Mặc dù tuyến trùng ký sinh thực vật thuộc nhóm nguy hiểm nhưng chúng không phải là sâu bệnh gây hại cho thực vật mà là bệnh thực vật.
Tuyến trùng nốt sần rễ (Meloidogyne) là loài tuyến trùng ký sinh thực vật phân bố rộng rãi và gây hại nhất trên thế giới. Ước tính có hơn 2000 loài thực vật trên thế giới, bao gồm hầu hết các loại cây trồng, rất nhạy cảm với nhiễm trùng nốt sần rễ. Tuyến trùng nốt sần rễ xâm nhập vào tế bào mô rễ của vật chủ và hình thành khối u, ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ nước và dinh dưỡng, dẫn đến cây còi cọc, lùn, vàng lá, héo úa, lá xoăn, quả biến dạng và thậm chí chết toàn bộ cây, gây ra tình trạng giảm sản lượng toàn cầu.
Trong những năm gần đây, việc 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 nguyên nhân 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 biện pháp vật lý hoặc nông nghiệp đã được áp dụng để kiểm soát bệnh tuyến trùng, chẳng hạn như: sàng lọc giống kháng bệnh, sử dụng gốc ghép kháng bệnh, luân canh cây trồng, cải tạo đất, v.v., nhưng các biện 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 các lỗ rỗng đất, tìm kiếm rễ của cây chủ thông qua các alen nhạy cảm ở 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 hướng của bó mạch và đến vùng phát triển mạch gỗ. Tại đây, ấu trùng tuổi 2 dùng kim tiêm đâm vào tế bào vật chủ và tiêm dịch tiết của tuyến thực quản vào tế bào rễ vật chủ. Auxin và nhiều loại enzyme có trong dịch tiết tuyến thực quản có thể kích thích tế bào vật chủ đột biến thành “tế bào khổng lồ” với nhân đa nhân, giàu tiểu bào quan và chuyển hóa mạnh mẽ. Các tế bào vỏ xung quanh tế bào khổng lồ sinh sôi nảy nở và phát triển quá mức, phình to dưới tác động của tế bào khổng lồ, tạo 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 kích thích 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 ở trong trứng, ấu trùng tuổi thứ hai đục ra khỏi trứng, rời khỏi vật chủ xuống đất và lại nhiễm trùng.
Tuyến trùng nốt rễ có nhiều loại vật chủ, có thể ký sinh trên hơn 3000 loại vật chủ, chẳng hạn như rau, cây lương thực, cây thương phẩm, cây ăn quả, cây cảnh và cỏ dại. Rễ rau bị tuyến trùng nốt rễ ảnh hưởng 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 và lá bị teo hoặc vàng, sinh trưởng còi cọc, màu lá nhạt, cây bị bệnh nặng sinh trưởng yếu, cây bị héo khi hạn hán và 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 mầm 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 thiệt hại 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 được đăng ký tại Trung Quốc, bromomethane (một chất làm suy giảm tầng ôzôn, 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 calcium 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 bromomethane.
Không xông hơi
Bao gồm cả lân hữu cơ và carbamat. Trong số các thuốc trừ tuyến trùng không xông hơi được đăng ký tại nước ta, phosphine thiazolium, Methanophos, phoxiphos và chlorpyrifos thuộc nhóm lân hữu cơ, trong khi carboxanil, aldicarb và carboxanil butathiocarb thuộc nhóm carbamat. Thuốc diệt tuyến trùng không xông hơi phá vỡ chức năng hệ thần kinh của tuyến trùng nốt sần bằng cách liên kết với acetylcholinesterase tại các khớp thần kinh của tuyến trùng nốt sần. Chúng thường không tiêu diệt được tuyến trùng nốt sần mà chỉ làm tuyến trùng mất khả năng định vị vật chủ và lây nhiễm, vì vậy chúng thường được gọi là "thuốc làm tê liệt tuyến trùng". Các loại thuốc diệt tuyến trùng không xông hơi truyền thống là các tác nhân thần kinh có độc tính cao, có cơ chế tác động tương tự như tuyến trùng đối với động vật có xương sống và động vật chân khớp. 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, chuyển sang phát triển một số loại thuốc trừ sâu mới 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 có 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 và lệnh cấm thuốc trừ sâu hữu cơ lân, hiện nay không có nhiều loại thuốc diệt tuyến trùng. Trung Quốc đã đăng ký 371 loại thuốc diệt tuyến trùng, trong đó có 161 loại là hoạt chất abamectin và 158 loại là hoạt chất thiazophos. Hai hoạt chất này là những thành phần quan trọng nhất trong việc kiểm soát tuyến trùng ở Trung Quốc.
Hiện nay, chưa có nhiều loại thuốc diệt tuyến trùng mới, trong đó fluorene sulfoxide, spiroxide, difluorosulfone và fluopyramide là những sản phẩm 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 mẽ.
Bằng sáng chế toàn cầu về kiểm soát tuyến trùng nốt sần rễ đậu nành
Tuyến trùng 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.
Trong thập kỷ qua, tổng cộng 4.287 bằng sáng chế bảo hộ thực vật liên quan đến tuyến trùng sưng rễ đậu nành đã được nộp trên toàn thế giới. Tuyến trùng sưng rễ đậu nành trên thế giới chủ yếu được cấp bằng sáng chế ở các khu vực và quốc gia, đứng đầu là Cục Châu Âu, thứ hai là Trung Quốc và Hoa Kỳ. Trong khi khu vực nghiêm trọng nhất về tuyến trùng sưng rễ đậu nành là Brazil chỉ có 145 đơn đăng ký bằng sáng chế. Và hầu hết trong số đó đến từ các công ty đa quốc gia.
Hiện nay, abamectin và phosphine thiazole là những tác nhân kiểm soát tuyến trùng rễ chính ở Trung Quốc. Sản phẩm được cấp bằng sáng chế fluopyramide cũng đã bắt đầu được đưa ra thị trường.
Avermectin
Năm 1981, abamectin được giới thiệu ra thị trường như một loại thuốc 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 nội hấp và vận chuyển trong thực vật và có hoạt tính phổ rộng chống lại 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 sử dụng trong 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 nó không chỉ có thể được sử dụng để kiểm soát tuyến trùng và sâu bệnh bề mặt đất mà còn có thể được sử dụng để kiểm soát ve lá và sâu bệnh 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 giun tròn giai đoạn ấu trùng thứ 2. 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, đã được đăng ký để kiểm soát tuyến trùng sưng rễ trên cây trồng, và hiện là một loại 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 vận chuyển electron của enzyme succinic dehydrogenase trong chuỗi hô hấp, và ức chế một số giai đoạn trong chu kỳ sinh trưởng của vi khuẩn gây bệnh, 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 đăng ký bằng sáng chế về giun tròn, có 3 đơn của Bayer và 4 đơn của Trung Quốc, được kết hợp với chất 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 trừ sâu bọ cánh vảy và bọ trĩ tuyệt vời ethyl polycidin, hơn 70% bằng sáng chế đăng ký trong nước được các doanh nghiệp trong nước nộp đơn.
Thuốc trừ sâu sinh học để kiểm soát tuyến trùng
Trong những năm gần đây, các phương pháp kiểm soát sinh học thay thế biện pháp hóa học đối với tuyến trùng sưng rễ đã nhận được sự quan tâm rộng rãi trong và ngoài nước. Việc phân lập và sàng lọc các vi sinh vật có khả năng đối kháng cao với tuyến trùng sưng rễ là điều kiện tiên quyết cho biện pháp kiểm soát sinh học. Các chủng vi sinh vật đối kháng chính được báo cáo đối với tuyến trùng sưng 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 đối với tuyến trùng sưng rễ do khó khăn trong nuôi cấy nhân tạo hoặc hiệu quả kiểm soát sinh học ngoài đồng ruộng không ổn định.
Paecilomyces lavviolaceus là một loại ký sinh trùng hiệu quả trên trứng của tuyến trùng đốt rễ phía nam và Cystocystis albicans. Tỷ lệ ký sinh của trứng tuyến trùng đốt rễ phía nam cao tới 60%~70%. Cơ chế ức chế của Paecilomyces lavviolaceus đối với tuyến trùng nốt sần rễ là sau khi Paecilomyces lavviolaceus tiếp xúc với noãn nang giun, trong chất nền nhớt, hệ sợi nấm của vi khuẩn kiểm soát sinh học bao quanh toàn bộ trứng và phần cuối của hệ sợi nấm trở nên dày hơn. Bề mặt vỏ trứng bị phá vỡ do hoạt động của các chất chuyển hóa ngoại sinh và chitinase của nấm, sau đó nấm xâm nhập và thay thế nó. Nó cũng có thể tiết ra độc tố tiêu diệt tuyến trùng. Chức năng chính của nó là tiêu diệt trứng. Có tám loại thuốc trừ sâu đã được 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 phối 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, và 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 các 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 cây và có thể thu được bằng phương pháp chưng cất hơi nước, chiết xuất hữu cơ, thu thập dịch tiết rễ, v.v. Theo tính chất hóa học, chúng chủ yếu được chia thành các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi hoặc không bay hơi, trong đó các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi chiếm phần lớn. Thành phần tuyến trùng của nhiều loại thực vật có thể được sử dụng để kiểm soát tuyến trùng nốt sần 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 tác dụng 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 sự kết hợp của các chiết xuất thực vật để kiểm soát tuyến trùng rễ sẽ có tác dụng 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
Yếu tố then chốt của phân bón hữu cơ sinh học là khả năng sinh sôi của vi sinh vật đối kháng trong đất hoặc đất rễ. Kết quả nghiên cứu cho thấy việc bổ sung một số vật liệu hữu cơ như vỏ tôm, cua và bột dầu có thể trực tiếp hoặc gián tiếp cải thiện hiệu quả phòng trừ sinh học đối với tuyến trùng sưng 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 phòng trừ sinh học mới để kiểm soát bệnh tuyến trùng sưng rễ.
Trong nghiên cứu phòng trừ tuyến trùng hại rau bằng phân hữu cơ sinh học, người ta thấy rằng vi sinh vật đối kháng trong phân hữu cơ sinh học có tác dụng 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 thấp 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, và việc kiểm soát tuyến trùng cũng đang 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, và các hoạt chất mới còn thiếu hụt nghiêm trọng.
Thuốc trừ sâu sinh học có những ưu điểm riêng biệt trong quá trình sử dụng, nhưng hiệu quả không bằng thuốc trừ sâu hóa học và việc sử dụng chúng bị hạn chế bởi nhiều yếu tố. Thông qua các đơn xin cấp bằng sáng chế liên quan, có thể thấy rằng sự phát triển hiện nay của thuốc trừ sâu tuyến trùng vẫn xoay quanh việc kết hợp các sản phẩm cũ, phát triển thuốc trừ sâu sinh học và kết hợp nước và phân bón.
Thời gian đăng: 20-05-2024