Vaikka kasviloissukkulamadot kuuluvat sukkulamatojen vaaraan, ne eivät ole kasvintuholaisia, vaan kasvitauteja.
Juurisolmuankeroinen (Meloidogyne) on maailman laajimmalle levinnyt ja haitallisin kasviloisankeroinen. On arvioitu, että yli 2000 kasvilajia maailmassa, mukaan lukien lähes kaikki viljelykasvit, ovat erittäin herkkiä juurisolmuankeroisille. Juurisolmuankeroiset tartuttavat isäntäkasvin juurikudossoluja muodostaen kasvaimia, jotka vaikuttavat veden ja ravinteiden imeytymiseen. Tämä johtaa kasvien kasvun hidastumiseen, kuihtumiseen, kellastumiseen, kuihtumiseen, lehtien käpristymiseen, hedelmien epämuodostumiseen ja jopa koko kasvin kuolemaan, mikä puolestaan johtaa maailmanlaajuiseen sadon vähenemiseen.
Viime vuosina sukkulamatotautien torjunta on ollut maailmanlaajuisten kasvinsuojeluyritysten ja -tutkimuslaitosten painopistealue. Soijapavun sukkulamato on merkittävä syy soijapavun tuotannon vähenemiseen Brasiliassa, Yhdysvalloissa ja muissa tärkeissä soijapavun viejämaissa. Tällä hetkellä, vaikka sukkulamatotautien torjuntaan on sovellettu joitakin fyysisiä menetelmiä tai maatalouden toimenpiteitä, kuten vastustuskykyisten lajikkeiden seulontaa, vastustuskykyisten perusrunkojen käyttöä, viljelykiertoa, maaperän parantamista jne., tärkeimmät torjuntamenetelmät ovat edelleen kemiallinen tai biologinen torjunta.
Juuren ja liitoksen vaikutuksen mekanismi
Juurisukkulamadon elinkaareen kuuluvat muna, ensimmäisen, toisen, kolmannen ja neljännen toukkavaiheen toukka sekä aikuinen. Toukka on pieni, matomainen, aikuinen on heteromorfinen, koiras on lineaarinen ja naaras päärynänmuotoinen. Toisen toukan toukat voivat vaeltaa maaperän huokosten vedessä, etsiä isäntäkasvin juurta juurenpään herkkien alleelien kautta, tunkeutua isäntäkasviin lävistämällä epidermiksen isäntäjuuren pidennysalueelta ja sitten kulkea solujen välisen tilan läpi juuren kärkeen ja saavuttaa juuren meristeemin. Kun toisen toukat ovat saavuttaneet juuren kärjen meristeemin, ne siirtyvät takaisin johtosolukon suuntaan ja saavuttavat ksyleemin kehitysalueen. Tässä toisen toukat lävistävät isäntäsolut suineulalla ja ruiskuttavat ruokatorven rauhasten eritteitä isäntäjuurisoluihin. Ruokatorven rauhasten eritteissä olevat auksiini ja erilaiset entsyymit voivat saada isäntäsolut mutatoitumaan "jättisoluiksi", joilla on monitumaiset tumat, runsaasti aliorganelleja ja voimakas aineenvaihdunta. Jättiläissolujen ympärillä olevat kortikaaliset solut lisääntyvät, kasvavat ja turpoavat jättiläissolujen vaikutuksesta muodostaen tyypillisiä juurikyhmyjen oireita juuren pinnalle. Toisen vaiheen toukat käyttävät jättisoluja ruokailupaikkoina ravinteiden ja veden imeytymiseen eivätkä liiku. Sopivissa olosuhteissa toisen vaiheen toukat voivat saada isännän tuottamaan jättisoluja 24 tuntia tartunnan jälkeen ja kehittyä aikuisiksi madoksi kolmen sulkasadon jälkeen seuraavien 20 päivän aikana. Tämän jälkeen koiraat liikkuvat ja poistuvat juurista, naaraat pysyvät paikoillaan ja jatkavat kehitystään aloittaen muninta noin 28 päivän kuluttua. Kun lämpötila on yli 10 ℃, munat kuoriutuvat juurikyhmystä, ensimmäisen vaiheen toukat työntyvät muniin, toisen vaiheen toukat porautuvat munista ja jättävät isännän maaperään uudelleen tartunnan kohteeksi.
Juurisolmuankeroisilla on laaja valikoima isäntiä, jotka voivat loisia yli 3 000 eri isäntäkasvilla, kuten vihanneksilla, ruokakasveilla, myyntikasveilla, hedelmäpuilla, koristekasveilla ja rikkaruohoilla. Juurisolmuankeroisten saastuttamien vihannesten juuret muodostavat ensin erikokoisia kyhmyjä, jotka ovat aluksi maitomaisen valkoisia ja myöhemmin vaaleanruskeita. Juurisolmuankeroisen tartunnan jälkeen maassa olevat kasvit olivat lyhyitä, oksat ja lehdet surkastuneita tai kellastuneita, kasvu hidastunutta, lehtien väri vaaleaa ja vakavasti sairaiden kasvien kasvu heikkoa, kasvit nuutuivat kuivuudessa ja koko kasvi kuoli vakavassa kuivuudessa. Lisäksi juurisolmuankeroisten aiheuttama puolustusvasteen säätely, estovaikutus ja kudosten mekaaniset vauriot viljelykasveissa helpottivat myös maaperässä leviävien taudinaiheuttajien, kuten fusarium-lakastumisbakteerien ja juurimätäbakteerien, tunkeutumista, mikä aiheutti monimutkaisia sairauksia ja suurempia tappioita.
Ennaltaehkäisy- ja torjuntatoimenpiteet
Perinteiset linjamyrkyt voidaan jakaa kaasutusaineisiin ja ei-kaasutusaineisiin eri käyttötapojen mukaan.
Kaasuaine
Siihen kuuluvat halogenoidut hiilivedyt ja isotiosyanaatit, ja muihin kuin kaasutusaineisiin kuuluvat organofosforiyhdisteet ja karbamaatit. Tällä hetkellä Kiinassa rekisteröidyistä hyönteismyrkkyistä bromimetaani (otsonikerrosta heikentävä aine, jota ollaan vähitellen kieltämässä) ja klooripikriini ovat halogenoituja hiilivetyyhdisteitä, jotka voivat estää proteiinisynteesiä ja biokemiallisia reaktioita juurisolmusukkulamadojen hengityksen aikana. Kaksi kaasutusainetta ovat metyyli-isotiosyanaatti, joka voi hajottaa ja vapauttaa metyyli-isotiosyanaattia ja muita pienimolekyylisiä yhdisteitä maaperässä. Metyyli-isotiosyanaatti voi päästä juurisolmusukkulan elimistöön ja sitoutua hapenkantajaglobuliiniin, estäen siten juurisolmusukkulan hengityksen ja saavuttaen tappavan vaikutuksen. Lisäksi sulfuryylifluoridia ja kalsiumsyanamidia on myös rekisteröity kaasutusaineiksi juurisolmusukkulamadojen torjuntaan Kiinassa.
On myös joitakin halogenoituja hiilivetykaasuja, joita ei ole rekisteröity Kiinassa, kuten 1,3-diklooripropeeni, jodimetaani jne., jotka on rekisteröity joissakin Euroopan maissa ja Yhdysvalloissa bromimetaanin korvikkeiksi.
Ei-fumigantti
Sisältää organofosforiyhdisteitä ja karbamaatteja. Maassamme rekisteröidyistä kaasuttamattomista lineisideista fosfiinitiatsolium, metanofossi, foksifossi ja klooripyrifossi kuuluvat organofosforiyhdisteisiin, kun taas karboksaniili, aldikarbi ja karboksaniilibutatiokarbi kuuluvat karbamaatteihin. Kaasuttamattomat sukkulamatojen torjunta-aineet häiritsevät juurisolmusukkulamatojen hermoston toimintaa sitoutumalla asetyylikoliiniesteraasiin juurisolmusukkulamatojen synapseissa. Ne eivät yleensä tapa juurisolmusukkulamatoja, vaan ainoastaan aiheuttavat niille kyvyn paikantaa isäntä ja tartuttaa, joten niitä kutsutaan usein "sukkulamatojen halvaannuttajiksi". Perinteiset kaasuttamattomat sukkulamatojen torjunta-aineet ovat erittäin myrkyllisiä hermomyrkkyjä, joilla on sama vaikutusmekanismi selkärankaisiin ja niveljalkaisiin kuin sukkulamadoilla. Siksi ympäristö- ja sosiaalisten tekijöiden asettamien rajoitusten vuoksi maailman suurimmat kehittyneet maat ovat vähentäneet tai lopettaneet organofosfori- ja karbamaattipohjaisten hyönteismyrkkyjen kehittämisen ja siirtyneet kehittämään uusia, tehokkaita ja myrkyttömämpiä hyönteismyrkkyjä. Viime vuosina EPA:n rekisteröinnin saaneista uusista ei-karbamaatti-/organofosforipohjaisista hyönteismyrkkyistä ovat spiralaattietyyli (rekisteröity vuonna 2010), difluorisulfoni (rekisteröity vuonna 2014) ja fluopyramidi (rekisteröity vuonna 2015).
Mutta itse asiassa orgaanisten fosforipitoisten torjunta-aineiden kiellon ja korkean myrkyllisyyden vuoksi sukkulamatojen torjunta-aineita ei ole tällä hetkellä paljon saatavilla. Kiinassa on rekisteröity 371 sukkulamatojen torjunta-ainetta, joista 161 oli abamektiinia ja 158 tiatsofossia. Nämä kaksi vaikuttavaa ainetta olivat tärkeimmät sukkulamatojen torjunnassa Kiinassa.
Tällä hetkellä ei ole paljon uusia sukkulamatomyrkkyjä, joista fluoreenisulfoksidi, spiroksidi, difluorosulfoni ja fluopyramidi ovat johtavia. Lisäksi biopestisidien osalta Konon rekisteröimillä Penicillium paraclavidumilla ja Bacillus thuringiensis HAN055:llä on vahva markkinapotentiaali.
Maailmanlaajuinen patentti soijapapujen juurisolmuankeroisten torjuntaan
Soijapavun juurisolmuankedo on yksi tärkeimmistä syistä soijapavun sadon vähenemiseen tärkeimmissä soijapavun viejämaissa, erityisesti Yhdysvalloissa ja Brasiliassa.
Viimeisen vuosikymmenen aikana on maailmanlaajuisesti jätetty yhteensä 4287 soijapavun juurisolmuankeroisiin liittyvää kasvinsuojelupatenttia. Maailman soijapavun juurisolmuankeroisen patenttihakemukset ovat pääasiassa tehtyjä alueilla ja maissa, joista ensimmäinen on Euroopan virasto, toinen on Kiina ja Yhdysvallat, kun taas vakavimmalla soijapavun juurisolmuankeroisen alueella, Brasiliassa, on vain 145 patenttihakemusta. Ja suurin osa niistä tulee monikansallisilta yrityksiltä.
Tällä hetkellä abamektiini ja fosfiinitiatsoli ovat tärkeimmät juurisukkulamatojen torjunta-aineet Kiinassa. Myös patentoitua tuotetta, fluopyramidi, on alettu markkinoida.
Avermektiini
Vuonna 1981 abamektiini tuotiin markkinoille nisäkkäiden suolistoparasiitien torjunta-aineeksi ja vuonna 1985 torjunta-aineena. Avermektiini on yksi nykyään eniten käytetyistä hyönteismyrkkyistä.
Fosfiinitiatsaatti
Fosfiinitiatsoli on japanilaisen Ishihara-yhtiön kehittämä uudenlainen, tehokas ja laajakirjoinen, ei-kaasutusaineella käsitelty organofosforipohjainen hyönteismyrkky, jota on tuotu markkinoille monissa maissa, kuten Japanissa. Alustavat tutkimukset ovat osoittaneet, että fosfiinitiatsoliumilla on endosorptiota ja kuljetusta kasveissa ja sillä on laajakirjoinen vaikutus loissukkulamatoja ja tuholaisia vastaan. Kasvien loissukkulamadot vahingoittavat monia tärkeitä viljelykasveja, ja fosfiinitiatsolin biologiset, fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet soveltuvat erittäin hyvin maaperään levitettäväksi, joten se on ihanteellinen aine kasvien loissukkulamatojen torjuntaan. Tällä hetkellä fosfiinitiatsolium on yksi harvoista Kiinassa vihanneksille rekisteröidyistä sukkulamatojen torjunta-aineista, ja sillä on erinomainen sisäinen imeytyminen, joten sitä voidaan käyttää paitsi sukkulamatojen ja maaperän pinnan tuholaisten torjuntaan, myös lehtipunkkien ja lehtien pinnan tuholaisten torjuntaan. Fosfiinitiatsolidien pääasiallinen vaikutustapa on estää kohde-organismin asetyylikoliesteraasia, mikä vaikuttaa sukkulamatojen toisen toukkavaiheen ekologiaan. Fosfiinitiatsoli voi estää sukkulamatojen aktiivisuutta, vaurioita ja kuoriutumista, joten se voi estää sukkulamatojen kasvua ja lisääntymistä.
Fluopyramidi
Fluopyramidi on Bayer Cropsciencen kehittämä ja kaupallistama pyridyylietyylibentsamidisienten torjunta-aine, jonka patentti on edelleen voimassa. Fluopyramidilla on tiettyä sukkulamatojen torjunta-ainetta, ja se on rekisteröity juurisolmusukkulamatoa vastaan kasveissa. Se on tällä hetkellä suositumpi sukkulamatojen torjunta-aine. Sen vaikutusmekanismi on estää mitokondrioiden hengitystä estämällä meripihkahappodehydrogenaasin elektroninsiirtoa hengitysketjussa ja estää useita patogeenisten bakteerien kasvusyklin vaiheita patogeenisten bakteerien torjumiseksi.
Fluropyramidin vaikuttava aine on Kiinassa edelleen patenttisuojassa. Sen sukkulamatoja koskevista patenttihakemuksista 3 on Bayerilta ja 4 Kiinasta. Sukkulamadoja torjutaan yhdessä biostimulanttien tai muiden vaikuttavien aineiden kanssa. Itse asiassa joitakin patenttisuojan piiriin kuuluvia vaikuttavia aineita voidaan käyttää patenttihakemusten laatimiseen etukäteen markkinoiden valtaamiseksi. Kuten erinomainen lepidoptera-tuholainen ja ripsiäisten torjunta-aine etyylipolysidiini, yli 70 % kotimaisista patenttihakemuksista on kotimaisten yritysten hakemia.
Biologiset torjunta-aineet sukkulamatojen torjuntaan
Viime vuosina biologiset torjuntamenetelmät, jotka korvaavat juurisolmuankeroisten kemiallisen torjunnan, ovat saaneet laajaa huomiota sekä kotimaassa että ulkomailla. Juurisolmuankeroisia vastaan antagonistisen kyvyn omaavien mikro-organismien eristäminen ja seulonta ovat biologisen torjunnan ensisijaisia edellytyksiä. Tärkeimmät juurisolmuankeroisten antagonistisista mikro-organismeista raportoidut kannat olivat Pasteurella, Streptomyces, Pseudomonas, Bacillus ja Rhizobium. Myrothecium, Paecilomyces ja Trichoderma. Joidenkin mikro-organismien oli kuitenkin vaikea käyttää juurisolmuankeroisia antagonistisia vaikutuksiaan keinotekoisen viljelyn vaikeuksien tai epävakaan biologisen torjunnan vaikutuksen vuoksi pellolla.
Paecilomyces lavviolaceus on tehokas juurisolmukemato- ja Cystocystis albicans -munien loinen. Eteläisen juurisolmukemato-sukkulamato -munien loisprosentti on jopa 60–70 %. Paecilomyces lavviolaceuksen estomekanismi juurisolmukematodeja vastaan on se, että Paecilomyces lavviolaceuksen jouduttua kosketuksiin siimamato-ookystojen kanssa viskoosissa substraatissa biotorjuntabakteerien rihmasto ympäröi koko munan, ja rihmaston pääty paksuuntuu. Munankuoren pinta rikkoutuu eksogeenisten metaboliittien ja sienikitinaasin toiminnan vuoksi, ja sitten sienet tunkeutuvat ja korvaavat sen. Se voi myös erittää toksiineja, jotka tappavat sukkulamatoja. Sen päätehtävänä on tappaa munia. Kiinassa on kahdeksan torjunta-ainerekisteröintiä. Tällä hetkellä Paecilomyces lilaclavilla ei ole myynnissä yhdistelmälääkemuotoa, mutta sen patenttihakemuksessa Kiinassa on patentti muiden hyönteismyrkkyjen kanssa yhdistämisestä käytön tehon lisäämiseksi.
Kasviuute
Luonnollisia kasvituotteita voidaan käyttää turvallisesti juurisolmuankeroisten torjuntaan, ja kasvimateriaalien tai kasvien tuottamien sukkulamatoaineiden käyttö juurisolmuankeroisten torjunnassa on paremmin ekologisen turvallisuuden ja elintarviketurvallisuuden vaatimusten mukaista.
Kasvien sukkulamatoja esiintyy kaikissa kasvin elimissä, ja niitä voidaan saada höyrytislauksella, orgaanisella uutolla, juurieritteiden keräämisellä jne. Kemiallisten ominaisuuksiensa mukaan ne jaetaan pääasiassa vesiliukoisiin tai orgaaniseen liukenemattomiin aineisiin ja haihtuviin orgaanisiin yhdisteisiin, joista haihtumattomat aineet muodostavat suurimman osan. Monien kasvien sukkulamatoja voidaan käyttää juurisolmusukkulamatotorjuntaan yksinkertaisen uuton jälkeen, ja kasviuutteiden löytäminen on suhteellisen yksinkertaista verrattuna uusiin aktiivisiin yhdisteisiin. Vaikka niillä on hyönteismyrkkyvaikutus, todellinen vaikuttava aine ja hyönteismyrkkyperiaate eivät usein ole selviä.
Tällä hetkellä neem, matriini, veratriini, skopolamiini, teesaponiini ja niin edelleen ovat tärkeimpiä kaupallisia kasvinsuojeluaineita, joilla on sukkulamatotappava vaikutus. Niitä on suhteellisen vähän, ja niitä voidaan käyttää sukkulamatoa estävien kasvien tuotannossa istuttamalla niitä toisiinsa tai seuraamalla niitä.
Vaikka kasviuutteiden yhdistelmä juurisolmusukkulamatoa torjuu paremmin, sitä ei ole vielä täysin kaupallistettu, mutta se tarjoaa silti uuden idean kasviuutteille juurisolmusukkulamatoa vastaan.
Bio-orgaaninen lannoite
Bioorgaanisen lannoitteen avainasemassa on se, voivatko antagonistiset mikro-organismit lisääntyä maaperässä tai rhizosfäärimaaperässä. Tulokset osoittavat, että tiettyjen orgaanisten materiaalien, kuten katkarapujen ja ravunkuorien sekä öljyjauhon, käyttö voi suoraan tai epäsuorasti parantaa juurisolmuankeroisen biologista torjuntavaikutusta. Kiinteän käymistekniikan käyttö antagonististen mikro-organismien ja orgaanisen lannoitteen fermentoimiseksi bioorgaanisen lannoitteen tuottamiseksi on uusi biologinen torjuntamenetelmä juurisolmuankeroisen torjumiseksi.
Bio-orgaanisella lannoitteella tehdyssä kasvisukkulamatojen torjuntatutkimuksessa havaittiin, että bio-orgaanisen lannoitteen antagonistisilla mikro-organismeilla oli hyvä vaikutus juurisukkulamatoihin, erityisesti antagonististen mikro-organismien ja orgaanisen lannoitteen käymisestä kiinteän käymistekniikan avulla valmistettuun orgaaniseen lannoitteeseen.
Orgaanisen lannoitteen torjuntavaikutus juurisolmusukkulamatoihin on kuitenkin hyvin riippuvainen ympäristöstä ja käyttöajasta, ja sen torjuntatehokkuus on huomattavasti pienempi kuin perinteisillä torjunta-aineilla, ja sitä on vaikea kaupallistaa.
Osana lääke- ja lannoitetorjuntaa on kuitenkin mahdollista torjua sukkulamatoja lisäämällä kemiallisia torjunta-aineita ja yhdistämällä vettä ja lannoitetta.
Koska kotimaassa ja ulkomailla viljellään paljon yksittäisiä viljelykasvilajikkeita (kuten bataattia, soijapapua jne.), sukkulamatojen esiintyminen on yhä vakavampaa, ja myös sukkulamatojen torjunta on suuren haasteen edessä. Tällä hetkellä suurin osa Kiinassa rekisteröidyistä torjunta-ainelajikkeista on kehitetty ennen 1980-lukua, ja uudet aktiiviset yhdisteet ovat vakavasti riittämättömiä.
Biologisilla aineilla on ainutlaatuisia etuja käyttöprosessissa, mutta ne eivät ole yhtä tehokkaita kuin kemialliset aineet, ja niiden käyttöä rajoittavat useat tekijät. Asiaankuuluvien patenttihakemusten perusteella voidaan nähdä, että sukkulamatojen torjunta-aineiden nykyinen kehitys keskittyy edelleen vanhojen tuotteiden yhdistämiseen, biopestisidien kehittämiseen sekä veden ja lannoitteiden integrointiin.
Julkaisun aika: 20.5.2024