کنترل نماتد ریشه گره از دیدگاه جهانی: چالش ها، استراتژی ها و نوآوری ها

اگرچه نماتدهای انگلی گیاهی جزو خطرات نماتد هستند، اما آفات گیاهی نیستند، بلکه بیماری های گیاهی هستند.
نماتد ریشه گره (Meloidogyne) پراکنده ترین و مضرترین نماتد انگلی گیاهی در جهان است.تخمین زده می شود که بیش از 2000 گونه گیاهی در جهان، از جمله تقریباً تمام محصولات زراعی، به عفونت نماتد گره ریشه بسیار حساس هستند.نماتدهای گره ریشه سلول‌های بافت ریشه میزبان را آلوده کرده و تومور ایجاد می‌کنند و بر جذب آب و مواد مغذی تأثیر می‌گذارند و در نتیجه رشد گیاه متوقف می‌شود، کوتوله، زردی، پژمرده شدن، پیچ خوردگی برگ‌ها، تغییر شکل میوه و حتی مرگ کل گیاه می‌شود. کاهش جهانی محصول
در سال های اخیر، کنترل بیماری نماتد مورد توجه شرکت ها و موسسات تحقیقاتی جهانی حفاظت از گیاهان بوده است.نماتد کیست سویا دلیل مهمی برای کاهش تولید سویا در برزیل، ایالات متحده و سایر کشورهای مهم صادرکننده سویا است.در حال حاضر، اگرچه برخی روش‌های فیزیکی یا اقدامات کشاورزی برای کنترل بیماری نماتد از جمله: غربالگری واریته‌های مقاوم، استفاده از پایه‌های مقاوم، تناوب زراعی، اصلاح خاک و غیره استفاده شده است، اما همچنان مهم‌ترین روش‌های کنترل، کنترل شیمیایی یا کنترل بیولوژیکی

مکانیسم عمل پیوند ریشه

تاریخچه زندگی نماتد ریشه شامل تخم، لارو سن اول، لارو سن دوم، لارو سن سوم، لارو سن چهارم و بالغ است.لارو کرم مانند کوچک، بالغ هترومورف، نر خطی و ماده گلابی شکل است.لاروهای سن دوم می توانند در آب منافذ خاک مهاجرت کنند، ریشه گیاه میزبان را از طریق آلل های حساس سر جست و جو کنند، با سوراخ کردن اپیدرم از ناحیه کشیده شدن ریشه میزبان به گیاه میزبان حمله کنند و سپس به داخل آن سفر کنند. فضای بین سلولی به سمت نوک ریشه حرکت کرده و به مریستم ریشه می رسد.پس از رسیدن لاروهای سن دوم به مریستم نوک ریشه، لاروها به سمت بسته آوندی برگشتند و به ناحیه توسعه آوند چوبی رسیدند.در اینجا لاروهای سن دوم با سوزن دهانی سلول های میزبان را سوراخ کرده و ترشحات غدد مری را به سلول های ریشه میزبان تزریق می کنند.اکسین و آنزیم‌های مختلف موجود در ترشحات غدد مری می‌توانند سلول‌های میزبان را وادار به جهش به «سلول‌های غول‌پیکر» با هسته‌های چند هسته‌ای، غنی از زیرارگانل‌ها و متابولیسم شدید کنند.سلول های قشر اطراف سلول های غول پیکر تکثیر می شوند و تحت تأثیر سلول های غول پیکر بیش از حد رشد می کنند و متورم می شوند و علائم معمول گره های ریشه را در سطح ریشه تشکیل می دهند.لاروهای سن دوم از سلول های غول پیکر به عنوان نقاط تغذیه برای جذب مواد مغذی و آب استفاده می کنند و حرکت نمی کنند.در شرایط مناسب، لاروهای سن دوم می‌توانند 24 ساعت پس از آلودگی میزبان را وادار به تولید سلول‌های غول‌پیکر کنند و در 20 روز بعد، پس از سه بار پوست اندازی به کرم‌های بالغ تبدیل شوند.پس از آن نرها حرکت می کنند و ریشه ها را ترک می کنند، ماده ها ساکن می مانند و به رشد خود ادامه می دهند و در حدود 28 روز شروع به تخم گذاری می کنند.هنگامی که درجه حرارت بالاتر از 10 درجه سانتیگراد است، تخم ها در گره ریشه از تخم بیرون می آیند، لاروهای سن اول در تخم ها، لاروهای سن دوم از تخم ها خارج می شوند، میزبان را مجدداً به خاک منتقل می کنند که عفونت کند.
نماتدهای ریشه دارای طیف وسیعی از میزبان ها هستند که می توانند روی بیش از 3000 نوع میزبان مانند سبزیجات، محصولات غذایی، محصولات نقدی، درختان میوه، گیاهان زینتی و علف های هرز انگلی باشند.ریشه سبزیجات تحت تأثیر نماتدهای گره ریشه ابتدا گره هایی با اندازه های مختلف تشکیل می دهد که در ابتدا به رنگ سفید شیری و در مرحله بعدی قهوه ای کم رنگ است.پس از آلودگی با نماتد گره ریشه، بوته ها در زمین کوتاه بودند، شاخه ها و برگ ها آتروفی یا زرد شدند، رشد متوقف شد، رنگ برگ روشن بود، و رشد گیاهان به شدت بیمار ضعیف بود، گیاهان در خشکسالی پژمرده شد و کل گیاه به شدت مرد.علاوه بر این، تنظیم پاسخ دفاعی، اثر بازدارندگی و آسیب مکانیکی بافت ناشی از نماتدهای گره ریشه بر محصولات نیز تهاجم پاتوژن های خاک مانند پژمردگی فوزاریوم و باکتری های پوسیدگی ریشه را تسهیل می کند، بنابراین بیماری های پیچیده ای را تشکیل می دهد و باعث تلفات بیشتر می شود.

اقدامات پیشگیری و کنترل

لاین‌سیدهای سنتی را می‌توان با توجه به روش‌های مختلف استفاده به دودکننده و غیر بخور تقسیم کرد.

بخور

این شامل هیدروکربن های هالوژنه و ایزوتیوسیانات ها و مواد غیر بخور شامل ارگانوفسفر و کاربامات ها می باشد.در حال حاضر، در میان حشره‌کش‌های ثبت‌شده در چین، برومومتان (ماده تخریب‌کننده لایه لایه لایه لایه اوزون که به تدریج ممنوع می‌شود) و کلروپیکرین ترکیبات هیدروکربنی هالوژنه هستند که می‌توانند سنتز پروتئین و واکنش‌های بیوشیمیایی را در طول تنفس نماتدهای گره ریشه مهار کنند.دو عامل بخور متیل ایزوتیوسیانات هستند که می توانند متیل ایزوتیوسیانات و سایر ترکیبات مولکولی کوچک را در خاک تجزیه و آزاد کنند.متیل ایزوتیوسیانات می تواند وارد بدن نماتد گره ریشه شود و به گلوبولین حامل اکسیژن متصل شود، بنابراین تنفس نماتد گره ریشه را برای رسیدن به اثر کشنده مهار می کند.علاوه بر این، سولفوریل فلوراید و سیانامید کلسیم نیز به عنوان مواد بخور برای کنترل نماتدهای گره ریشه در چین ثبت شده اند.
همچنین برخی از مواد بخور هیدروکربنی هالوژنه که در چین ثبت نشده اند مانند 1، 3-دی کلروپروپیلن، یدومتان و غیره وجود دارند که در برخی از کشورهای اروپا و آمریکا به عنوان جایگزین برومومتان ثبت شده اند.

غیر بخور

از جمله ارگانوفسفر و کاربامات ها.از لاین کش های غیر بخور ثبت شده در کشورمان، فسفین تیازولیوم، متانوفوس، فوکسیفوس و کلرپیریفوس متعلق به ارگانوفسفره و کربوکسانیل، آلدیکارب و کربوکسانیل بوتیوکارب متعلق به کاربامات هستند.نماتوسیدهای غیر بخور، عملکرد سیستم عصبی نماتدهای گره ریشه را با اتصال به استیل کولین استراز در سیناپس نماتدهای گره ریشه مختل می کنند.آنها معمولاً نماتدهای گره ریشه را نمی کشند، بلکه فقط باعث می شوند که نماتدهای گره ریشه توانایی خود را برای مکان یابی میزبان و عفونت از دست بدهند، بنابراین اغلب به آنها "فلج کننده نماتدها" می گویند.نماتوسیدهای سنتی غیر بخور، عوامل عصبی بسیار سمی هستند که مکانیسم اثر مشابهی با نماتدها روی مهره‌داران و بندپایان دارند.از این رو، تحت محدودیت عوامل محیطی و اجتماعی، کشورهای بزرگ توسعه یافته جهان توسعه حشره کش های ارگانوفسفره و کاربامات را کاهش داده یا متوقف کرده و به توسعه برخی حشره کش های جدید با کارایی بالا و کم سمیت روی آورده اند.در سال‌های اخیر، از جمله حشره‌کش‌های غیرکارباماتی/ارگانوفسفره‌ای جدید که ثبت EPA را به دست آورده‌اند، اتیل اسپیرالات (ثبت‌شده در سال 2010)، دی فلوروسولفون (ثبت‌شده در سال 2014) و فلوپیرامید (ثبت‌شده در سال 2015) هستند.
اما در واقع، به دلیل سمیت بالا، ممنوعیت سموم ارگانوفسفره، در حال حاضر تعداد زیادی نماتوسید در دسترس نیست.371 نماتوسید در چین ثبت شد که 161 نماتوسید ماده موثره آبامکتین و 158 ماده موثره تیازوفوس بودند.این دو ماده فعال مهم ترین اجزای کنترل نماتد در چین بودند.
در حال حاضر تعداد زیادی نماتوسید جدید وجود ندارد که در میان آنها فلورن سولفوکسید، اسپیراکسید، دی فلوروسولفون و فلوپیرامید پیشرو هستند.علاوه بر این، از نظر آفت کش های زیستی، Penicillium paraclavidum و Bacillus thuringiensis HAN055 ثبت شده توسط Kono نیز دارای پتانسیل بازار قوی هستند.

ثبت اختراع جهانی برای کنترل نماتد گره ریشه سویا

نماتد گره ریشه سویا یکی از دلایل اصلی کاهش عملکرد سویا در کشورهای عمده صادرکننده سویا به ویژه ایالات متحده و برزیل است.
در مجموع 4287 پتنت حفاظت از گیاه مربوط به نماتدهای گره ریشه سویا در سراسر جهان در دهه گذشته ثبت شده است.نماتد ریشه سویا در جهان عمدتاً برای ثبت اختراع در مناطق و کشورها اعمال می شود، اولین مورد دفتر اروپا، دوم چین و ایالات متحده است، در حالی که جدی ترین منطقه نماتد گره ریشه سویا، برزیل، تنها 145 دارد. درخواست های ثبت اختراعو بیشتر آنها از شرکت های چند ملیتی می آیند.

در حال حاضر، آبامکتین و فسفین تیازول عوامل اصلی کنترل کننده نماتدهای ریشه در چین هستند.و محصول ثبت شده فلوپیرامید نیز شروع به عرضه کرده است.

اورمکتین

در سال 1981 آبامکتین به عنوان کنترل کننده انگل های روده در پستانداران و در سال 1985 به عنوان آفت کش به بازار معرفی شد.Avermectin یکی از پرمصرف ترین حشره کش های امروزی است.

فسفین تیازات

فسفین تیازول یک حشره کش ارگانوفسفره غیر بخور جدید، کارآمد و با طیف وسیع است که توسط شرکت ایشیهارا در ژاپن ساخته شده است و در بسیاری از کشورها مانند ژاپن به بازار عرضه شده است.مطالعات اولیه نشان داده است که فسفین تیازولیوم دارای جذب درونی و انتقال در گیاهان بوده و دارای فعالیت وسیع الطیف علیه نماتدها و آفات انگلی است.نماتدهای انگلی گیاهی به بسیاری از محصولات مهم آسیب می رسانند و خواص بیولوژیکی و فیزیکی و شیمیایی فسفین تیازول برای کاربرد خاک بسیار مناسب است، بنابراین یک عامل ایده آل برای کنترل نماتدهای انگلی گیاهی است.در حال حاضر، فسفین تیازولیوم یکی از تنها نماتوسیدهای ثبت شده روی سبزیجات در چین است و دارای جذب داخلی عالی است، بنابراین نه تنها می توان از آن برای کنترل نماتدها و آفات سطح خاک استفاده کرد، بلکه می توان از آن برای کنترل کنه های برگ و برگ نیز استفاده کرد. آفات سطحیروش اصلی عمل تیازولیدهای فسفین مهار استیل کولین استراز ارگانیسم هدف است که بر روی بوم شناسی مرحله دوم لاروی نماتد تأثیر می گذارد.فسفین تیازول می تواند از فعالیت، آسیب و جوجه کشی نماتدها جلوگیری کند، بنابراین می تواند از رشد و تولید مثل نماتدها جلوگیری کند.

فلوپیرامید

Fluopyramide یک قارچ کش پیریدیل اتیل بنزامید است که توسط Bayer Cropscience توسعه یافته و تجاری شده است که هنوز در دوره ثبت اختراع است.فلوپیرامید فعالیت نماتدکش خاصی دارد و برای کنترل نماتد گره ریشه در محصولات به ثبت رسیده است و در حال حاضر نماتدکش محبوب تری است.مکانیسم عمل آن مهار تنفس میتوکندری با مسدود کردن انتقال الکترون سوکسینیک دهیدروژناز در زنجیره تنفسی و مهار چندین مرحله از چرخه رشد باکتری‌های بیماری‌زا برای رسیدن به هدف کنترل باکتری‌های بیماری‌زا است.

ماده فعال فلوروپیرامید در چین هنوز در دوره ثبت اختراع است.از درخواست های ثبت اختراع آن در نماتدها، 3 مورد از بایر و 4 مورد از چین است که با محرک های زیستی یا مواد فعال مختلف برای کنترل نماتدها ترکیب می شوند.در واقع، برخی از مواد فعال در دوره ثبت اختراع می توانند برای انجام برخی طرح های ثبت اختراع از قبل برای تصرف بازار استفاده شوند.از جمله آفات لپیدوپترای عالی و عامل تریپس، اتیل پلی‌سیدین، بیش از 70 درصد از پتنت‌های کاربردی داخلی توسط شرکت‌های داخلی درخواست می‌شود.

آفت کش های بیولوژیکی برای کنترل نماتد

در سال‌های اخیر، روش‌های کنترل بیولوژیکی که جایگزین کنترل شیمیایی نماتدهای گره ریشه می‌شوند، در داخل و خارج از کشور مورد توجه گسترده قرار گرفته‌اند.جداسازی و غربالگری میکروارگانیسم هایی با توانایی آنتاگونیستی بالا در برابر نماتدهای گره ریشه، شرایط اولیه برای کنترل بیولوژیکی است.سویه های اصلی گزارش شده بر روی میکروارگانیسم های آنتاگونیست نماتدهای گره ریشه شامل پاستورلا، استرپتومایسس، سودوموناس، باسیلوس و ریزوبیوم بودند.Myrothecium، Paecilomyces و Trichoderma، با این حال، برخی از میکروارگانیسم‌ها به دلیل مشکلات در کشت مصنوعی یا اثر کنترل بیولوژیکی ناپایدار در مزرعه، اعمال اثرات متضاد خود بر روی نماتدهای گره ریشه دشوار بودند.
Paecilomyces lavviolaceus یک انگل موثر تخم های نماتد گره ریشه جنوبی و سیستوسیستیس آلبیکنس است.میزان انگل تخم‌های نماتد نماتد ریشه گره جنوبی به 60 تا 70 درصد می‌رسد.مکانیسم مهار Paecilomyces lavviolaceus در برابر نماتدهای گره ریشه به این صورت است که پس از تماس Paecilomyces lavviolaceus با اووسیست های کرم خطی، در بستر چسبناک، میسلیوم باکتری های کنترل زیستی کل تخم را احاطه کرده و انتهای میسلیوم ضخیم می شود.سطح پوسته تخم مرغ در اثر فعالیت متابولیت های بیرونی و کیتیناز قارچی شکسته شده و سپس قارچ ها به آن حمله کرده و جایگزین آن می شوند.همچنین می تواند سمومی ترشح کند که نماتدها را از بین می برند.عملکرد اصلی آن از بین بردن تخم مرغ است.هشت ثبت آفت کش در چین وجود دارد.در حال حاضر، Paecilomyces lilaclavi فرم دوز ترکیبی برای فروش ندارد، اما طرح ثبت اختراع آن در چین دارای حق ثبت اختراع برای ترکیب با سایر حشره کش ها برای افزایش فعالیت استفاده است.

عصاره گیاهی

محصولات گیاهی طبیعی را می توان با خیال راحت برای کنترل نماتد گره ریشه استفاده کرد و استفاده از مواد گیاهی یا مواد نماتوئیدی تولید شده توسط گیاهان برای کنترل بیماری های نماتد گره ریشه با الزامات ایمنی اکولوژیکی و ایمنی مواد غذایی مطابقت دارد.
اجزای نماتوئیدی گیاهان در تمام اندام های گیاه وجود دارد و می توان آنها را از طریق تقطیر با بخار آب، استخراج آلی، جمع آوری ترشحات ریشه و ... به دست آورد و با توجه به خواص شیمیایی آنها عمدتاً به مواد غیر فرار با قابلیت حل شدن در آب یا حلالیت آلی تقسیم می شوند. و ترکیبات آلی فرار که در میان آنها مواد غیر فرار اکثریت را تشکیل می دهند.اجزای نماتوئیدی بسیاری از گیاهان را می توان برای کنترل نماتد گره ریشه پس از استخراج ساده استفاده کرد و کشف عصاره های گیاهی در مقایسه با ترکیبات فعال جدید نسبتاً ساده است.با این حال، اگرچه دارای اثر حشره کش است، ماده موثر واقعی و اصل حشره کش اغلب مشخص نیست.
در حال حاضر چریش، ماترین، وراترین، اسکوپولامین، ساپونین چای و غیره عمده‌ترین آفت‌کش‌های تجاری گیاهی با فعالیت کشتن نماتد هستند که نسبتاً کم هستند و می‌توان از آنها در تولید گیاهان بازدارنده نماتد با کاشت یا همراهی استفاده کرد.
اگرچه ترکیب عصاره های گیاهی برای کنترل نماتد گره ریشه اثر کنترل نماتد بهتری را ایفا می کند، اما در مرحله کنونی به طور کامل تجاری سازی نشده است، اما همچنان ایده جدیدی برای عصاره های گیاهی برای کنترل نماتد گره ریشه ارائه می کند.

کود بیو ارگانیک

نکته کلیدی کودهای زیست آلی این است که آیا میکروارگانیسم های متضاد می توانند در خاک یا خاک ریزوسفر تکثیر شوند.نتایج نشان می دهد که استفاده از برخی مواد آلی مانند پوسته میگو و خرچنگ و پودر روغن می تواند به طور مستقیم یا غیرمستقیم اثر کنترل بیولوژیکی نماتد گره ریشه را بهبود بخشد.استفاده از فناوری تخمیر جامد برای تخمیر میکروارگانیسم های آنتاگونیست و کود آلی برای تولید کود زیست آلی یک روش جدید کنترل بیولوژیکی برای کنترل بیماری نماتد گره ریشه است.
در بررسی کنترل نماتدهای گیاهی با کود زیست آلی، مشخص شد که میکروارگانیسم‌های آنتاگونیست موجود در کودهای بیولوژیکی اثر کنترل خوبی بر روی نماتدهای گره ریشه، به ویژه کود آلی حاصل از تخمیر میکروارگانیسم‌های آنتاگونیست و کود آلی دارند. از طریق فناوری تخمیر جامد
اما اثر کنترلی کود آلی بر روی نماتدهای ریشه گره ارتباط زیادی با محیط و دوره مصرف دارد و راندمان کنترل آن به مراتب کمتر از سموم سنتی بوده و تجاری سازی آن مشکل است.
اما به عنوان بخشی از کنترل دارو و کود، کنترل نماتدها با افزودن سموم شیمیایی و ادغام آب و کود امکان پذیر است.
با کشت زیاد ارقام تک محصولی (مانند سیب زمینی شیرین، سویا و غیره) در داخل و خارج از کشور، بروز نماتد روز به روز جدی تر می شود و کنترل نماتد نیز با چالش بزرگی مواجه است.در حال حاضر، بیشتر انواع آفت کش های ثبت شده در چین قبل از دهه 1980 توسعه یافته اند و ترکیبات فعال جدید به طور جدی ناکافی هستند.
عوامل بیولوژیکی در فرآیند استفاده دارای مزایای منحصر به فردی هستند، اما به اندازه عوامل شیمیایی موثر نیستند و استفاده از آنها توسط عوامل مختلفی محدود شده است.از طریق درخواست های ثبت اختراع مربوطه، می توان مشاهده کرد که توسعه فعلی نماتوسیدها هنوز در مورد ترکیب محصولات قدیمی، توسعه آفت کش های زیستی و ادغام آب و کود است.