مكافحة دودة العقد الجذرية من منظور عالمي: التحديات والاستراتيجيات والابتكارات

على الرغم من أن الديدان الخيطية الطفيلية للنباتات تنتمي إلى مخاطر الديدان الخيطية، إلا أنها ليست آفات نباتية، بل أمراض نباتية.
نيماتودا تعقد الجذور (Meloidogyne) هي أكثر أنواع النيماتودا النباتية انتشارًا وضررًا في العالم. تشير التقديرات إلى أن أكثر من 2000 نوع نباتي في العالم، بما في ذلك جميع المحاصيل المزروعة تقريبًا، حساسة جدًا للإصابة بها. تصيب نيماتودا تعقد الجذور خلايا أنسجة الجذر المضيفة مسببةً أورامًا، مما يؤثر على امتصاص الماء والمغذيات، مما يؤدي إلى تقزم النبات، وتَقَزُّمه، واصفراره، وذبوله، وتجعد أوراقه، وتشوه ثماره، وحتى موت النبات بأكمله، مما يؤدي إلى انخفاض إنتاج المحاصيل عالميًا.
في السنوات الأخيرة، انصبّ تركيز شركات وقاية النباتات العالمية ومعاهد البحوث على مكافحة أمراض النيماتودا. وتُعدّ نيماتودا كيس فول الصويا سببًا رئيسيًا لانخفاض إنتاج فول الصويا في البرازيل والولايات المتحدة الأمريكية وغيرها من الدول الرئيسية المصدرة لفول الصويا. في الوقت الحالي، على الرغم من تطبيق بعض الطرق الفيزيائية أو التدابير الزراعية لمكافحة أمراض النيماتودا، مثل: غربلة الأصناف المقاومة، واستخدام أصول مقاومة، وتناوب المحاصيل، وتحسين التربة، وغيرها، إلا أن أهم طرق المكافحة لا تزال المكافحة الكيميائية أو البيولوجية.

آلية عمل تقاطع الجذر

تتكون دورة حياة دودة العقد الجذرية من البيضة، ويرقة الطور الأول، ويرقة الطور الثاني، ويرقة الطور الثالث، ويرقة الطور الرابع، والطور البالغ. اليرقة صغيرة تشبه الدودة، والطور البالغ غير متجانس، والذكر خطي، والأنثى كمثرية الشكل. يمكن ليرقات الطور الثاني أن تهاجر في ماء مسام التربة، وتبحث عن جذر النبات المضيف من خلال الأليلات الحساسة للرأس، وتغزو النبات المضيف عن طريق ثقب البشرة من منطقة استطالة جذر العائل، ثم تنتقل عبر الفراغ بين الخلايا، وتنتقل إلى طرف الجذر، وتصل إلى النسيج الإنشائي للجذر. بعد وصول يرقات الطور الثاني إلى النسيج الإنشائي لطرف الجذر، تحركت اليرقات عائدة إلى اتجاه الحزمة الوعائية ووصلت إلى منطقة نمو الخشب. هنا، تخترق يرقات الطور الثاني خلايا العائل بإبرة فموية وتحقن إفرازات الغدة المريئية في خلايا جذر العائل. يمكن للأوكسين والإنزيمات المختلفة الموجودة في إفرازات الغدة المريئية أن تحفز خلايا العائل على التحور إلى "خلايا عملاقة" ذات نوى متعددة النوى، غنية بالعضيات الفرعية والتمثيل الغذائي القوي. تتكاثر الخلايا القشرية المحيطة بالخلايا العملاقة وتنمو بشكل مفرط وتنتفخ تحت تأثير الخلايا العملاقة، مما يشكل 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 العائل على إنتاج خلايا عملاقة بعد 24 ساعة من الإصابة، وتتطور إلى ديدان بالغة بعد ثلاثة انسلاخات في العشرين يومًا التالية. بعد ذلك، تتحرك الذكور وتترك الجذور، وتبقى الإناث ثابتة وتستمر في التطور، وتبدأ في وضع البيض في حوالي 28 يومًا. عندما تكون درجة الحرارة أعلى من 10 درجات مئوية، تفقس البيض في العقدة الجذرية، وتضع يرقات الطور الأول في البيض، وتخرج يرقات الطور الثاني من البيض، وتترك المضيف للتربة مرة أخرى للإصابة.
لدى نيماتودا تعقد الجذور مجموعة واسعة من العوائل، والتي يمكن أن تتطفل على أكثر من 3000 نوع من العوائل، مثل الخضراوات والمحاصيل الغذائية والمحاصيل النقدية وأشجار الفاكهة ونباتات الزينة والأعشاب الضارة. تُشكل جذور الخضراوات المُصابة بنيماتودا تعقد الجذور في البداية عُقيدات بأحجام مختلفة، تكون بيضاء حليبية في البداية وبنية باهتة في المراحل اللاحقة. بعد الإصابة بنيماتودا تعقد الجذور، تصبح النباتات المزروعة في الأرض قصيرة، والفروع والأوراق ضامرة أو مصفرة، ويتوقف النمو، ولون الأوراق فاتح، ويضعف نمو النباتات المصابة بشدة، وتذبل النباتات في الجفاف، ويموت النبات بأكمله في ظروف قاسية. بالإضافة إلى ذلك، فإن تنظيم الاستجابة الدفاعية، وتأثير التثبيط، والضرر الميكانيكي للأنسجة الذي تُسببه نيماتودا تعقد الجذور على المحاصيل، يُسهّل أيضًا غزو مسببات الأمراض التي تنتقل عن طريق التربة، مثل ذبول الفيوزاريوم وبكتيريا تعفن الجذور، مما يُسبب أمراضًا معقدة ويسبب خسائر أكبر.

تدابير الوقاية والسيطرة

يمكن تقسيم مبيدات الآفات التقليدية إلى مبيد حشري وغير مبيد حشري وفقًا لطرق الاستخدام المختلفة.

مبيد حشري

تشمل هذه المواد الهيدروكربونات المهلجنة والإيزوثيوسيانات، بينما تشمل المواد غير المبخرة الفوسفور العضوي والكربامات. ومن بين المبيدات الحشرية المسجلة حاليًا في الصين، البروموميثان (مادة مستنفدة للأوزون، والتي يتم حظرها تدريجيًا) والكلوروبيكرين، وهما مركبان هيدروكربونيان مهلجنة، يمكنهما تثبيط تخليق البروتين والتفاعلات الكيميائية الحيوية أثناء تنفس ديدان تعقد الجذور. والمبخران هما إيزوثيوسيانات الميثيل، الذي يمكنه تحلل وإطلاق إيزوثيوسيانات الميثيل ومركبات جزيئية صغيرة أخرى في التربة. يمكن لإيزوثيوسيانات الميثيل دخول جسم ديدان تعقد الجذور والارتباط بالغلوبيولين الناقل للأكسجين، مما يمنع تنفس ديدان تعقد الجذور ويحقق تأثيرًا قاتلًا. بالإضافة إلى ذلك، تم أيضًا تسجيل فلوريد السلفوريل وسياناميد الكالسيوم كمبخرات لمكافحة ديدان تعقد الجذور في الصين.
هناك أيضًا بعض مبيدات الهيدروكربونات الهالوجينية غير المسجلة في الصين، مثل 1،3- ثنائي كلورو البروبيلين، واليودوميثان، وما إلى ذلك، والتي تم تسجيلها في بعض البلدان في أوروبا والولايات المتحدة كبدائل للبروموميثان.

غير مدخن

بما في ذلك الفوسفور العضوي والكاربامات. من بين مبيدات الديدان غير المدخنة المسجلة في بلدنا، ينتمي فوسفين ثيازوليوم، وميثانوفوس، وفوكسيفوس، وكلوربيريفوس إلى الفوسفور العضوي، بينما ينتمي كاربوكسانيل، وألديكارب، وكاربوكسانيل بوتاثيوكارب إلى الكاربامات. تُعطّل مبيدات النيماتودا غير المدخنة وظيفة الجهاز العصبي لديدان عقد الجذور الخيطية عن طريق الارتباط بإنزيم الأسيتيل كولينستراز في مشابكها العصبية. عادةً لا تقتل هذه المبيدات ديدان عقد الجذور الخيطية، بل تُفقدها قدرتها على تحديد موقع العائل والإصابة، لذلك غالبًا ما تُسمى "مُشَلِّلات النيماتودا". تُعدّ مبيدات النيماتودا غير المدخنة التقليدية عوامل أعصاب شديدة السمية، ولها نفس آلية عمل النيماتودا على الفقاريات والمفصليات. لذلك، وفي ظلّ القيود البيئية والاجتماعية، قلّلت الدول المتقدمة الرئيسية في العالم أو أوقفت تطوير مبيدات الحشرات العضوية الفوسفورية والكارباماتية، ولجأت إلى تطوير مبيدات حشرية جديدة عالية الكفاءة ومنخفضة السمية. في السنوات الأخيرة، من بين المبيدات الحشرية الجديدة غير الكارباماتية/العضوية الفوسفورية التي حصلت على تسجيل وكالة حماية البيئة الأمريكية: إيثيل سبيرالات (المسجل عام ٢٠١٠)، ودايفلوروسلفون (المسجل عام ٢٠١٤)، وفلوبيرامايد (المسجل عام ٢٠١٥).
لكن في الواقع، نظرًا لارتفاع سميتها وحظر مبيدات الفوسفور العضوي، لا تتوفر حاليًا سوى مبيدات قليلة للنيماتودا. سُجِّل 371 مبيدًا للنيماتودا في الصين، منها 161 مكونًا فعالًا من الأبامكتين و158 مكونًا فعالًا من الثيازوفوس. ويُعتبر هذان المكونان الفعالان من أهم المكونات لمكافحة النيماتودا في الصين.
حاليًا، لا تتوفر العديد من مبيدات النيماتودا الجديدة، ومن أبرزها فلورين سلفوكسيد، وسبيروكسيد، وديفلوروسلفون، وفلوبيرامايد. بالإضافة إلى ذلك، يتمتع كلٌّ من البنسليوم باراكلافيدوم وعصية تورينجينسيس HAN055، المسجلين لدى كونو، بإمكانيات تسويقية قوية.

براءة اختراع عالمية لمكافحة دودة العقد الجذرية لفول الصويا

تعد دودة العقدة الجذرية لفول الصويا أحد الأسباب الرئيسية لانخفاض إنتاج فول الصويا في الدول الرئيسية المصدرة لفول الصويا، وخاصة الولايات المتحدة والبرازيل.
بلغ إجمالي عدد براءة اختراع حماية النباتات المتعلقة بنيماتودا تعقد جذور فول الصويا 4287 براءة اختراع حول العالم خلال العقد الماضي. وتُقدم معظم طلبات براءات الاختراع لديماتودا تعقد جذور فول الصويا في العالم من مناطق ودول، أولها المكتب الأوروبي، وثانيها الصين، ثم الولايات المتحدة الأمريكية. في حين أن البرازيل، المنطقة الأخطر في انتشار ديناماتودا تعقد جذور فول الصويا، لم تُسجل سوى 145 طلب براءة اختراع. ومعظم هذه الطلبات من شركات متعددة الجنسيات.

حاليًا، يُعدّ الأبامكتين والفوسفين ثيازول أهمّ مُكافحات الديدان الخيطية الجذرية في الصين. كما بدأ إنتاج منتج فلوبيراميد الحاصل على براءة اختراع.

أفيرمكتين

في عام ١٩٨١، طُرح الأبامكتين في السوق كعامل تحكم في الطفيليات المعوية لدى الثدييات، وفي عام ١٩٨٥ كمبيد حشري. يُعدّ الأفيرمكتين من أكثر المبيدات الحشرية استخدامًا اليوم.

ثيازات الفوسفين

ثيازول الفوسفين مبيد حشري عضوي فوسفوري جديد وفعال وواسع الطيف، غير مدخن، طورته شركة إيشيهارا اليابانية، وهو متوفر في العديد من الدول، بما في ذلك اليابان. أظهرت الدراسات الأولية أن ثيازول الفوسفين يتميز بخاصية الامتصاص الداخلي والانتقال داخل النباتات، وله فعالية واسعة النطاق ضد النيماتودا الطفيلية والآفات. تضر النيماتودا النباتية الطفيلية بالعديد من المحاصيل المهمة، وتتميز خصائص ثيازول الفوسفين البيولوجية والفيزيائية والكيميائية بأنها مناسبة جدًا للاستخدام في التربة، مما يجعله عاملًا مثاليًا لمكافحة النيماتودا النباتية الطفيلية. حاليًا، يُعد ثيازول الفوسفين أحد مبيدات النيماتودا القليلة المسجلة على الخضراوات في الصين، ويتميز بامتصاص داخلي ممتاز، لذا لا يقتصر استخدامه على مكافحة النيماتودا وآفات سطح التربة فحسب، بل يمكن استخدامه أيضًا لمكافحة سوس الأوراق وآفات سطحها. آلية عمل ثيازوليدات الفوسفين الرئيسية هي تثبيط إنزيم أستيل كولينستراز في الكائن المستهدف، مما يؤثر على بيئة المرحلة اليرقية الثانية للديدان الخيطية. يثبط ثيازول الفوسفين نشاط الديدان الخيطية وتلفها وفقسها، مما يمنع نموها وتكاثرها.

فلوبيراميد

فلوبيراميد مبيد فطريات من نوع بيريديل إيثيل بنزاميد، طورته وسوّقته شركة باير كروب ساينس، وهو لا يزال في مرحلة تسجيل براءة الاختراع. يتميز فلوبيراميد بنشاط مُبيد للنيماتودا، وقد سُجّل لمكافحة نيماتودا تعقد الجذور في المحاصيل، وهو حاليًا أكثر مبيدات النيماتودا شيوعًا. آلية عمله هي تثبيط التنفس الميتوكوندريا عن طريق منع نقل الإلكترونات لإنزيم نازعة هيدروجين السكسينيك في السلسلة التنفسية، وتثبيط عدة مراحل من دورة نمو البكتيريا المُمرضة، لتحقيق هدف مكافحة البكتيريا المُمرضة.

لا يزال المكون النشط للفلوروبيرامايد في الصين قيد فترة براءة الاختراع. من بين طلبات براءات الاختراع الخاصة به في مجال النيماتودا، 3 منها من باير، و4 من الصين، حيث تُستخدم هذه المنتجات مع مُحفزات حيوية أو مكونات نشطة أخرى لمكافحة النيماتودا. في الواقع، يمكن استخدام بعض المكونات النشطة خلال فترة براءة الاختراع لتنفيذ بعض خطط براءات الاختراع مسبقًا للاستحواذ على السوق. مثل إيثيل بوليسيدين، وهو مُبيد ممتاز لحشرات حرشفيات الأجنحة وعامل التربس، فإن أكثر من 70% من طلبات براءات الاختراع المحلية تُقدم من قِبل شركات محلية.

المبيدات البيولوجية لمكافحة النيماتودا

في السنوات الأخيرة، حظيت أساليب المكافحة البيولوجية، التي تحل محل المكافحة الكيميائية لديدان تعقد الجذور، باهتمام واسع النطاق محليًا ودوليًا. يُعد عزل وفحص الكائنات الدقيقة ذات القدرة العالية على مقاومة ديدان تعقد الجذور الشرطين الأساسيين للمكافحة البيولوجية. وكانت السلالات الرئيسية المُبلغ عنها على الكائنات الدقيقة المُقاومة لديدان تعقد الجذور هي الباستوريلا، والستربتوميسيس، والزائفة الزنجارية، والعصيات، والريزوبيوم، والميروثيسيوم، والبيسيلوميس، والتريكوديرما. ومع ذلك، واجهت بعض الكائنات الدقيقة صعوبة في ممارسة تأثيرها المُقاوم على ديدان تعقد الجذور بسبب صعوبات في الزراعة الاصطناعية أو عدم استقرار تأثير المكافحة البيولوجية في الحقل.
Paecilomyces lavviolaceus طفيلي فعال على بيض نيماتودا العقد الجذرية الجنوبية و Cystocystis albicans. يتراوح معدل إصابة بيض نيماتودا العقد الجذرية الجنوبية بالطفيليات بين 60% و70%. تكمن آلية تثبيط Paecilomyces lavviolaceus ضد نيماتودا العقد الجذرية في أنه بعد ملامسة Paecilomyces lavviolaceus لأكياس بيض الديدان الخطية، في الطبقة اللزجة، يحيط فطر بكتيريا المكافحة الحيوية بالبيضة بأكملها، وتصبح نهايته سميكة. يتكسر سطح قشرة البيضة بسبب أنشطة المستقلبات الخارجية والكيتيناز الفطري، ثم تغزوها الفطريات وتحل محلها. كما يمكنها إفراز سموم تقتل النيماتودا. وظيفتها الرئيسية هي قتل البيض. يوجد ثمانية تسجيلات لمبيدات الآفات في الصين. في الوقت الحاضر، لا يوجد لدى Paecilomyces lilaclavi شكل جرعة مركب للبيع، ولكن تصميم براءات الاختراع الخاص به في الصين لديه براءة اختراع لتركيبه مع مبيدات حشرية أخرى لزيادة نشاط الاستخدام

مستخلص نباتي

يمكن استخدام المنتجات النباتية الطبيعية بأمان لمكافحة نيماتودا عقدة الجذر، واستخدام المواد النباتية أو المواد الخيطية التي تنتجها النباتات لمكافحة أمراض نيماتودا عقدة الجذر يتماشى بشكل أكبر مع متطلبات السلامة البيئية وسلامة الغذاء.
توجد المكونات الخيطية للنباتات في جميع أعضائها، ويمكن الحصول عليها بالتقطير بالبخار، والاستخلاص العضوي، وجمع إفرازات الجذور، وغيرها. وتنقسم هذه المكونات، وفقًا لخصائصها الكيميائية، بشكل رئيسي إلى مواد غير متطايرة قابلة للذوبان في الماء أو عضوية، ومركبات عضوية متطايرة، تُشكل المواد غير المتطايرة النسبة الأكبر منها. ويمكن استخدام المكونات الخيطية للعديد من النباتات لمكافحة نيماتودا تعقد الجذور بعد استخلاصها بسهولة، كما أن اكتشاف المستخلصات النباتية بسيط نسبيًا مقارنةً بالمركبات الفعالة الجديدة. ومع ذلك، على الرغم من تأثيرها المبيد للحشرات، إلا أن المكون الفعال الحقيقي ومبدأ عملها غالبًا ما يكونان غير واضحين.
في الوقت الحاضر، النيم، والماترين، والفيراترين، والسكوبولامين، وصابونين الشاي وما إلى ذلك هي المبيدات الحشرية النباتية التجارية الرئيسية ذات النشاط القاتل للنيماتودا، والتي هي قليلة نسبيا، ويمكن استخدامها في إنتاج النباتات المثبطة للنيماتودا عن طريق الزراعة المتداخلة أو المرافقة.
على الرغم من أن الجمع بين المستخلصات النباتية للتحكم في نيماتودا عقدة الجذر سوف يلعب دوراً أفضل في التحكم في النيماتودا، إلا أنه لم يتم تسويقه تجارياً بشكل كامل في المرحلة الحالية، ولكنه لا يزال يوفر فكرة جديدة لمستخلصات النباتات للتحكم في نيماتودا عقدة الجذر.

الأسمدة العضوية الحيوية

يكمن سر نجاح الأسمدة العضوية الحيوية في قدرة الكائنات الدقيقة المُضادة على التكاثر في التربة أو في تربة منطقة الجذور. تُظهر النتائج أن إضافة بعض المواد العضوية، مثل قشور الروبيان وسرطان البحر ومسحوق الزيت، يُمكن أن يُحسّن بشكل مباشر أو غير مباشر من فعالية المكافحة البيولوجية لديدان تعقد الجذور. يُعدّ استخدام تقنية التخمير الصلب لتخمير الكائنات الدقيقة المُضادة والأسمدة العضوية لإنتاج سماد عضوي حيوي طريقةً جديدةً للمكافحة البيولوجية لمكافحة مرض ديدان تعقد الجذور.
وفي دراسة مكافحة النيماتودا النباتية باستخدام الأسمدة العضوية الحيوية، وجد أن الكائنات الحية الدقيقة المضادة في الأسمدة العضوية الحيوية كان لها تأثير جيد في السيطرة على النيماتودا الجذرية، وخاصة الأسمدة العضوية المصنوعة من تخمير الكائنات الحية الدقيقة المضادة والأسمدة العضوية من خلال تقنية التخمير الصلب.
ومع ذلك، فإن تأثير السيطرة على النيماتودا الجذرية باستخدام الأسمدة العضوية له علاقة كبيرة بالبيئة وفترة الاستخدام، وكفاءتها في السيطرة أقل بكثير من كفاءة المبيدات التقليدية، ومن الصعب تسويقها تجاريا.
ومع ذلك، كجزء من مكافحة الأدوية والأسمدة، من الممكن السيطرة على النيماتودا عن طريق إضافة المبيدات الكيميائية ودمج الماء والأسمدة.
مع كثرة أصناف المحاصيل الفردية (مثل البطاطا الحلوة وفول الصويا وغيرها) المزروعة محليًا ودوليًا، يزداد انتشار النيماتودا خطورةً، وتواجه مكافحة النيماتودا تحديًا كبيرًا. حاليًا، معظم أصناف المبيدات المسجلة في الصين طُوّرت قبل ثمانينيات القرن الماضي، والمركبات الفعالة الجديدة غير كافية بشكل كبير.
تتمتع العوامل البيولوجية بمزايا فريدة في عملية الاستخدام، إلا أنها ليست بنفس فعالية العوامل الكيميائية، واستخدامها محدود بعوامل مختلفة. من خلال طلبات براءات الاختراع ذات الصلة، يتضح أن التطور الحالي لمبيدات النيماتودا لا يزال يعتمد على الجمع بين المنتجات القديمة، وتطوير المبيدات الحيوية، ودمج الماء والأسمدة.