مكافحة ديدان العقد الجذرية من منظور عالمي: التحديات والاستراتيجيات والابتكارات

على الرغم من أن الديدان الخيطية الطفيلية النباتية تنتمي إلى مخاطر الديدان الخيطية، إلا أنها ليست آفات نباتية، بل أمراض نباتية.
تُعدّ دودة العقد الجذرية (Meloidogyne) أكثر أنواع الديدان الخيطية الطفيلية النباتية انتشارًا وخطورةً في العالم. وتشير التقديرات إلى أن أكثر من 2000 نوع نباتي في العالم، بما في ذلك جميع المحاصيل المزروعة تقريبًا، شديدة الحساسية للإصابة بهذه الدودة. تُصيب ديدان العقد الجذرية خلايا أنسجة جذور النبات المضيف مُسببةً أورامًا، مما يؤثر على امتصاص الماء والمغذيات، ويؤدي إلى توقف نمو النبات، وتقزمه، واصفرار أوراقه، وذبولها، والتفافها، وتشوه ثمارها، بل وحتى موت النبات بأكمله، مما يُسبب انخفاضًا في المحاصيل على مستوى العالم.
في السنوات الأخيرة، أصبح مكافحة أمراض النيماتودا محور اهتمام شركات وقاية النباتات العالمية ومعاهد البحوث. تُعدّ نيماتودا كيس فول الصويا سببًا رئيسيًا لانخفاض إنتاج فول الصويا في البرازيل والولايات المتحدة وغيرها من الدول المصدرة الرئيسية له. ورغم تطبيق بعض الطرق الفيزيائية والتدابير الزراعية لمكافحة هذه الأمراض، مثل: اختيار الأصناف المقاومة، واستخدام أصول نباتية مقاومة، وتناوب المحاصيل، وتحسين التربة، إلا أن أهم طرق المكافحة لا تزال تعتمد على المكافحة الكيميائية أو البيولوجية.

آلية عمل وصلات الجذور

تتكون دورة حياة دودة العقد الجذرية من البيضة، واليرقة في الطور الأول، واليرقة في الطور الثاني، واليرقة في الطور الثالث، واليرقة في الطور الرابع، ثم الدودة البالغة. اليرقة صغيرة تشبه الدودة، أما الدودة البالغة فهي غير متماثلة الشكل، فالذكر خطي الشكل، والأنثى كمثرية الشكل. تستطيع يرقات الطور الثاني الهجرة في مياه مسام التربة، باحثةً عن جذر النبات المضيف عبر الجينات الحساسة في رأسها، ثم تغزو النبات المضيف باختراق البشرة من منطقة استطالة الجذر، ثم تنتقل عبر الفراغات بين الخلايا، متجهةً إلى قمة الجذر، لتصل إلى النسيج الإنشائي للجذر. بعد وصول يرقات الطور الثاني إلى النسيج الإنشائي لقمة الجذر، تعود اليرقات باتجاه الحزمة الوعائية لتصل إلى منطقة نمو الخشب. هنا، تخترق يرقات الطور الثاني خلايا العائل بإبرة فموية، وتحقن إفرازات غدد المريء في خلايا جذر العائل. يمكن للأوكسين والإنزيمات المختلفة الموجودة في إفرازات غدد المريء أن تحفز خلايا العائل على التحول إلى "خلايا عملاقة" ذات أنوية متعددة، غنية بالعضيات الفرعية، وذات استقلاب نشط. تتكاثر خلايا القشرة المحيطة بالخلايا العملاقة وتنمو بشكل مفرط وتنتفخ تحت تأثيرها، مما يُشكل الأعراض النموذجية لعُقيدات الجذر على سطح الجذر. تستخدم يرقات الطور الثاني الخلايا العملاقة كنقاط تغذية لامتصاص العناصر الغذائية والماء، وهي لا تتحرك. في ظل الظروف المناسبة، يمكن ليرقات الطور الثاني أن تحفز العائل على إنتاج خلايا عملاقة بعد 24 ساعة من الإصابة، وتتطور إلى ديدان بالغة بعد ثلاث انسلاخات خلال العشرين يومًا التالية. بعد ذلك، تتحرك الذكور وتغادر الجذور، بينما تبقى الإناث ثابتة وتواصل نموها، وتبدأ بوضع البيض بعد حوالي 28 يومًا. عندما تكون درجة الحرارة أعلى من 10 درجات مئوية، تفقس البيوض في العقدة الجذرية، وتخرج اليرقات في طورها الأول من البيوض، ثم تخرج اليرقات في طورها الثاني من البيوض، وتترك العائل في التربة مرة أخرى مسببة العدوى.
تتميز ديدان العقد الجذرية بنطاق واسع من العوائل، إذ يمكنها التطفل على أكثر من 3000 نوع من النباتات، مثل الخضراوات والمحاصيل الغذائية والتجارية وأشجار الفاكهة ونباتات الزينة والأعشاب الضارة. تتشكل في جذور الخضراوات المصابة بهذه الديدان عُقيدات بأحجام مختلفة، بيضاء حليبية اللون في البداية، ثم تتحول إلى اللون البني الباهت في المراحل اللاحقة. بعد الإصابة، تصبح النباتات قصيرة، وتضمر فروعها وأوراقها أو تصفر، ويتوقف نموها، ويصبح لون أوراقها باهتًا، ويضعف نمو النباتات المصابة بشدة، وتذبل في حالات الجفاف، وتموت في الحالات الشديدة. إضافةً إلى ذلك، فإن تنظيم الاستجابة الدفاعية، وتأثير التثبيط، والتلف الميكانيكي للأنسجة الذي تُسببه ديدان العقد الجذرية في المحاصيل، يُسهّل غزو مسببات الأمراض المنقولة بالتربة، مثل ذبول الفيوزاريوم وبكتيريا تعفن الجذور، مما يُؤدي إلى أمراض مُعقدة وخسائر فادحة.

تدابير الوقاية والمكافحة

يمكن تقسيم المبيدات التقليدية إلى مبيدات تبخيرية وغير تبخيرية وفقًا لطرق الاستخدام المختلفة.

مبيد تبخيري

تشمل هذه المبيدات الهيدروكربونات المهلجنة والإيزوثيوسيانات، بينما تشمل المبيدات غير المدخنة مركبات الفوسفور العضوية والكربامات. حاليًا، من بين المبيدات الحشرية المسجلة في الصين، يُعدّ كل من بروموميثان (مادة مستنفدة للأوزون، ويجري حظرها تدريجيًا) وكلوروبيكرين من مركبات الهيدروكربونات المهلجنة، والتي تُثبّط تخليق البروتين والتفاعلات الكيميائية الحيوية أثناء تنفس ديدان العقد الجذرية. أما المبيدان المدخنان فهما إيزوثيوسيانات الميثيل، الذي يتحلل ويُطلق إيزوثيوسيانات الميثيل ومركبات جزيئية صغيرة أخرى في التربة. يستطيع إيزوثيوسيانات الميثيل دخول جسم دودة العقد الجذرية والارتباط ببروتين ناقل الأكسجين، مما يُثبّط تنفسها ويؤدي إلى موتها. إضافةً إلى ذلك، سُجّل كل من فلوريد السلفوريل وسياناميد الكالسيوم كمبيدين مدخنين لمكافحة ديدان العقد الجذرية في الصين.
وهناك أيضًا بعض مبيدات التبخير الهيدروكربونية المهلجنة غير المسجلة في الصين، مثل 1،3-ثنائي كلورو بروبيلين، يودوميثان، وما إلى ذلك، والتي تم تسجيلها في بعض دول أوروبا والولايات المتحدة كبدائل لبروموميثان.

غير مدخن

تشمل هذه المبيدات مركبات الفوسفور العضوية والكربامات. من بين المبيدات غير المُبخرة المُسجلة في بلدنا، ينتمي كل من فوسفين ثيازوليوم، وميثانوفوس، وفوكسيفوس، وكلوربيريفوس إلى مركبات الفوسفور العضوية، بينما ينتمي كل من كاربوكسانيل، وألديكارب، وكاربوكسانيل بوتاثيوكارب إلى الكربامات. تعمل هذه المبيدات على تعطيل وظائف الجهاز العصبي لديدان العقد الجذرية عن طريق الارتباط بإنزيم أستيل كولين إستراز في مشابكها العصبية. لا تقتل هذه المبيدات ديدان العقد الجذرية عادةً، بل تُفقدها فقط قدرتها على تحديد موقع العائل وإصابته، ولذلك يُشار إليها غالبًا باسم "مُشلّات الديدان الخيطية". تُعدّ المبيدات التقليدية غير المُبخرة عوامل عصبية شديدة السمية، ولها نفس آلية العمل على الفقاريات والمفصليات كما هو الحال مع الديدان الخيطية. لذا، وفي ظل القيود البيئية والاجتماعية، قلّصت الدول المتقدمة الكبرى في العالم أو أوقفت تطوير مبيدات الحشرات الفوسفورية العضوية والكرباماتية، واتجهت نحو تطوير مبيدات حشرية جديدة عالية الكفاءة ومنخفضة السمية. وفي السنوات الأخيرة، من بين مبيدات الحشرات الجديدة غير الكرباماتية/الفوسفورية العضوية التي حصلت على ترخيص من وكالة حماية البيئة الأمريكية، نذكر إيثيل الحلزون (المسجل عام 2010)، وثنائي فلورو سلفون (المسجل عام 2014)، وفلوبيراميد (المسجل عام 2015).
لكن في الواقع، ونظرًا لسميتها العالية وحظر استخدام مبيدات الفوسفور العضوية، فإن عدد مبيدات النيماتودا المتوفرة حاليًا قليل. سُجّل 371 مبيدًا للنيماتودا في الصين، منها 161 مبيدًا يحتوي على مادة الأبامكتين الفعالة، و158 مبيدًا يحتوي على مادة الثيازوفوس الفعالة. هاتان المادتان الفعالتان هما أهم المكونات لمكافحة النيماتودا في الصين.
لا يوجد حاليًا سوى عدد قليل من المبيدات الخيطية الجديدة، ومن أبرزها فلورين سلفوكسيد، وسبيروكسيد، ودايفلوروسلفون، وفلوبيراميد. إضافةً إلى ذلك، تتمتع مبيدات Penicillium paraclavidum وBacillus thuringiensis HAN055 المسجلة لدى شركة Kono بإمكانات سوقية قوية في مجال المبيدات الحيوية.

براءة اختراع عالمية لمكافحة دودة العقد الجذرية في فول الصويا

تُعد دودة العقد الجذرية لفول الصويا أحد الأسباب الرئيسية لانخفاض إنتاجية فول الصويا في الدول الرئيسية المصدرة لفول الصويا، وخاصة الولايات المتحدة والبرازيل.
تم تسجيل 4287 براءة اختراع لحماية النباتات تتعلق بديدان العقد الجذرية لفول الصويا في جميع أنحاء العالم خلال العقد الماضي. وتُعدّ المناطق والدول التي سجلت أعلى معدلات براءات الاختراع في العالم فيما يخص ديدان العقد الجذرية لفول الصويا، حيث تتصدرها دول الاتحاد الأوروبي، تليها الصين، ثم الولايات المتحدة، بينما لم تسجل البرازيل، وهي المنطقة الأكثر تضرراً من هذه الديدان، سوى 145 طلب براءة اختراع. ومعظم هذه الطلبات مقدمة من شركات متعددة الجنسيات.

في الوقت الحالي، يُعدّ كلٌّ من الأبامكتين والفوسفين ثيازول من أهمّ المواد المستخدمة لمكافحة ديدان الجذور في الصين. كما بدأ طرح منتج فلوبيراميد الحاصل على براءة اختراع في الأسواق.

أفيرمكتين

في عام 1981، طُرح الأبامكتين في الأسواق كوسيلة لمكافحة الطفيليات المعوية لدى الثدييات، وفي عام 1985 كمبيد حشري. ويُعد الأفرمكتين اليوم من أكثر المبيدات الحشرية استخدامًا.

ثيازات الفوسفين

فوسفين ثيازول مبيد حشري عضوي فوسفوري جديد وفعال وواسع النطاق، غير مُبخّر، طوّرته شركة إيشيهارا في اليابان، وطُرح في الأسواق في العديد من الدول، بما فيها اليابان. أظهرت الدراسات الأولية أن فوسفين ثيازوليوم يمتص وينتقل داخل النباتات، وله فعالية واسعة النطاق ضد الديدان الخيطية الطفيلية والآفات. تُلحق الديدان الخيطية الطفيلية أضرارًا بالغة بالعديد من المحاصيل المهمة، وتُعد الخصائص البيولوجية والفيزيائية والكيميائية لفوسفين ثيازول مناسبة جدًا للاستخدام في التربة، مما يجعله عاملًا مثاليًا لمكافحة هذه الديدان. حاليًا، يُعد فوسفين ثيازوليوم من المبيدات الخيطية القليلة المسجلة لمكافحة الخضراوات في الصين، ويتميز بامتصاص داخلي ممتاز، مما يجعله فعالًا ليس فقط في مكافحة الديدان الخيطية وآفات سطح التربة، بل أيضًا في مكافحة عث الأوراق وآفات سطح الأوراق. تتمثل آلية عمل مركبات الفوسفين ثيازوليد الرئيسية في تثبيط إنزيم أستيل كولين إستراز في الكائن الحي المستهدف، مما يؤثر على بيئة الطور اليرقي الثاني للديدان الخيطية. يستطيع الفوسفين ثيازول تثبيط نشاط الديدان الخيطية، والحد من تلفها، ومنع فقسها، وبالتالي تثبيط نموها وتكاثرها.

فلوبيراميد

الفلوبيراميد هو مبيد فطري من فئة بيريديل إيثيل بنزاميد، طورته شركة باير كروب ساينس وسوّقته، ولا يزال في فترة براءة الاختراع. يتمتع الفلوبيراميد بنشاط مبيد للديدان الخيطية، وقد سُجّل لمكافحة ديدان العقد الجذرية في المحاصيل، وهو حاليًا من أكثر مبيدات الديدان الخيطية شيوعًا. تتمثل آلية عمله في تثبيط التنفس الميتوكوندري عن طريق منع نقل الإلكترونات بواسطة نازعة هيدروجين السكسينات في سلسلة التنفس، كما يثبط عدة مراحل من دورة نمو البكتيريا الممرضة، مما يحقق هدف مكافحتها.

لا يزال المكون الفعال للفلوروبيراميد في الصين ضمن فترة براءة الاختراع. ومن بين طلبات براءات الاختراع المتعلقة باستخدامه في مكافحة الديدان الخيطية، ثلاثة منها مقدمة من شركة باير، وأربعة من الصين، حيث يُستخدم مع محفزات حيوية أو مكونات فعالة أخرى لمكافحة هذه الديدان. في الواقع، يمكن استخدام بعض المكونات الفعالة التي لا تزال ضمن فترة براءة الاختراع لتنفيذ بعض خطط براءات الاختراع مسبقًا بهدف الاستحواذ على السوق. فعلى سبيل المثال، مادة إيثيل بوليسيدين، وهي مبيد ممتاز لآفات حرشفية الأجنحة والتربس، تقدمت الشركات المحلية بأكثر من 70% من طلبات براءات الاختراع المحلية.

المبيدات البيولوجية لمكافحة النيماتودا

في السنوات الأخيرة، حظيت أساليب المكافحة البيولوجية، التي تحل محل المكافحة الكيميائية لديدان العقد الجذرية، باهتمام واسع النطاق محليًا وعالميًا. ويُعد عزل وفحص الكائنات الدقيقة ذات القدرة العالية على مقاومة ديدان العقد الجذرية شرطًا أساسيًا للمكافحة البيولوجية. ومن أبرز السلالات التي تم الإبلاغ عنها ككائنات دقيقة مضادة لديدان العقد الجذرية: باستوريلا، وستربتوميسيس، وبسودوموناس، وباسيلوس، وريزوبيوم. ومع ذلك، واجهت بعض الكائنات الدقيقة صعوبة في إظهار تأثيرها المضاد لديدان العقد الجذرية نظرًا لصعوبة زراعتها صناعيًا أو عدم استقرار تأثير المكافحة البيولوجية في الحقل.
يُعدّ فطر Paecilomyces lavviolaceus طفيليًا فعالًا لبيض دودة العقد الجذرية الجنوبية وفطر Cystocystis albicans. تصل نسبة الإصابة ببيض دودة العقد الجذرية الجنوبية إلى 60-70%. وتتمثل آلية تثبيط Paecilomyces lavviolaceus لديدان العقد الجذرية في أنه بعد ملامسته لبويضات الدودة، يُحيط غزل فطر المكافحة الحيوية بالبيضة بالكامل في الوسط اللزج، ويصبح طرف الغزل سميكًا. يؤدي نشاط المستقلبات الخارجية وإنزيم الكيتيناز الفطري إلى كسر سطح قشرة البيضة، مما يسمح للفطر بغزوها واستبدالها. كما يُفرز الفطر سمومًا قاتلة للديدان. وتتمثل وظيفته الرئيسية في قتل البيض. يوجد ثمانية مبيدات حشرية مسجلة في الصين. في الوقت الحالي، لا يتوفر لدى فطر Paecilomyces lilaclavi شكل جرعة مركبة للبيع، ولكن براءة اختراعه في الصين تسمح بتركيبه مع مبيدات حشرية أخرى لزيادة فعاليته.

مستخلص نباتي

يمكن استخدام المنتجات النباتية الطبيعية بأمان لمكافحة ديدان العقد الجذرية، كما أن استخدام المواد النباتية أو المواد الخيطية التي تنتجها النباتات لمكافحة أمراض ديدان العقد الجذرية يتوافق بشكل أكبر مع متطلبات السلامة البيئية وسلامة الغذاء.
توجد المكونات الخيطية في جميع أعضاء النبات، ويمكن الحصول عليها عن طريق التقطير بالبخار، أو الاستخلاص العضوي، أو جمع إفرازات الجذور، وغيرها. وبحسب خصائصها الكيميائية، تُقسم هذه المكونات بشكل رئيسي إلى مواد غير متطايرة قابلة للذوبان في الماء أو المواد العضوية، ومركبات عضوية متطايرة، وتشكل المواد غير المتطايرة النسبة الأكبر. يمكن استخدام المكونات الخيطية للعديد من النباتات لمكافحة ديدان العقد الجذرية بعد استخلاصها بسهولة، ويُعد اكتشاف المستخلصات النباتية أسهل نسبيًا مقارنةً باكتشاف المركبات الفعالة الجديدة. ومع ذلك، فعلى الرغم من فعاليتها كمبيد حشري، غالبًا ما يكون المكون الفعال الحقيقي وآلية عملها غير واضحة.
في الوقت الحاضر، يعتبر النيم والماترين والفيراترين والسكوبولامين وصابونين الشاي وما إلى ذلك من المبيدات النباتية التجارية الرئيسية ذات النشاط القاتل للديدان الخيطية، وهي قليلة نسبياً، ويمكن استخدامها في إنتاج النباتات المثبطة للديدان الخيطية عن طريق الزراعة البينية أو المصاحبة.
على الرغم من أن الجمع بين مستخلصات النباتات للسيطرة على ديدان العقد الجذرية سيؤدي إلى تأثير أفضل في مكافحة الديدان الخيطية، إلا أنه لم يتم تسويقه بالكامل في المرحلة الحالية، ولكنه لا يزال يوفر فكرة جديدة لمستخلصات النباتات للسيطرة على ديدان العقد الجذرية.

الأسمدة العضوية الحيوية

يكمن مفتاح فعالية الأسمدة العضوية الحيوية في قدرة الكائنات الدقيقة المضادة على التكاثر في التربة أو التربة المحيطة بالجذور. وتشير النتائج إلى أن استخدام بعض المواد العضوية، مثل قشور الجمبري وسرطان البحر ومسحوق الزيت، يُحسّن بشكل مباشر أو غير مباشر من فعالية المكافحة البيولوجية لديدان العقد الجذرية. ويُعدّ استخدام تقنية التخمير الصلب لتخمير الكائنات الدقيقة المضادة والأسمدة العضوية لإنتاج الأسمدة العضوية الحيوية طريقةً جديدةً للمكافحة البيولوجية لمرض ديدان العقد الجذرية.
في دراسة مكافحة الديدان الخيطية النباتية باستخدام الأسمدة العضوية الحيوية، تبين أن الكائنات الحية الدقيقة المضادة في الأسمدة العضوية الحيوية لها تأثير جيد في مكافحة ديدان العقد الجذرية، وخاصة الأسمدة العضوية المصنوعة من تخمير الكائنات الحية الدقيقة المضادة والأسمدة العضوية من خلال تقنية التخمير الصلب.
ومع ذلك، فإن تأثير السماد العضوي في مكافحة ديدان العقد الجذرية له علاقة كبيرة بالبيئة وفترة الاستخدام، وكفاءته في المكافحة أقل بكثير من كفاءة المبيدات التقليدية، ومن الصعب تسويقه تجارياً.
ومع ذلك، كجزء من مكافحة الأدوية والأسمدة، من الممكن مكافحة الديدان الخيطية عن طريق إضافة المبيدات الكيميائية ودمج المياه والأسمدة.
مع ازدياد زراعة أصناف المحاصيل الأحادية (مثل البطاطا الحلوة وفول الصويا وغيرها) محلياً ودولياً، باتت الإصابة بالديدان الخيطية أكثر خطورة، ويواجه مكافحتها تحدياً كبيراً. حالياً، معظم أنواع المبيدات المسجلة في الصين طُوّرت قبل ثمانينيات القرن الماضي، وهناك نقص حاد في المركبات الفعالة الجديدة.
تتمتع العوامل البيولوجية بمزايا فريدة في عملية الاستخدام، لكنها ليست بنفس فعالية العوامل الكيميائية، كما أن استخدامها محدود بعوامل مختلفة. ومن خلال طلبات براءات الاختراع ذات الصلة، يتضح أن التطوير الحالي لمبيدات النيماتودا لا يزال يتمحور حول دمج المنتجات القديمة، وتطوير المبيدات الحيوية، وتكامل استخدام المياه والأسمدة.