e immesso sul mercato in molti paesi, tra cui il Giappone stesso. Studi preliminari hanno dimostrato che il fosfina tiazolio possiede capacità di endosorbimento e trasporto nelle piante e un'attività ad ampio spettro contro nematodi e parassiti. I nematodi fitoparassiti 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 dei nematodi fitoparassiti. Attualmente, il fosfina tiazolo è uno dei pochi nematocidi registrati per le colture orticole in Cina e, grazie al suo eccellente assorbimento interno, può essere utilizzato non solo per il controllo di nematodi e parassiti della superficie del terreno, ma anche per il controllo di acari e parassiti della superficie fogliare. Il principale meccanismo d'azione dei tiazolidi di fosfina è l'inibizione dell'acetilcolinesterasi dell'organismo bersaglio, che influenza l'ecologia del nematode al secondo stadio larvale. Il tiazolo di fosfina può inibire l'attività, il danno e la schiusa dei nematodi, inibendone così la crescita e la riproduzione.
Fluopiramide
La fluopiramide è un fungicida a base di piridil etil benzammide, sviluppato e commercializzato da Bayer Cropscience, ancora in fase di brevetto. La fluopiramide possiede una certa attività nematocida ed è stata registrata per il controllo del nematode galligeno nelle colture, ed è attualmente un nematocida più diffuso. Il suo meccanismo d'azione consiste nell'inibire la respirazione mitocondriale bloccando il trasferimento elettronico della succinico deidrogenasi nella catena respiratoria e nell'inibire diverse fasi del ciclo di crescita dei batteri patogeni, al fine di raggiungere l'obiettivo di controllare i batteri patogeni.
Il principio attivo della fluropiramide in Cina è ancora in fase di brevetto. Delle domande di brevetto per nematodi, 3 provengono da Bayer e 4 dalla Cina, e sono in combinazione con biostimolanti o altri principi attivi per il controllo dei nematodi. Alcuni principi attivi, ancora in fase di brevetto, possono essere utilizzati per realizzare in anticipo alcune disposizioni brevettuali e conquistare il mercato. Come l'eccellente agente contro i lepidotteri e i tripidi, l'etil policidina, oltre il 70% dei brevetti nazionali è richiesto da aziende nazionali.
Pesticidi biologici per il controllo dei nematodi
Negli ultimi anni, i metodi di controllo biologico che sostituiscono il controllo chimico dei nematodi galligeni delle radici hanno ricevuto ampia attenzione in patria e all'estero. L'isolamento e lo screening di microrganismi con elevata capacità antagonista contro i nematodi galligeni delle radici sono le condizioni principali per il controllo biologico. I principali ceppi segnalati per i microrganismi antagonisti dei nematodi galligeni delle radici sono Pasteurella, Streptomyces, Pseudomonas, Bacillus e Rhizobium. Myrothecium, Paecilomyces e Trichoderma, tuttavia, alcuni microrganismi hanno difficoltà a esercitare il loro effetto antagonista sui nematodi galligeni delle radici a causa delle difficoltà nella coltura artificiale o dell'instabilità dell'effetto del controllo biologico in campo.
Paecilomyces lavviolaceus è un efficace parassita delle uova del nematode dei nodi radicali meridionali e di Cystocystis albicans. Il tasso di parassitosi delle uova del nematode dei nodi radicali meridionali raggiunge il 60-70%. Il meccanismo di inibizione di Paecilomyces lavviolaceus contro i nematodi galligeni delle radici si basa sul fatto che, dopo il contatto di Paecilomyces lavviolaceus con le oocisti del verme della linea, 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, e successivamente i funghi lo invadono e lo sostituiscono. Può anche secernere tossine che uccidono i nematodi. La sua funzione principale è quella di uccidere le uova. In Cina sono state registrate otto registrazioni di pesticidi. Attualmente, il Paecilomyces lilaclavi non ha una forma di dosaggio composta in vendita, ma il suo layout brevettuale in Cina prevede un brevetto per la composizione con altri insetticidi per aumentarne l'attività d'uso.
Estratto vegetale
I prodotti vegetali naturali possono essere utilizzati in tutta sicurezza per il controllo dei nematodi galligeni delle radici; l'impiego di materiali vegetali o sostanze nematoidi prodotte dalle piante per controllare le malattie dei nematodi galligeni delle radici è maggiormente in linea con i requisiti di sicurezza ecologica e alimentare.
I componenti nematoidi delle piante sono presenti in tutti gli organi della pianta e possono essere ottenuti per distillazione a vapore, estrazione organica, raccolta delle secrezioni radicali, ecc. In base alle loro proprietà chimiche, si dividono principalmente in sostanze non volatili con solubilità in acqua o solubilità organica e composti organici volatili, tra cui le sostanze non volatili rappresentano la maggioranza. I componenti nematoidi di molte piante possono essere utilizzati per il controllo dei nematodi galligeni delle radici dopo semplice estrazione, e la scoperta di estratti vegetali è relativamente semplice rispetto a nuovi composti attivi. Tuttavia, sebbene abbiano un effetto insetticida, il vero principio attivo e il principio insetticida spesso non sono chiari.
Attualmente, i principali pesticidi commerciali con attività anti-nematodi sono neem, matrina, veratrina, scopolamina, saponina del tè e così via, che sono relativamente pochi e possono essere utilizzati nella produzione di piante inibitrici dei nematodi tramite intersemina o accompagnamento.
Sebbene la combinazione di estratti vegetali per controllare il nematode galligeno della radice abbia un effetto migliore nel controllo dei nematodi, non è stata ancora completamente commercializzata nella fase attuale, ma fornisce comunque una nuova idea per gli estratti vegetali per controllare il nematode galligeno della radice.
Fertilizzante bio-organico
La chiave per un fertilizzante bio-organico è la capacità dei microrganismi antagonisti di moltiplicarsi nel suolo o nel suolo della rizosfera. I risultati mostrano che l'applicazione di alcuni materiali organici come gusci di gamberi e granchi e farina oleosa può migliorare, direttamente o indirettamente, l'effetto di controllo biologico del nematode galligeno delle radici. L'utilizzo della tecnologia di fermentazione solida per fermentare microrganismi antagonisti e fertilizzante organico per produrre fertilizzante bio-organico rappresenta un nuovo metodo di controllo biologico per contrastare la malattia del nematode galligeno delle radici.
Nello studio del controllo dei nematodi vegetali con fertilizzanti bio-organici, si è scoperto che i microrganismi antagonisti nei fertilizzanti bio-organici avevano un buon effetto di controllo sui nematodi galligeni delle radici, in particolare il fertilizzante organico ottenuto dalla fermentazione di microrganismi antagonisti e fertilizzante organico mediante tecnologia di fermentazione solida.
Tuttavia, l'effetto di controllo del fertilizzante organico sui nematodi galligeni delle radici è strettamente correlato all'ambiente e al periodo di utilizzo; la sua efficacia di controllo è di gran lunga inferiore a quella dei pesticidi tradizionali ed è difficile da commercializzare.
Tuttavia, nell'ambito del controllo di farmaci e fertilizzanti, è possibile controllare i nematodi aggiungendo pesticidi chimici e integrando acqua e fertilizzanti.
Con l'elevato numero di varietà monocolturali (come patata dolce, soia, ecc.) coltivate in Cina e all'estero, la diffusione dei nematodi sta diventando sempre più grave e anche il loro controllo rappresenta una sfida importante. Attualmente, la maggior parte delle varietà di pesticidi registrate in Cina è stata sviluppata prima degli anni '80 e i nuovi composti attivi sono gravemente 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 diversi fattori. Attraverso le relative domande di brevetto, si può osservare che l'attuale sviluppo dei nematocidi si basa ancora sulla combinazione di vecchi prodotti, sullo sviluppo di biopesticidi e sull'integrazione di acqua e fertilizzanti.
Data di pubblicazione: 20 maggio 2024