Mặc dù tuyến trùng ký sinh thực vật thuộc nhóm tuyến trùng nguy hiểm, nhưng chúng không phải là sâu bệnh thực vật mà là bệnh thực vật.
Tuyến trùng rễ (Meloidogyne) là tuyến trùng ký sinh thực vật phân bố rộng rãi và gây hại nhất trên thế giới. Người ta ước tính rằng hơn 2000 loài thực vật trên thế giới, bao gồm hầu hết các loại cây trồng, rất nhạy cảm với nhiễm trùng tuyến trùng rễ. Tuyến trùng rễ lây nhiễm các tế bào mô rễ vật chủ để hình thành khối u, ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ nước và chất dinh dưỡng, dẫn đến cây còi cọc, lùn, vàng lá, héo, lá xoăn, quả biến dạng và thậm chí chết toàn bộ cây, dẫn đến giảm sản lượng toàn cầu.
Trong những năm gần đây, kiểm soát bệnh tuyến trùng đã trở thành trọng tâm của các công ty bảo vệ thực vật và viện nghiên cứu toàn cầu. Tuyến trùng nang đậu nành là một lý do quan trọng khiến sản lượng đậu nành giảm ở Brazil, Hoa Kỳ và các nước xuất khẩu đậu nành quan trọng khác. Hiện nay, mặc dù một số phương pháp vật lý hoặc biện pháp nông nghiệp đã được áp dụng để kiểm soát bệnh tuyến trùng, chẳng hạn như: sàng lọc giống kháng, sử dụng gốc ghép kháng, luân canh cây trồng, cải tạo đất, v.v., nhưng các phương pháp kiểm soát quan trọng nhất vẫn là kiểm soát hóa học hoặc kiểm soát sinh học.
Cơ chế hoạt động của khớp nối gốc
Vòng đời của tuyến trùng nốt sần rễ bao gồm trứng, ấu trùng tuổi 1, ấu trùng tuổi 2, ấu trùng tuổi 3, ấu trùng tuổi 4 và trưởng thành. Ấu trùng nhỏ giống như giun, trưởng thành dị hình, con đực có hình dạng thẳng và con cái có hình quả lê. Ấu trùng tuổi 2 có thể di chuyển trong nước của lỗ rỗng đất, tìm kiếm rễ của cây chủ thông qua các alen nhạy cảm của đầu, xâm nhập vào cây chủ bằng cách đâm thủng lớp biểu bì từ vùng kéo dài của rễ chủ, sau đó di chuyển qua khoảng gian bào, di chuyển đến chóp rễ và đến mô phân sinh của rễ. Sau khi ấu trùng tuổi 2 đến mô phân sinh của chóp rễ, ấu trùng di chuyển trở lại theo hướng của bó mạch và đến vùng phát triển mạch gỗ. Tại đây, ấu trùng tuổi 2 đâm thủng tế bào vật chủ bằng kim tiêm trong miệng và tiêm tiết dịch tuyến thực quản vào tế bào rễ vật chủ. Auxin và nhiều loại enzim có trong dịch tiết tuyến thực quản có thể khiến tế bào vật chủ đột biến thành “tế bào khổng lồ” có nhân đa nhân, giàu tiểu bào quan và chuyển hóa mạnh mẽ. Các tế bào vỏ xung quanh tế bào khổng lồ tăng sinh, phát triển quá mức và phình to dưới ảnh hưởng của tế bào khổng lồ, hình thành các triệu chứng điển hình của nốt sần rễ trên bề mặt rễ. Ấu trùng tuổi thứ hai sử dụng tế bào khổng lồ làm điểm kiếm ăn để hấp thụ chất dinh dưỡng và nước và không di chuyển. Trong điều kiện thích hợp, ấu trùng tuổi thứ hai có thể khiến vật chủ sản xuất tế bào khổng lồ 24 giờ sau khi nhiễm trùng và phát triển thành giun trưởng thành sau ba lần lột xác trong 20 ngày tiếp theo. Sau đó, con đực di chuyển và rời khỏi rễ, con cái vẫn đứng yên và tiếp tục phát triển, bắt đầu đẻ trứng vào khoảng 28 ngày. Khi nhiệt độ trên 10 ℃, trứng nở trong nốt sần rễ, ấu trùng tuổi thứ nhất trong trứng, ấu trùng tuổi thứ hai đục ra khỏi trứng, rời khỏi vật chủ để nhiễm trùng đất một lần nữa.
Tuyến trùng nốt rễ có nhiều loại vật chủ, có thể ký sinh trên hơn 3.000 loại vật chủ, như rau, cây lương thực, cây thương mại, cây ăn quả, cây cảnh và cỏ dại. Rễ rau bị tuyến trùng nốt rễ tấn công đầu tiên hình thành các nốt sần có kích thước khác nhau, ban đầu có màu trắng sữa và sau đó chuyển sang màu nâu nhạt. Sau khi bị tuyến trùng nốt rễ xâm nhập, cây dưới đất thấp, cành lá teo hoặc vàng, sinh trưởng còi cọc, lá nhạt màu, cây bị bệnh nặng sinh trưởng yếu, cây héo trong điều kiện hạn hán, toàn bộ cây chết trong điều kiện khắc nghiệt. Ngoài ra, sự điều hòa phản ứng phòng vệ, tác dụng ức chế và tổn thương cơ học của mô do tuyến trùng nốt rễ gây ra trên cây trồng cũng tạo điều kiện cho các tác nhân gây bệnh trong đất như bệnh héo rũ do nấm Fusarium và vi khuẩn thối rễ xâm nhập, do đó hình thành các bệnh phức tạp và gây ra tổn thất lớn hơn.
Các biện pháp phòng ngừa và kiểm soát
Thuốc diệt côn trùng truyền thống có thể được chia thành thuốc xông hơi và thuốc không xông hơi theo các phương pháp sử dụng khác nhau.
Thuốc xông hơi
Nó bao gồm hydrocarbon halogen hóa và isothiocyanate, và các chất không xông hơi bao gồm organophosphorus và carbamate. Hiện tại, trong số các loại thuốc trừ sâu đã đăng ký tại Trung Quốc, bromomethane (một chất làm suy giảm tầng ozon, đang dần bị cấm) và chloropicrin là các hợp chất hydrocarbon halogen hóa, có thể ức chế quá trình tổng hợp protein và các phản ứng sinh hóa trong quá trình hô hấp của tuyến trùng rễ. Hai chất xông hơi là methyl isothiocyanate, có thể phân hủy và giải phóng methyl isothiocyanate và các hợp chất phân tử nhỏ khác trong đất. Methyl isothiocyanate có thể xâm nhập vào cơ thể của tuyến trùng rễ và liên kết với globulin mang oxy, do đó ức chế quá trình hô hấp của tuyến trùng rễ để đạt được hiệu quả gây chết. Ngoài ra, sulfuryl fluoride và canxi cyanamide cũng đã được đăng ký là chất xông hơi để kiểm soát tuyến trùng rễ ở Trung Quốc.
Ngoài ra, còn có một số chất xông hơi hydrocarbon halogen hóa không được đăng ký tại Trung Quốc, chẳng hạn như 1,3-dichloropropylene, iodomethane, v.v., được đăng ký tại một số quốc gia ở Châu Âu và Hoa Kỳ để thay thế cho bromomethane.
Không xông hơi
Bao gồm organophosphorus và carbamate. Trong số các loại thuốc diệt tuyến trùng không xông hơi được đăng ký tại nước ta, phosphine thiazolium, Methanophos, phoxiphos và chlorpyrifos thuộc nhóm organophosphorus, trong khi carboxanil, aldicarb và carboxanil butathiocarb thuộc nhóm carbamate. Thuốc diệt tuyến trùng không xông hơi phá vỡ chức năng hệ thần kinh của tuyến trùng rễ bằng cách liên kết với acetylcholinesterase tại các khớp thần kinh của tuyến trùng rễ. Chúng thường không giết chết tuyến trùng rễ mà chỉ làm tuyến trùng rễ mất khả năng định vị vật chủ và lây nhiễm, vì vậy chúng thường được gọi là "thuốc làm tê liệt tuyến trùng". Thuốc diệt tuyến trùng không xông hơi truyền thống là tác nhân thần kinh cực độc, có cơ chế tác động lên động vật có xương sống và chân khớp giống như tuyến trùng. Do đó, dưới sự ràng buộc của các yếu tố môi trường và xã hội, các nước phát triển lớn trên thế giới đã giảm hoặc ngừng phát triển thuốc trừ sâu organophosphorus và carbamate, và chuyển sang phát triển một số loại thuốc trừ sâu mới có hiệu quả cao và độc tính thấp. Trong những năm gần đây, trong số các loại thuốc trừ sâu không phải carbamate/organophosphorus mới đã được EPA đăng ký là spiralate ethyl (đăng ký năm 2010), difluorosulfone (đăng ký năm 2014) và fluopyramide (đăng ký năm 2015).
Nhưng trên thực tế, do độc tính cao, lệnh cấm thuốc trừ sâu organophosphorus, hiện nay không có nhiều loại thuốc diệt tuyến trùng. 371 loại thuốc diệt tuyến trùng đã được đăng ký tại Trung Quốc, trong đó có 161 loại là hoạt chất abamectin và 158 loại là hoạt chất thiazophos. Hai hoạt chất này là thành phần quan trọng nhất để kiểm soát tuyến trùng ở Trung Quốc.
Hiện nay, thuốc diệt tuyến trùng mới không nhiều, trong đó fluorene sulfoxide, spiroxide, difluorosulfone và fluopyramide là những loại thuốc dẫn đầu. Ngoài ra, về thuốc trừ sâu sinh học, Penicillium paraclavidum và Bacillus thuringiensis HAN055 do Kono đăng ký cũng có tiềm năng thị trường mạnh.
Bằng sáng chế toàn cầu về kiểm soát tuyến trùng nốt sần rễ đậu nành
Tuyến trùng sưng rễ đậu nành là một trong những nguyên nhân chính làm giảm năng suất đậu nành ở các nước xuất khẩu đậu nành lớn, đặc biệt là Hoa Kỳ và Brazil.
Tổng cộng có 4287 bằng sáng chế bảo vệ thực vật liên quan đến tuyến trùng nốt sần rễ đậu nành đã được nộp trên toàn thế giới trong thập kỷ qua. Tuyến trùng nốt sần rễ đậu nành trên thế giới chủ yếu được nộp đơn xin cấp bằng sáng chế ở các khu vực và quốc gia, đầu tiên là Cục Châu Âu, thứ hai là Trung Quốc và Hoa Kỳ, trong khi khu vực nghiêm trọng nhất về tuyến trùng nốt sần rễ đậu nành là Brazil chỉ có 145 đơn xin cấp bằng sáng chế. Và hầu hết trong số chúng đến từ các công ty đa quốc gia.
Hiện nay, abamectin và phosphine thiazole là tác nhân kiểm soát chính đối với tuyến trùng rễ ở Trung Quốc. Và sản phẩm được cấp bằng sáng chế fluopyramide cũng đã bắt đầu được đưa ra.
Thuốc Avermectin
Năm 1981, abamectin được giới thiệu ra thị trường như một chất kiểm soát ký sinh trùng đường ruột ở động vật có vú và năm 1985 như một loại thuốc trừ sâu. Avermectin là một trong những loại thuốc trừ sâu được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay.
Phosphin thiazat
Phosphine thiazole là một loại thuốc trừ sâu organophosphorus không xông hơi mới, hiệu quả và phổ rộng do Công ty Ishihara tại Nhật Bản phát triển và đã được đưa ra thị trường ở nhiều quốc gia như Nhật Bản. Các nghiên cứu sơ bộ đã chỉ ra rằng phosphine thiazolium có khả năng hấp phụ và vận chuyển nội bào trong thực vật và có hoạt tính phổ rộng đối với tuyến trùng ký sinh và sâu bệnh. Tuyến trùng ký sinh thực vật gây hại cho nhiều loại cây trồng quan trọng và các đặc tính sinh học, vật lý và hóa học của phosphine thiazole rất thích hợp để bón vào đất, vì vậy đây là tác nhân lý tưởng để kiểm soát tuyến trùng ký sinh thực vật. Hiện nay, phosphine thiazolium là một trong số ít thuốc diệt tuyến trùng được đăng ký trên rau quả ở Trung Quốc và có khả năng hấp thụ bên trong tuyệt vời, vì vậy không chỉ có thể được sử dụng để kiểm soát tuyến trùng và sâu bệnh trên bề mặt đất mà còn có thể được sử dụng để kiểm soát ve lá và sâu bệnh trên bề mặt lá. Cơ chế hoạt động chính của phosphine thiazolide là ức chế acetylcholinesterase của sinh vật mục tiêu, ảnh hưởng đến sinh thái của giai đoạn ấu trùng thứ 2 của giun tròn. Phosphine thiazole có thể ức chế hoạt động, gây hại và nở của giun tròn, do đó có thể ức chế sự phát triển và sinh sản của giun tròn.
Fluopyramide
Fluopyramide là thuốc diệt nấm pyridyl ethyl benzamide, được phát triển và thương mại hóa bởi Bayer Cropscience, hiện vẫn đang trong thời gian cấp bằng sáng chế. Fluopyramide có hoạt tính diệt tuyến trùng nhất định và đã được đăng ký để kiểm soát tuyến trùng rễ ở cây trồng, và hiện là thuốc diệt tuyến trùng phổ biến hơn. Cơ chế hoạt động của nó là ức chế hô hấp ty thể bằng cách ngăn chặn sự truyền electron của succinic dehydrogenase trong chuỗi hô hấp và ức chế một số giai đoạn của chu kỳ sinh trưởng của vi khuẩn gây bệnh để đạt được mục đích kiểm soát vi khuẩn gây bệnh.
Hoạt chất fluropyramide tại Trung Quốc vẫn đang trong thời gian cấp bằng sáng chế. Trong số các đơn xin cấp bằng sáng chế về giun tròn, có 3 đơn của Bayer và 4 đơn của Trung Quốc, được kết hợp với thuốc kích thích sinh học hoặc các hoạt chất khác để kiểm soát giun tròn. Trên thực tế, một số hoạt chất trong thời gian cấp bằng sáng chế có thể được sử dụng để thực hiện một số bố trí bằng sáng chế trước để chiếm lĩnh thị trường. Chẳng hạn như thuốc diệt côn trùng cánh vảy và bọ trĩ tuyệt vời ethyl polycidin, hơn 70% bằng sáng chế ứng dụng trong nước được các doanh nghiệp trong nước nộp đơn xin cấp.
Thuốc trừ sâu sinh học để kiểm soát tuyến trùng
Trong những năm gần đây, các phương pháp kiểm soát sinh học thay thế kiểm soát hóa học đối với tuyến trùng nốt sần rễ đã nhận được sự quan tâm rộng rãi trong và ngoài nước. Phân lập và sàng lọc các vi sinh vật có khả năng đối kháng cao với tuyến trùng nốt sần rễ là điều kiện chính để kiểm soát sinh học. Các chủng chính được báo cáo về vi sinh vật đối kháng của tuyến trùng nốt sần rễ là Pasteurella, Streptomyces, Pseudomonas, Bacillus và Rhizobium. Myrothecium, Paecilomyces và Trichoderma, tuy nhiên, một số vi sinh vật khó phát huy tác dụng đối kháng của chúng đối với tuyến trùng nốt sần rễ do khó khăn trong nuôi cấy nhân tạo hoặc hiệu quả kiểm soát sinh học không ổn định trên đồng ruộng.
Paecilomyces lavviolaceus là một loại ký sinh trùng hiệu quả của trứng của tuyến trùng nốt rễ phía nam và Cystocystis albicans. Tỷ lệ ký sinh của trứng của tuyến trùng nốt rễ phía nam cao tới 60% ~ 70%. Cơ chế ức chế của Paecilomyces lavviolaceus đối với tuyến trùng nốt rễ là sau khi Paecilomyces lavviolaceus tiếp xúc với nang giun, trong chất nền nhớt, sợi nấm của vi khuẩn kiểm soát sinh học bao quanh toàn bộ trứng và phần cuối của sợi nấm trở nên dày. Bề mặt của vỏ trứng bị phá vỡ do hoạt động của các chất chuyển hóa ngoại sinh và chitinase nấm, sau đó nấm xâm nhập và thay thế nó. Nó cũng có thể tiết ra độc tố giết chết tuyến trùng. Chức năng chính của nó là tiêu diệt trứng. Có tám loại thuốc trừ sâu đã đăng ký tại Trung Quốc. Hiện nay, Paecilomyces lilaclavi chưa có dạng bào chế hỗn hợp để bán, nhưng bố cục bằng sáng chế của nó tại Trung Quốc có bằng sáng chế về việc kết hợp với các loại thuốc trừ sâu khác để tăng hoạt tính sử dụng
Chiết xuất thực vật
Có thể sử dụng an toàn các sản phẩm thực vật tự nhiên để kiểm soát tuyến trùng rễ, việc sử dụng vật liệu thực vật hoặc chất tuyến trùng do thực vật sản xuất để kiểm soát bệnh tuyến trùng rễ phù hợp hơn với yêu cầu về an toàn sinh thái và an toàn thực phẩm.
Thành phần tuyến trùng của thực vật tồn tại trong tất cả các cơ quan của thực vật và có thể thu được bằng cách chưng cất hơi nước, chiết xuất hữu cơ, thu thập dịch tiết rễ, v.v. Theo tính chất hóa học của chúng, chúng chủ yếu được chia thành các chất không bay hơi có độ hòa tan trong nước hoặc độ hòa tan hữu cơ và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi, trong đó các chất không bay hơi chiếm phần lớn. Các thành phần tuyến trùng của nhiều loại thực vật có thể được sử dụng để kiểm soát tuyến trùng rễ sau khi chiết xuất đơn giản và việc phát hiện ra chiết xuất thực vật tương đối đơn giản so với các hợp chất hoạt tính mới. Tuy nhiên, mặc dù có tác dụng diệt côn trùng, nhưng thành phần hoạt tính thực sự và nguyên lý diệt côn trùng thường không rõ ràng.
Hiện nay, neem, matrine, veratrine, scopolamine, trà saponin... là những loại thuốc trừ sâu thực vật thương mại chủ yếu có hoạt tính diệt tuyến trùng, số lượng tương đối ít và có thể sử dụng trong sản xuất cây trồng ức chế tuyến trùng bằng cách xen canh hoặc trồng kèm.
Mặc dù việc kết hợp chiết xuất thực vật để kiểm soát tuyến trùng rễ sẽ có hiệu quả kiểm soát tuyến trùng tốt hơn, nhưng nó vẫn chưa được thương mại hóa hoàn toàn ở giai đoạn hiện tại, nhưng nó vẫn cung cấp một ý tưởng mới về chiết xuất thực vật để kiểm soát tuyến trùng rễ.
Phân bón hữu cơ sinh học
Chìa khóa của phân bón hữu cơ sinh học là liệu các vi sinh vật đối kháng có thể sinh sôi trong đất hay đất rễ hay không. Kết quả cho thấy việc sử dụng một số vật liệu hữu cơ như vỏ tôm, cua và bột dầu có thể trực tiếp hoặc gián tiếp cải thiện hiệu quả kiểm soát sinh học của tuyến trùng rễ. Sử dụng công nghệ lên men rắn để lên men vi sinh vật đối kháng và phân hữu cơ để sản xuất phân bón hữu cơ sinh học là một phương pháp kiểm soát sinh học mới để kiểm soát bệnh tuyến trùng rễ.
Trong nghiên cứu phòng trừ tuyến trùng hại rau bằng phân hữu cơ sinh học, người ta nhận thấy vi sinh vật đối kháng trong phân hữu cơ sinh học có hiệu quả phòng trừ tốt tuyến trùng hại rễ, đặc biệt là phân hữu cơ được chế tạo từ quá trình lên men vi sinh vật đối kháng và phân hữu cơ theo công nghệ lên men rắn.
Tuy nhiên, hiệu quả phòng trừ tuyến trùng rễ của phân hữu cơ phụ thuộc rất lớn vào môi trường và thời gian sử dụng, hiệu quả phòng trừ kém hơn nhiều so với thuốc trừ sâu truyền thống và khó thương mại hóa.
Tuy nhiên, như một phần của việc kiểm soát thuốc và phân bón, có thể kiểm soát tuyến trùng bằng cách bổ sung thuốc trừ sâu hóa học và kết hợp nước và phân bón.
Với số lượng lớn các giống cây trồng đơn canh (như khoai lang, đậu nành, v.v.) được trồng trong và ngoài nước, tình trạng tuyến trùng xuất hiện ngày càng nghiêm trọng, việc kiểm soát tuyến trùng cũng đang phải đối mặt với thách thức lớn. Hiện nay, hầu hết các giống thuốc trừ sâu đã đăng ký tại Trung Quốc đều được phát triển trước những năm 1980, các hợp chất hoạt tính mới còn thiếu nghiêm trọng.
Các tác nhân sinh học có những ưu điểm riêng trong quá trình sử dụng, nhưng chúng không hiệu quả bằng các tác nhân hóa học và việc sử dụng chúng bị hạn chế bởi nhiều yếu tố. Thông qua các đơn xin cấp bằng sáng chế có liên quan, có thể thấy rằng sự phát triển hiện tại của thuốc diệt tuyến trùng vẫn xoay quanh sự kết hợp của các sản phẩm cũ, sự phát triển của thuốc trừ sâu sinh học và sự tích hợp của nước và phân bón.
Thời gian đăng: 20-05-2024