Obwohl pflanzenparasitäre Nematoden zu den Nematodengefahren zählen, handelt es sich dabei nicht um Pflanzenschädlinge, sondern um Pflanzenkrankheiten.
Der Wurzelknotennematode (Meloidogyne) ist der weltweit am weitesten verbreitete und schädlichste pflanzenparasitäre Fadenwurm.Es wird geschätzt, dass mehr als 2000 Pflanzenarten auf der Welt, darunter fast alle Kulturpflanzen, sehr empfindlich auf Wurzelfadenwurminfektionen reagieren.Wurzelknotennematoden infizieren die Wurzelgewebezellen des Wirts und bilden Tumore, die die Aufnahme von Wasser und Nährstoffen beeinträchtigen, was zu verkümmertem Pflanzenwachstum, Zwergwuchs, Vergilbung, Welken, Blattkräuseln, Fruchtverformungen und sogar zum Absterben der gesamten Pflanze führt globale Erntereduzierung.
In den letzten Jahren stand die Bekämpfung von Nematodenkrankheiten im Mittelpunkt globaler Pflanzenschutzunternehmen und Forschungsinstitute.Sojazystennematoden sind ein wichtiger Grund für den Rückgang der Sojabohnenproduktion in Brasilien, den Vereinigten Staaten und anderen wichtigen Sojabohnenexportländern.Obwohl derzeit einige physikalische Methoden oder landwirtschaftliche Maßnahmen zur Bekämpfung von Nematodenkrankheiten angewendet werden, wie z. B. Screening resistenter Sorten, Verwendung resistenter Wurzelstöcke, Fruchtfolge, Bodenverbesserung usw., sind die wichtigsten Bekämpfungsmethoden immer noch chemische Bekämpfung oder biologische Kontrolle.
Mechanismus der Wurzelverbindungswirkung
Die Lebensgeschichte des Wurzelknotennematoden besteht aus einem Ei, einer Larve im ersten Stadium, einer Larve im zweiten Stadium, einer Larve im dritten Stadium, einer Larve im vierten Stadium und einem erwachsenen Tier.Die Larve ist klein, wurmartig, das erwachsene Tier ist heteromorph, das Männchen linear und das Weibchen birnenförmig.Die Larven im zweiten Stadium können im Wasser der Bodenporen wandern, über die empfindlichen Allele des Kopfes nach der Wurzel der Wirtspflanze suchen, in die Wirtspflanze eindringen, indem sie vom Verlängerungsbereich der Wirtswurzel aus die Epidermis durchbohren, und dann hindurchwandern den Interzellularraum, bewegen sich zur Wurzelspitze und erreichen das Meristem der Wurzel.Nachdem die Larven im zweiten Stadium das Meristem der Wurzelspitze erreicht hatten, bewegten sich die Larven zurück in Richtung des Leitbündels und erreichten den Xylem-Entwicklungsbereich.Hier durchbohren die Larven im zweiten Stadium die Wirtszellen mit einer oralen Nadel und injizieren Ösophagusdrüsensekrete in die Wirtswurzelzellen.Auxin und verschiedene Enzyme, die im Sekret der Speiseröhrendrüse enthalten sind, können Wirtszellen dazu veranlassen, zu „Riesenzellen“ mit mehrkernigen Kernen, reich an Suborganellen und einem lebhaften Stoffwechsel zu mutieren.Die kortikalen Zellen rund um die Riesenzellen vermehren sich und wachsen unter dem Einfluss der Riesenzellen und schwellen an, wodurch sich die typischen Symptome von Wurzelknötchen auf der Wurzeloberfläche bilden.Larven im zweiten Stadium nutzen Riesenzellen als Nahrungspunkte, um Nährstoffe und Wasser aufzunehmen und bewegen sich nicht.Unter geeigneten Bedingungen können die Larven im zweiten Stadium den Wirt dazu veranlassen, 24 Stunden nach der Infektion Riesenzellen zu produzieren und sich nach drei Häutungen in den folgenden 20 Tagen zu erwachsenen Würmern zu entwickeln.Danach bewegen sich die Männchen und verlassen die Wurzeln, die Weibchen bleiben stationär und entwickeln sich weiter und beginnen nach etwa 28 Tagen mit der Eiablage.Wenn die Temperatur über 10 °C liegt, schlüpfen die Eier im Wurzelknollen, die Larven im ersten Stadium in den Eiern, die Larven im zweiten Stadium bohren sich aus den Eiern und hinterlassen eine erneute Infektion des Wirts im Boden.
Wurzelknotennematoden haben ein breites Spektrum an Wirten, die auf mehr als 3.000 Wirtsarten parasitieren können, darunter Gemüse, Nahrungspflanzen, Nutzpflanzen, Obstbäume, Zierpflanzen und Unkräuter.Die Wurzeln von Gemüse, die von Wurzelknotennematoden befallen sind, bilden zunächst Knötchen unterschiedlicher Größe, die zu Beginn milchig weiß und im späteren Stadium hellbraun sind.Nach der Infektion mit Wurzelknotennematoden waren die Pflanzen im Boden kurz, die Zweige und Blätter waren verkümmert oder vergilbt, das Wachstum war verkümmert, die Blattfarbe war hell und das Wachstum der schwer erkrankten Pflanzen war schwach verwelkte in der Dürre, und die ganze Pflanze starb schwer.Darüber hinaus erleichterte die Regulierung der Abwehrreaktion, der Hemmwirkung und der mechanischen Gewebeschädigung, die durch Wurzelnematoden an Nutzpflanzen verursacht wird, auch das Eindringen bodenbürtiger Krankheitserreger wie Fusariumwelke- und Wurzelfäulebakterien, wodurch komplexe Krankheiten entstehen und größere Verluste verursacht werden.
Präventions- und Kontrollmaßnahmen
Herkömmliche Brandbekämpfungsmittel können je nach Verwendungsmethode in Begasungsmittel und Nichtbegasungsmittel unterteilt werden.
Begasungsmittel
Dazu gehören halogenierte Kohlenwasserstoffe und Isothiocyanate, zu den Nichtbegasungsmitteln gehören Organophosphor und Carbamate.Zu den derzeit in China registrierten Insektiziden gehören Brommethan (eine ozonschädigende Substanz, die nach und nach verboten wird) und Chlorpikrin, halogenierte Kohlenwasserstoffverbindungen, die die Proteinsynthese und biochemische Reaktionen während der Atmung von Wurzelnematoden hemmen können.Bei den beiden Begasungsmitteln handelt es sich um Methylisothiocyanat, das Methylisothiocyanat und andere niedermolekulare Verbindungen im Boden abbauen und freisetzen kann.Methylisothiocyanat kann in den Körper des Wurzelfadenwurms gelangen und sich an den Sauerstoffträger Globulin binden, wodurch die Atmung des Wurzelknotenfadenwurms gehemmt wird und eine tödliche Wirkung erzielt wird.Darüber hinaus sind in China auch Sulfurylfluorid und Calciumcyanamid als Begasungsmittel zur Bekämpfung von Wurzelknotennematoden registriert.
Es gibt auch einige halogenierte Kohlenwasserstoff-Begasungsmittel, die in China nicht registriert sind, wie 1,3-Dichlorpropylen, Jodmethan usw., die in einigen Ländern in Europa und den Vereinigten Staaten als Ersatz für Brommethan registriert sind.
Nicht begasend
Einschließlich Organophosphor und Carbamate.Unter den in unserem Land registrierten nicht begasten Lineiziden gehören Phosphinthiazolium, Methanophos, Phoxiphos und Chlorpyrifos zu Organophosphor, während Carboxanil, Aldicarb und Carboxanilbutathiocarb zu Carbamat gehören.Nicht begaste Nematozide stören die Funktion des Nervensystems von Wurzelknotennematoden, indem sie an Acetylcholinesterase in den Synapsen von Wurzelknotennematoden binden.Normalerweise töten sie die Wurzelknotennematoden nicht ab, sondern führen nur dazu, dass die Wurzelknotennematoden ihre Fähigkeit verlieren, den Wirt zu lokalisieren und zu infizieren. Daher werden sie oft als „Nematodenlähmer“ bezeichnet.Herkömmliche, nicht begaste Nematozide sind hochgiftige Nervengifte, die auf Wirbeltiere und Arthropoden den gleichen Wirkungsmechanismus haben wie Nematoden.Daher haben die wichtigsten Industrieländer der Welt unter den Zwängen ökologischer und sozialer Faktoren die Entwicklung von Organophosphor- und Carbamat-Insektiziden reduziert oder gestoppt und sich der Entwicklung einiger neuer Insektizide mit hoher Wirksamkeit und geringer Toxizität zugewandt.Zu den neuen Nicht-Carbamat-/Organophosphor-Insektiziden, die in den letzten Jahren eine EPA-Registrierung erhalten haben, gehören Spiralatethyl (registriert im Jahr 2010), Difluorsulfon (registriert im Jahr 2014) und Fluopyramid (registriert im Jahr 2015).
Tatsächlich sind jedoch aufgrund der hohen Toxizität und des Verbots von Organophosphor-Pestiziden derzeit nicht viele Nematozide verfügbar.In China wurden 371 Nematozide registriert, davon waren 161 der Wirkstoff Abamectin und 158 der Wirkstoff Thiazophos.Diese beiden Wirkstoffe waren die wichtigsten Komponenten zur Nematodenbekämpfung in China.
Derzeit gibt es nicht viele neue Nematozide, unter denen Fluorensulfoxid, Spiroxid, Difluorsulfon und Fluopyramid die Spitzenreiter sind.Darüber hinaus haben auch die von Kono registrierten Biopestizide Penicillium paraclavidum und Bacillus thuringiensis HAN055 ein starkes Marktpotenzial.
Weltweites Patent für die Bekämpfung von Wurzelknotennematoden in Sojabohnen
Der Wurzelknotennematode aus Sojabohnen ist einer der Hauptgründe für den Rückgang der Sojabohnenerträge in großen Sojabohnenexportländern, insbesondere in den Vereinigten Staaten und Brasilien.
Im letzten Jahrzehnt wurden weltweit insgesamt 4287 Pflanzenschutzpatente im Zusammenhang mit Sojawurzelknotennematoden angemeldet.Der weltweite Sojabohnen-Wurzelfadenwurm beantragte hauptsächlich Patente in Regionen und Ländern, das erste ist das Europäische Büro, das zweite ist China und die Vereinigten Staaten, während das schwerwiegendste Gebiet des Sojabohnen-Wurzelknotenfadenwurms, Brasilien, nur 145 hat Patentanmeldungen.Und die meisten davon kommen von multinationalen Unternehmen.
Derzeit sind Abamectin und Phosphinthiazol die wichtigsten Bekämpfungsmittel für Wurzelnematoden in China.Und auch das patentierte Produkt Fluopyramide hat mit der Entwicklung begonnen.
Avermectin
1981 wurde Abamectin zur Bekämpfung von Darmparasiten bei Säugetieren und 1985 als Pestizid auf den Markt gebracht.Avermectin ist heute eines der am häufigsten verwendeten Insektizide.
Phosphinthiazat
Phosphin-Thiazol ist ein neuartiges, wirksames, nicht begastes Organophosphor-Insektizid mit breitem Wirkungsspektrum, das von der Ishihara Company in Japan entwickelt wurde und in vielen Ländern wie Japan auf den Markt gebracht wurde.Vorläufige Studien haben gezeigt, dass Phosphinthiazolium in Pflanzen endosorbiert und transportiert wird und ein breites Wirkungsspektrum gegen parasitäre Nematoden und Schädlinge aufweist.Pflanzenparasitäre Nematoden schädigen viele wichtige Nutzpflanzen, und die biologischen, physikalischen und chemischen Eigenschaften von Phosphinthiazol eignen sich sehr gut für die Bodenanwendung, sodass es ein ideales Mittel zur Bekämpfung pflanzenparasitärer Nematoden ist.Phosphinthiazolium ist derzeit eines der wenigen in China für Gemüse registrierten Nematozide und verfügt über eine hervorragende interne Absorption, so dass es nicht nur zur Bekämpfung von Nematoden und Bodenoberflächenschädlingen, sondern auch zur Bekämpfung von Blattmilben und Blattschädlingen eingesetzt werden kann Oberflächenschädlinge.Die Hauptwirkungsweise von Phosphinthiazoliden besteht darin, die Acetylcholinesterase des Zielorganismus zu hemmen, was sich auf die Ökologie des zweiten Larvenstadiums des Nematoden auswirkt.Phosphinthiazol kann die Aktivität, Schädigung und das Schlüpfen von Nematoden hemmen und somit das Wachstum und die Vermehrung von Nematoden hemmen.
Fluopyramide
Fluopyramid ist ein Pyridylethylbenzamid-Fungizid, das von Bayer Cropscience entwickelt und vermarktet wurde und sich noch in der Patentphase befindet.Fluopyramid hat eine gewisse nematizide Wirkung und wurde zur Bekämpfung von Wurzelknotennematoden in Nutzpflanzen registriert. Derzeit ist es ein beliebteres Nematizid.Der Wirkungsmechanismus besteht darin, die mitochondriale Atmung zu hemmen, indem der Elektronentransfer der Bernsteinsäuredehydrogenase in der Atmungskette blockiert wird, und mehrere Phasen des Wachstumszyklus pathogener Bakterien zu hemmen, um den Zweck der Bekämpfung pathogener Bakterien zu erreichen.
Der Wirkstoff Fluropyramid befindet sich in China noch in der Patentphase.Von den Anwendungspatenten für Nematoden stammen drei von Bayer und vier aus China, die mit Biostimulanzien oder verschiedenen Wirkstoffen zur Bekämpfung von Nematoden kombiniert werden.Tatsächlich können einige Wirkstoffe innerhalb der Patentlaufzeit verwendet werden, um im Voraus ein Patentlayout durchzuführen, um den Markt zu erobern.Wie zum Beispiel das ausgezeichnete Lepidoptera-Schädlings- und Thripsmittel Ethylpolycidin werden mehr als 70 % der inländischen Patentanmeldungen von inländischen Unternehmen angemeldet.
Biologische Pestizide zur Nematodenbekämpfung
In den letzten Jahren haben biologische Bekämpfungsmethoden, die die chemische Bekämpfung von Wurzelknotennematoden ersetzen, im In- und Ausland große Aufmerksamkeit erregt.Die Isolierung und das Screening von Mikroorganismen mit hoher antagonistischer Fähigkeit gegen Wurzelknotennematoden sind die Hauptvoraussetzungen für die biologische Bekämpfung.Die wichtigsten Stämme, über die antagonistische Mikroorganismen von Wurzelknotennematoden berichtet wurden, waren Pasteurella, Streptomyces, Pseudomonas, Bacillus und Rhizobium.Bei Myrothecium, Paecilomyces und Trichoderma war es für einige Mikroorganismen jedoch schwierig, ihre antagonisierende Wirkung auf Wurzelknotennematoden auszuüben, da die künstliche Kultur schwierig war oder die biologische Kontrollwirkung im Feld instabil war.
Paecilomyces lavviolaceus ist ein wirksamer Parasit der Eier des südlichen Wurzelknotennematoden und von Cystocystis albicans.Die Parasitenrate der Eier des südlichen Wurzelknotennematodennematoden beträgt bis zu 60 % bis 70 %.Der Hemmmechanismus von Paecilomyces lavviolaceus gegen Wurzelknotennematoden besteht darin, dass nach dem Kontakt von Paecilomyces lavviolaceus mit Linienwurmoozysten im viskosen Substrat das Myzel der Biokontrollbakterien das gesamte Ei umgibt und das Ende des Myzels dick wird.Die Oberfläche der Eischale wird durch die Aktivitäten exogener Metaboliten und Pilzchitinase zerstört, und dann dringen Pilze ein und ersetzen sie.Es kann auch Giftstoffe absondern, die Nematoden abtöten.Seine Hauptfunktion besteht darin, Eier abzutöten.In China gibt es acht Pestizidregistrierungen.Derzeit gibt es für Paecilomyces lilaclavi keine zusammengesetzte Darreichungsform zum Verkauf, aber sein Patentlayout in China sieht ein Patent für die Verbindung mit anderen Insektiziden vor, um die Anwendungsaktivität zu erhöhen
Pflanzenextrakt
Natürliche Pflanzenprodukte können sicher zur Bekämpfung von Wurzelknotennematoden verwendet werden, und die Verwendung von Pflanzenmaterialien oder von Pflanzen produzierten nematoiden Substanzen zur Bekämpfung von Wurzelknotennematodenkrankheiten entspricht eher den Anforderungen der ökologischen Sicherheit und der Lebensmittelsicherheit.
Nematoide Bestandteile von Pflanzen kommen in allen Organen der Pflanze vor und können durch Wasserdampfdestillation, organische Extraktion, Sammlung von Wurzelsekreten usw. gewonnen werden. Nach ihren chemischen Eigenschaften werden sie hauptsächlich in nichtflüchtige Substanzen mit Wasserlöslichkeit oder organischer Löslichkeit unterteilt und flüchtige organische Verbindungen, wobei nichtflüchtige Stoffe den Großteil ausmachen.Die nematoiden Bestandteile vieler Pflanzen können nach einfacher Extraktion zur Wurzelknotennematodenbekämpfung eingesetzt werden, und die Entdeckung von Pflanzenextrakten ist im Vergleich zu neuen Wirkstoffen relativ einfach.Obwohl es eine insektizide Wirkung hat, sind der eigentliche Wirkstoff und das insektizide Prinzip oft nicht klar.
Gegenwärtig sind Neem, Matrine, Veratrin, Scopolamin, Teesaponin usw. die wichtigsten kommerziellen Pflanzenpestizide mit nematodentötender Wirkung, die relativ wenige sind und bei der Produktion nematodenhemmender Pflanzen durch Einpflanzen oder Begleiten verwendet werden können.
Obwohl die Kombination von Pflanzenextrakten zur Bekämpfung von Wurzelknotennematoden eine bessere Wirkung bei der Bekämpfung von Wurzelknotennematoden haben wird, wurde sie zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht vollständig kommerzialisiert, liefert aber dennoch eine neue Idee für Pflanzenextrakte zur Bekämpfung von Wurzelknotennematoden.
Bioorganischer Dünger
Der Schlüssel zum bioorganischen Dünger liegt darin, ob sich die antagonistischen Mikroorganismen im Boden oder im Rhizosphärenboden vermehren können.Die Ergebnisse zeigen, dass die Anwendung einiger organischer Materialien wie Garnelen- und Krabbenschalen sowie Ölmehl direkt oder indirekt die biologische Bekämpfungswirkung von Wurzelknotennematoden verbessern kann.Die Verwendung der Feststofffermentationstechnologie zur Fermentation antagonistischer Mikroorganismen und organischer Düngemittel zur Herstellung von bioorganischem Dünger ist eine neue biologische Bekämpfungsmethode zur Bekämpfung der Wurzelknotennematodenkrankheit.
Bei der Untersuchung der Bekämpfung pflanzlicher Nematoden mit bioorganischem Dünger wurde festgestellt, dass die antagonistischen Mikroorganismen in bioorganischem Dünger eine gute Bekämpfungswirkung auf Wurzelnematoden hatten, insbesondere bei organischem Dünger, der aus der Fermentation antagonistischer Mikroorganismen und organischem Dünger hergestellt wird durch solide Fermentationstechnologie.
Die Bekämpfungswirkung von organischem Dünger auf Wurzelnematoden steht jedoch in engem Zusammenhang mit der Umwelt und der Nutzungsdauer, und seine Bekämpfungswirksamkeit ist weitaus geringer als die herkömmlicher Pestizide und es ist schwierig, ihn zu kommerzialisieren.
Im Rahmen der Drogen- und Düngemittelbekämpfung ist es jedoch möglich, Nematoden durch die Zugabe chemischer Pestizide und die Kombination von Wasser und Düngemitteln zu bekämpfen.
Da im In- und Ausland zahlreiche Einzelkultursorten (z. B. Süßkartoffeln, Sojabohnen usw.) angebaut werden, wird das Auftreten von Nematoden immer schwerwiegender und auch die Bekämpfung von Nematoden steht vor einer großen Herausforderung.Derzeit wurden die meisten in China registrierten Pestizidsorten vor den 1980er Jahren entwickelt und die neuen Wirkstoffe sind völlig unzureichend.
Biologische Wirkstoffe bieten im Anwendungsprozess einzigartige Vorteile, sind jedoch nicht so wirksam wie chemische Wirkstoffe und ihre Verwendung wird durch verschiedene Faktoren eingeschränkt.Anhand der entsprechenden Patentanmeldungen lässt sich erkennen, dass die aktuelle Entwicklung von Nematoziden immer noch auf der Kombination alter Produkte, der Entwicklung von Biopestiziden und der Integration von Wasser und Düngemitteln beruht.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 20. Mai 2024