مكافحة نيماتودا عقدة الجذر من منظور عالمي: التحديات والاستراتيجيات والابتكارات

على الرغم من أن الديدان الخيطية الطفيلية النباتية تنتمي إلى مخاطر النيماتودا، إلا أنها ليست آفات نباتية، ولكنها أمراض نباتية.
نيماتودا تعقد الجذور (Meloidogyne) هي أكثر الديدان الخيطية الطفيلية انتشارًا وضررًا في العالم.وتشير التقديرات إلى أن أكثر من 2000 نوع من النباتات في العالم، بما في ذلك جميع المحاصيل المزروعة تقريبًا، حساسة جدًا للإصابة بنيماتودا تعقد الجذور.تصيب نيماتودا تعقد الجذور خلايا أنسجة الجذر المضيفة لتشكل أورامًا، مما يؤثر على امتصاص الماء والمواد المغذية، مما يؤدي إلى توقف نمو النبات، وتقزمه، واصفراره، وذبوله، وتجعد الأوراق، وتشوه الثمار، وحتى موت النبات بأكمله، مما يؤدي إلى موت النبات بالكامل. خفض المحاصيل العالمية.
في السنوات الأخيرة، أصبحت مكافحة أمراض الديدان الخيطية محور اهتمام شركات وقاية النباتات العالمية ومعاهد البحوث.تعد نيماتودا كيس فول الصويا سببًا مهمًا لخفض إنتاج فول الصويا في البرازيل والولايات المتحدة وغيرها من الدول المصدرة المهمة لفول الصويا.في الوقت الحاضر، على الرغم من تطبيق بعض الطرق الفيزيائية أو التدابير الزراعية لمكافحة مرض النيماتودا، مثل: فحص الأصناف المقاومة، واستخدام الأصول المقاومة، وتناوب المحاصيل، وتحسين التربة، وما إلى ذلك، إلا أن أهم طرق المكافحة لا تزال هي المكافحة الكيميائية أو التحكم البيولوجي.

آلية عمل تقاطع الجذر

يتكون تاريخ حياة نيماتودا تعقد الجذور من بيضة، يرقة الطور الأول، يرقة الطور الثاني، يرقة الطور الثالث، يرقة الطور الرابع والحشرة البالغة.اليرقة تشبه الدودة الصغيرة، والبالغة متغايرة الشكل، والذكر خطي، والأنثى على شكل كمثرى.يمكن ليرقات الطور الثاني أن تهاجر في مياه مسام التربة، وتبحث عن جذر النبات المضيف من خلال الأليلات الحساسة للرأس، وتغزو النبات المضيف عن طريق ثقب البشرة من منطقة استطالة الجذر المضيف، ثم تنتقل عبر الفضاء بين الخلايا، والانتقال إلى طرف الجذر، والوصول إلى النسيج الإنشائي للجذر.بعد أن وصلت يرقات الطور الثاني إلى النسيج الإنشائي لطرف الجذر، عادت اليرقات إلى اتجاه الحزمة الوعائية ووصلت إلى منطقة تطور نسيج الخشب.هنا، تقوم يرقات الطور الثاني بثقب الخلايا المضيفة بإبرة عن طريق الفم وحقن إفرازات غدة المريء في خلايا الجذر المضيفة.يمكن للأوكسين والإنزيمات المختلفة الموجودة في إفرازات غدة المريء أن تحفز الخلايا المضيفة على التحول إلى "خلايا عملاقة" ذات نوى متعددة النوى، غنية بالعضيات الفرعية والتمثيل الغذائي القوي.تتكاثر الخلايا القشرية المحيطة بالخلايا العملاقة وتنمو وتنتفخ تحت تأثير الخلايا العملاقة، وتشكل الأعراض النموذجية للعقيدات الجذرية على سطح الجذر.تستخدم يرقات الطور الثاني الخلايا العملاقة كنقاط تغذية لامتصاص العناصر الغذائية والماء ولا تتحرك.في ظل ظروف مناسبة، يمكن ليرقات الطور الثاني أن تحفز المضيف على إنتاج خلايا عملاقة بعد 24 ساعة من الإصابة، وتتطور إلى ديدان بالغة بعد ثلاثة انسلاخات في العشرين يومًا التالية.بعد ذلك يتحرك الذكور ويتركون الجذور، وتبقى الإناث ثابتة وتستمر في التطور، وتبدأ في وضع البيض عند حوالي 28 يومًا.عندما تكون درجة الحرارة أعلى من 10 درجة مئوية، يفقس البيض في العقيدات الجذرية، وتخرج يرقات الطور الأول من البيض، وتخرج يرقات الطور الثاني من البيض، وتترك المضيف للتربة مرة أخرى.
تمتلك نيماتودا تعقد الجذور مجموعة واسعة من العوائل، والتي يمكن أن تكون طفيلية على أكثر من 3000 نوع من العوائل، مثل الخضروات والمحاصيل الغذائية والمحاصيل النقدية وأشجار الفاكهة ونباتات الزينة والأعشاب الضارة.تشكل جذور الخضروات المصابة بنيماتودا تعقد الجذور في البداية عقيدات ذات أحجام مختلفة، تكون بيضاء حليبية في البداية وبنية شاحبة في مرحلة لاحقة.بعد الإصابة بنيماتودا العقد الجذرية، كانت النباتات الموجودة في الأرض قصيرة، وضمورت الأغصان والأوراق أو اصفررت، وتوقف النمو، وكان لون الأوراق فاتحًا، وكان نمو النباتات شديدة المرض ضعيفًا، وكانت النباتات ذبل في الجفاف، ومات النبات كله في شدة.بالإضافة إلى ذلك، فإن تنظيم الاستجابة الدفاعية وتأثير التثبيط والأضرار الميكانيكية للأنسجة التي تسببها نيماتودا تعقد الجذور على المحاصيل سهلت أيضًا غزو مسببات الأمراض التي تنتقل عن طريق التربة مثل ذبول الفيوزاريوم وبكتيريا تعفن الجذور، وبالتالي تشكل أمراضًا معقدة وتسبب خسائر أكبر.

تدابير الوقاية والسيطرة

يمكن تقسيم المبيدات التقليدية إلى مواد تبخير وغير تبخير وفقًا لطرق الاستخدام المختلفة.

مبخر

ويشمل الهيدروكربونات المهلجنة والإيزوثيوسيانات، وتشمل المواد غير التبخيرية الفوسفور العضوي والكربامات.في الوقت الحاضر، من بين المبيدات الحشرية المسجلة في الصين، البروموميثان (مادة مستنفدة للأوزون، والتي تم حظرها تدريجياً) والكلوروبيكرين عبارة عن مركبات هيدروكربونية مهلجنة، والتي يمكن أن تمنع تخليق البروتين والتفاعلات الكيميائية الحيوية أثناء تنفس نيماتودا تعقد الجذور.مادتا التبخير هما إيزوثيوسيانات الميثيل، والتي يمكن أن تتحلل وتطلق إيزوثيوسيانات الميثيل ومركبات جزيئية صغيرة أخرى في التربة.يمكن أن يدخل إيزوثيوسيانات الميثيل إلى جسم نيماتودا عقد الجذر ويرتبط بالجلوبيولين الحامل للأكسجين، وبالتالي تثبيط تنفس نيماتودا عقد الجذر لتحقيق تأثير مميت.بالإضافة إلى ذلك، تم أيضًا تسجيل فلوريد السلفوريل وسياناميد الكالسيوم كمواد تبخير لمكافحة نيماتودا تعقد الجذور في الصين.
كما أن هناك بعض مواد التبخير الهيدروكربونية المهلجنة غير المسجلة في الصين، مثل 1،3-ثنائي كلورو بروبيلين، ويودوميثان وغيرها، والتي تم تسجيلها في بعض الدول في أوروبا والولايات المتحدة كبدائل للبروموميثان.

غير تبخير

بما في ذلك الفوسفور العضوي والكربامات.ومن بين المبيدات غير المدخنة المسجلة في بلادنا، ينتمي فوسفين ثيازوليوم وميثانوفوس وفوكسيفوس وكلوربيريفوس إلى الفسفور العضوي، في حين ينتمي الكاربوكسانيل والألديكارب والكاربوكسانيل بوتاثيوكارب إلى الكاربامات.تعمل المبيدات الخيطية غير المدخنة على تعطيل وظيفة الجهاز العصبي لديدان خيطية عقدة الجذر عن طريق الارتباط بإنزيم الأسيتيل كولينستراز في المشابك العصبية لديدان خيطية عقدة الجذر.إنها عادةً لا تقتل ديدان تعقد الجذر، ولكنها تجعل ديدان تعقد الجذر تفقد قدرتها على تحديد موقع المضيف والإصابة، لذلك غالبًا ما يشار إليها باسم "النيماتودا المشلولة".المبيدات الخيطية التقليدية غير المدخنة هي عوامل أعصاب شديدة السمية، ولها نفس آلية العمل على الفقاريات والمفصليات مثل الديدان الخيطية.لذلك، في ظل قيود العوامل البيئية والاجتماعية، خفضت الدول المتقدمة الكبرى في العالم أو أوقفت تطوير المبيدات الحشرية الفوسفورية والكرباماتية، وتحولت إلى تطوير بعض المبيدات الحشرية الجديدة عالية الكفاءة ومنخفضة السمية.في السنوات الأخيرة، من بين المبيدات الحشرية الجديدة غير الكرباميتية/الفوسفورية العضوية التي حصلت على تسجيل وكالة حماية البيئة هي الإيثيل الحلزوني (المسجل في عام 2010)، والديفلوروسلفون (المسجل في عام 2014)، والفلوبيراميد (المسجل في عام 2015).
ولكن في الواقع، بسبب السمية العالية، وحظر المبيدات الفوسفورية العضوية، لا يوجد الكثير من مبيدات النيماتودا المتاحة الآن.تم تسجيل 371 مبيدًا للديدان الخيطية في الصين، منها 161 مكونًا نشطًا من مادة الأبامكتين و158 مكونًا نشطًا من مادة الثيازوفوس.كان هذان العنصران النشطان من أهم مكونات مكافحة الديدان الخيطية في الصين.
في الوقت الحاضر، لا يوجد الكثير من المبيدات الخيطية الجديدة، من بينها الفلور سلفوكسيد، السبيروكسيد، ديفلوروسلفون وفلوبيراميد هم القادة.بالإضافة إلى ذلك، فيما يتعلق بالمبيدات الحيوية، فإن البنسليوم باراكلافيدوم والبكتيريا العصوية ثورينجينسيس HAN055 المسجلة من قبل كونو تتمتع أيضًا بإمكانات سوقية قوية.

براءة اختراع عالمية لمكافحة نيماتودا تعقد جذور فول الصويا

تعد نيماتودا عقدة جذر فول الصويا أحد الأسباب الرئيسية لانخفاض إنتاجية فول الصويا في الدول المصدرة الرئيسية لفول الصويا، وخاصة الولايات المتحدة والبرازيل.
تم تقديم ما مجموعه 4287 براءة اختراع لحماية النباتات المتعلقة بالنيماتودا تعقد جذور فول الصويا في جميع أنحاء العالم في العقد الماضي.يتم تطبيق نيماتودا تعقد جذور فول الصويا في العالم بشكل أساسي للحصول على براءات اختراع في المناطق والبلدان، الأول هو المكتب الأوروبي، والثاني هو الصين والولايات المتحدة، في حين أن أخطر منطقة نيماتودا تعقد جذور فول الصويا، البرازيل، لديها 145 فقط طلبات براءات الاختراع.ومعظمهم يأتون من شركات متعددة الجنسيات.

في الوقت الحاضر، يعد الأبامكتين والفوسفين ثيازول من عوامل المكافحة الرئيسية للديدان الخيطية الجذرية في الصين.كما بدأ ظهور منتج فلوبيراميد الحاصل على براءة اختراع.

أفيرمكتين

في عام 1981، تم طرح الأبامكتين في الأسواق كمكافحة للطفيليات المعوية في الثدييات، وفي عام 1985 كمبيد للآفات.يعد أفيرمكتين أحد أكثر المبيدات الحشرية استخدامًا اليوم.

ثيازيت الفوسفين

فوسفين ثيازول هو مبيد حشري فوسفوري عضوي جديد وفعال وواسع النطاق غير مدخن طورته شركة إيشيهارا في اليابان، وتم طرحه في الأسواق في العديد من البلدان مثل اليابان.أظهرت الدراسات الأولية أن فوسفين ثيازوليوم له قدرة على الامتصاص الداخلي والنقل في النباتات وله نشاط واسع النطاق ضد الديدان الخيطية والآفات الطفيلية.تضر الديدان الخيطية الطفيلية النباتية بالعديد من المحاصيل المهمة، كما أن الخصائص البيولوجية والفيزيائية والكيميائية للفوسفين ثيازول مناسبة جدًا لتطبيقات التربة، لذا فهو عامل مثالي للسيطرة على الديدان الخيطية الطفيلية النباتية.في الوقت الحاضر، يعد فوسفين ثيازوليوم أحد مبيدات النيماتودا الوحيدة المسجلة على الخضروات في الصين، وله امتصاص داخلي ممتاز، لذلك لا يمكن استخدامه فقط للسيطرة على الديدان الخيطية وآفات سطح التربة، ولكن يمكن استخدامه أيضًا للسيطرة على عث الأوراق وأوراق الشجر. الآفات السطحية.الطريقة الرئيسية لعمل ثيازوليدات الفوسفين هي تثبيط أستيل كولينستراز في الكائن الحي المستهدف، مما يؤثر على بيئة الديدان الخيطية في المرحلة اليرقية الثانية.يمكن للفوسفين ثيازول أن يمنع نشاط وتلف وتفقيس الديدان الخيطية، لذلك يمكن أن يمنع نمو وتكاثر الديدان الخيطية.

فلوبيراميد

فلوبيراميد هو مبيد فطري من نوع بيريديل إيثيل بنزاميد، تم تطويره وتسويقه بواسطة شركة Bayer Cropscience، والذي لا يزال في فترة براءة الاختراع.يمتلك فلووبيراميد نشاطًا معينًا لإبادة النيماتودا، وقد تم تسجيله لمكافحة نيماتودا تعقد الجذور في المحاصيل، وهو حاليًا مبيد نيماتودا أكثر شيوعًا.آلية عملها هي تثبيط تنفس الميتوكوندريا عن طريق منع نقل الإلكترون من هيدروجيناز السكسينيك في السلسلة التنفسية، وتمنع عدة مراحل من دورة نمو البكتيريا المسببة للأمراض لتحقيق غرض السيطرة على البكتيريا المسببة للأمراض.

العنصر النشط للفلوروبيراميد في الصين لا يزال في فترة براءة الاختراع.من بين طلبات براءات الاختراع التطبيقية الخاصة بالديدان الخيطية، 3 منها من شركة Bayer، و4 من الصين، والتي يتم دمجها مع المنشطات الحيوية أو المكونات النشطة المختلفة للسيطرة على الديدان الخيطية.في الواقع، يمكن استخدام بعض المكونات النشطة خلال فترة براءة الاختراع لتنفيذ بعض تخطيطات براءات الاختراع مسبقًا للاستيلاء على السوق.مثل الآفات الحرشفية الممتازة وعامل التربس إيثيل بوليسيدين، يتم تطبيق أكثر من 70٪ من براءات الاختراع للتطبيقات المحلية من قبل الشركات المحلية.

المبيدات البيولوجية لمكافحة النيماتودا

في السنوات الأخيرة، حظيت طرق المكافحة البيولوجية التي تحل محل المكافحة الكيميائية للنيماتودا تعقد الجذور باهتمام واسع النطاق في الداخل والخارج.إن عزل وفحص الكائنات الحية الدقيقة ذات القدرة التضادية العالية ضد نيماتودا تعقد الجذور هي الشروط الأساسية للمكافحة البيولوجية.وكانت السلالات الرئيسية التي تم الإبلاغ عنها عن الكائنات الحية الدقيقة المعادية لديدان تعقد الجذور هي الباستوريلا والستربتوميسيس والزائفة والعصية والريزوبيوم.Myrothecium، Paecilomyces و Trichoderma، ومع ذلك، كان من الصعب على بعض الكائنات الحية الدقيقة ممارسة تأثيراتها المضادة على نيماتودا تعقد الجذور بسبب صعوبات الاستنبات الاصطناعي أو تأثير المكافحة البيولوجية غير المستقر في الحقل.
Paecilomyces lavviolaceus هو طفيل فعال لبيض نيماتودا عقدة الجذر الجنوبية وCystocystis albicans.يصل معدل الطفيليات في بيض نيماتودا عقدة الجذر الجنوبية إلى 60% ~ 70%.آلية تثبيط Paecilomyces lavviolaceus ضد نيماتودا تعقد الجذر هي أنه بعد اتصال Paecilomyces lavviolaceus مع بويضات الدودة الخطية، في الركيزة اللزجة، يحيط فطر بكتيريا المكافحة الحيوية بالبيضة بأكملها، وتصبح نهاية الفطريات سميكة.ينكسر سطح قشرة البيضة بسبب نشاط المستقلبات الخارجية والكيتيناز الفطري، ثم تغزوها الفطريات وتحل محلها.ويمكنه أيضًا أن يفرز سمومًا تقتل الديدان الخيطية.وظيفتها الرئيسية هي قتل البيض.هناك ثمانية تسجيلات للمبيدات الحشرية في الصين.في الوقت الحاضر، ليس لدى Paecilomyces lilaclavi شكل جرعات مركب للبيع، ولكن تصميم براءة اختراعه في الصين لديه براءة اختراع للتركيب مع مبيدات حشرية أخرى لزيادة نشاط الاستخدام

مستخلصات نباتية

يمكن استخدام المنتجات النباتية الطبيعية بأمان لمكافحة نيماتودا تعقد الجذور، كما أن استخدام المواد النباتية أو المواد الخيطية التي تنتجها النباتات للسيطرة على أمراض نيماتودا تعقد الجذور يتماشى أكثر مع متطلبات السلامة البيئية وسلامة الأغذية.
تتواجد مكونات النيماتودا في النباتات في جميع أعضاء النبات ويمكن الحصول عليها عن طريق التقطير بالبخار أو الاستخلاص العضوي أو جمع إفرازات الجذور وغيرها، وبحسب خواصها الكيميائية فهي تنقسم بشكل رئيسي إلى مواد غير متطايرة ذات قابلية للذوبان في الماء أو ذوبان عضوي. والمركبات العضوية المتطايرة، والتي تشكل المواد غير المتطايرة الأغلبية منها.يمكن استخدام المكونات الخيطية في العديد من النباتات لمكافحة نيماتودا تعقد الجذور بعد الاستخلاص البسيط، ويعتبر اكتشاف المستخلصات النباتية بسيطًا نسبيًا مقارنة بالمركبات النشطة الجديدة.ومع ذلك، على الرغم من أن له تأثير مبيد حشري، إلا أن العنصر النشط الحقيقي ومبدأ مبيد الحشرات غالبًا ما يكونان غير واضحين.
في الوقت الحاضر، النيم، الماترين، الفيراترين، السكوبولامين، سابونين الشاي وما إلى ذلك هي المبيدات النباتية التجارية الرئيسية ذات نشاط قتل النيماتودا، وهي قليلة نسبيًا، ويمكن استخدامها في إنتاج نباتات مثبطة للديدان الخيطية عن طريق التداخل أو المصاحبة.
على الرغم من أن مزيج المستخلصات النباتية لمكافحة نيماتودا تعقد الجذور سيكون له تأثير أفضل في مكافحة نيماتودا تعقد الجذور، إلا أنه لم يتم تسويقه تجاريًا بالكامل في المرحلة الحالية، لكنه لا يزال يوفر فكرة جديدة للمستخلصات النباتية للسيطرة على نيماتودا تعقد الجذور.

الأسمدة العضوية الحيوية

إن مفتاح الأسمدة العضوية الحيوية هو ما إذا كانت الكائنات الحية الدقيقة المعادية يمكن أن تتكاثر في التربة أو في تربة الجذور.أظهرت النتائج أن إضافة بعض المواد العضوية مثل قشور الجمبري وسرطان البحر ومسحوق الزيت يمكن أن يحسن بشكل مباشر أو غير مباشر تأثير المكافحة البيولوجية لديدان تعقد الجذور.يعد استخدام تكنولوجيا التخمير الصلب لتخمير الكائنات الحية الدقيقة المعادية والأسمدة العضوية لإنتاج الأسمدة العضوية الحيوية طريقة جديدة للتحكم البيولوجي للسيطرة على مرض نيماتودا تعقد الجذور.
وفي دراسة مكافحة نيماتودا الخضروات باستخدام الأسمدة العضوية الحيوية، وجد أن الكائنات الحية الدقيقة المتضادة في الأسمدة العضوية الحيوية كان لها تأثير مكافحة جيد على نيماتودا تعقد الجذور، وخاصة الأسمدة العضوية المصنوعة من تخمر الكائنات الحية الدقيقة المتضادة والأسمدة العضوية. من خلال تكنولوجيا التخمير الصلبة.
ومع ذلك، فإن تأثير الأسمدة العضوية على نيماتودا العقدة الجذرية له علاقة كبيرة بالبيئة وفترة الاستخدام، وكفاءة مكافحتها أقل بكثير من كفاءة المبيدات التقليدية، ومن الصعب تسويقها.
ومع ذلك، كجزء من مكافحة الأدوية والأسمدة، من الممكن السيطرة على الديدان الخيطية عن طريق إضافة المبيدات الكيماوية ودمج المياه والأسمدة.
مع وجود عدد كبير من أصناف المحاصيل الفردية (مثل البطاطا الحلوة وفول الصويا وما إلى ذلك) المزروعة في الداخل والخارج، أصبح حدوث الديدان الخيطية أكثر خطورة، كما تواجه مكافحة الديدان الخيطية تحديًا كبيرًا.وفي الوقت الحاضر، تم تطوير معظم أصناف المبيدات الحشرية المسجلة في الصين قبل الثمانينيات، والمركبات النشطة الجديدة غير كافية بشكل خطير.
تتمتع العوامل البيولوجية بمزايا فريدة في عملية الاستخدام، ولكنها ليست فعالة مثل العوامل الكيميائية، كما أن استخدامها محدود بعوامل مختلفة.ومن خلال طلبات براءات الاختراع ذات الصلة، يمكن ملاحظة أن التطوير الحالي لمبيدات النيماتودا لا يزال يدور حول مزيج من المنتجات القديمة، وتطوير المبيدات الحيوية، ودمج الماء والأسمدة.