Meskipun nematoda parasit tanaman termasuk ke dalam nematoda berbahaya, mereka bukanlah hama tanaman, melainkan penyakit tanaman.
Nematoda simpul akar (Meloidogyne) merupakan nematoda parasit tanaman yang paling banyak tersebar dan berbahaya di dunia. Diperkirakan lebih dari 2000 spesies tanaman di dunia, termasuk hampir semua tanaman budidaya, sangat sensitif terhadap infeksi nematoda simpul akar. Nematoda simpul akar menginfeksi sel jaringan akar inang untuk membentuk tumor, yang memengaruhi penyerapan air dan nutrisi, yang mengakibatkan pertumbuhan tanaman terhambat, kerdil, menguning, layu, daun melengkung, buah berubah bentuk, dan bahkan kematian seluruh tanaman, yang mengakibatkan penurunan hasil panen secara global.
Dalam beberapa tahun terakhir, pengendalian penyakit nematoda telah menjadi fokus perusahaan perlindungan tanaman dan lembaga penelitian global. Nematoda kista kedelai merupakan alasan penting penurunan produksi kedelai di Brasil, Amerika Serikat, dan negara pengekspor kedelai penting lainnya. Saat ini, meskipun beberapa metode fisik atau tindakan pertanian telah diterapkan untuk mengendalikan penyakit nematoda, seperti: penyaringan varietas tahan, penggunaan batang bawah tahan, rotasi tanaman, perbaikan tanah, dll., metode pengendalian yang paling penting masih berupa pengendalian kimia atau pengendalian biologis.
Mekanisme aksi sambungan akar
Riwayat hidup nematoda simpul akar terdiri dari telur, larva instar pertama, larva instar kedua, larva instar ketiga, larva instar keempat dan dewasa. Larvanya kecil seperti cacing, dewasanya heteromorfik, jantannya linier, dan betinanya berbentuk buah pir. Larva instar kedua dapat bermigrasi di air pori-pori tanah, mencari akar tanaman inang melalui alel sensitif kepala, menyerang tanaman inang dengan menusuk epidermis dari area pemanjangan akar inang, dan kemudian melakukan perjalanan melalui ruang antar sel, bergerak ke ujung akar, dan mencapai meristem akar. Setelah larva instar kedua mencapai meristem ujung akar, larva bergerak kembali ke arah berkas pembuluh dan mencapai area perkembangan xilem. Di sini, larva instar kedua menusuk sel inang dengan jarum oral dan menyuntikkan sekresi kelenjar esofagus ke dalam sel akar inang. Auksin dan berbagai enzim yang terkandung dalam sekresi kelenjar esofagus dapat mendorong sel inang untuk bermutasi menjadi "sel raksasa" dengan inti berinti banyak, kaya akan suborganel dan metabolisme yang kuat. Sel-sel kortikal di sekitar sel raksasa berkembang biak dan tumbuh berlebihan serta membengkak di bawah pengaruh sel raksasa, membentuk gejala khas bintil akar pada permukaan akar. Larva instar kedua menggunakan sel raksasa sebagai titik makan untuk menyerap nutrisi dan air dan tidak bergerak. Dalam kondisi yang sesuai, larva instar kedua dapat mendorong inang untuk menghasilkan sel raksasa 24 jam setelah infeksi, dan berkembang menjadi cacing dewasa setelah tiga kali berganti kulit dalam 20 hari berikutnya. Setelah itu, cacing jantan bergerak dan meninggalkan akar, cacing betina tetap diam dan terus berkembang, mulai bertelur sekitar 28 hari. Ketika suhu di atas 10 ℃, telur menetas di bintil akar, larva instar pertama di dalam telur, larva instar kedua mengebor keluar dari telur, meninggalkan inang ke tanah lagi infeksi.
Nematoda simpul akar memiliki berbagai macam inang, yang dapat menjadi parasit pada lebih dari 3.000 jenis inang, seperti sayuran, tanaman pangan, tanaman komersial, pohon buah, tanaman hias, dan gulma. Akar sayuran yang terinfeksi nematoda simpul akar pertama-tama membentuk bintil-bintil dengan berbagai ukuran, yang berwarna putih susu pada awalnya dan berwarna cokelat pucat pada tahap selanjutnya. Setelah terinfeksi nematoda simpul akar, tanaman di tanah menjadi pendek, cabang dan daunnya mengalami atrofi atau menguning, pertumbuhannya terhambat, warna daunnya terang, dan pertumbuhan tanaman yang sakit parah menjadi lemah, tanaman layu karena kekeringan, dan seluruh tanaman mati karena kekeringan yang parah. Selain itu, pengaturan respons pertahanan, efek penghambatan, dan kerusakan mekanis jaringan yang disebabkan oleh nematoda simpul akar pada tanaman juga memfasilitasi invasi patogen yang ditularkan melalui tanah seperti layu fusarium dan bakteri busuk akar, sehingga membentuk penyakit yang kompleks dan menyebabkan kerugian yang lebih besar.
Tindakan pencegahan dan pengendalian
Linesida tradisional dapat dibagi menjadi fumigan dan non-fumigan menurut metode penggunaan yang berbeda.
Pengasapan
Ini termasuk hidrokarbon terhalogenasi dan isothiosianat, dan non-fumigan termasuk organofosfor dan karbamat. Saat ini, di antara insektisida yang terdaftar di Tiongkok, bromometana (zat perusak ozon, yang secara bertahap dilarang) dan kloropikrin adalah senyawa hidrokarbon terhalogenasi, yang dapat menghambat sintesis protein dan reaksi biokimia selama respirasi nematoda simpul akar. Kedua fumigan tersebut adalah metil isothiosianat, yang dapat menurunkan dan melepaskan metil isothiosianat dan senyawa molekul kecil lainnya di dalam tanah. Metil isothiosianat dapat memasuki tubuh nematoda simpul akar dan mengikat globulin pembawa oksigen, sehingga menghambat respirasi nematoda simpul akar untuk mencapai efek mematikan. Selain itu, sulfuril fluorida dan kalsium sianamida juga telah didaftarkan sebagai fumigan untuk pengendalian nematoda simpul akar di Tiongkok.
Ada juga beberapa fumigan hidrokarbon terhalogenasi yang tidak terdaftar di Tiongkok, seperti 1, 3-dikloropropilena, iodometana, dll., yang terdaftar di beberapa negara di Eropa dan Amerika Serikat sebagai pengganti bromometana.
Tidak mengandung fumigan
Termasuk organofosfat dan karbamat. Di antara linisida non-fumigasi yang terdaftar di negara kita, fosfin tiazolium, metanofos, foksifos, dan klorpirifos termasuk organofosfat, sedangkan karboksanil, aldikarb, dan karboksanil butatiokarb termasuk karbamat. Nematosida non-fumigasi mengganggu fungsi sistem saraf nematoda simpul akar dengan mengikat asetilkolinesterase dalam sinapsis nematoda simpul akar. Mereka biasanya tidak membunuh nematoda simpul akar, tetapi hanya membuat nematoda simpul akar kehilangan kemampuannya untuk menemukan inang dan menginfeksi, sehingga mereka sering disebut sebagai "paralisator nematoda". Nematosida non-fumigasi tradisional adalah agen saraf yang sangat beracun, yang memiliki mekanisme kerja yang sama pada vertebrata dan artropoda seperti nematoda. Oleh karena itu, di bawah kendala faktor lingkungan dan sosial, negara-negara maju utama di dunia telah mengurangi atau menghentikan pengembangan insektisida organofosfor dan karbamat, dan beralih ke pengembangan beberapa insektisida baru yang berefisiensi tinggi dan bertoksisitas rendah. Dalam beberapa tahun terakhir, di antara insektisida non-karbamat/organofosfor baru yang telah memperoleh pendaftaran EPA adalah spiralate ethyl (terdaftar pada tahun 2010), difluorosulfone (terdaftar pada tahun 2014) dan fluopyramide (terdaftar pada tahun 2015).
Namun pada kenyataannya, karena toksisitasnya yang tinggi, larangan pestisida organofosfat, tidak banyak nematosida yang tersedia saat ini. Sebanyak 371 nematosida telah terdaftar di Tiongkok, yang mana 161 di antaranya adalah bahan aktif abamektin dan 158 adalah bahan aktif tiazofos. Kedua bahan aktif ini merupakan komponen terpenting untuk pengendalian nematoda di Tiongkok.
Saat ini, belum banyak nematosida baru, di antaranya fluorene sulfoxide, spiroxide, difluorosulfone, dan fluopyramide yang menjadi yang terdepan. Selain itu, dalam hal biopestisida, Penicillium paraclavidum dan Bacillus thuringiensis HAN055 yang didaftarkan oleh Kono juga memiliki potensi pasar yang kuat.
Paten global untuk pengendalian nematoda simpul akar kedelai
Nematoda akar kacang kedelai merupakan salah satu penyebab utama penurunan hasil kacang kedelai di negara-negara pengekspor utama kacang kedelai, khususnya Amerika Serikat dan Brasil.
Sebanyak 4.287 paten perlindungan tanaman terkait nematoda simpul akar kedelai telah diajukan di seluruh dunia dalam dekade terakhir. Nematoda simpul akar kedelai di dunia terutama mengajukan paten di beberapa wilayah dan negara, yang pertama adalah Biro Eropa, yang kedua adalah Tiongkok, dan Amerika Serikat, sedangkan wilayah nematoda simpul akar kedelai yang paling serius, Brasil, hanya memiliki 145 aplikasi paten. Dan sebagian besar dari mereka berasal dari perusahaan multinasional.
Saat ini, abamektin dan fosfin tiazol merupakan agen pengendali utama nematoda akar di Tiongkok. Dan produk yang dipatenkan fluopiramid juga sudah mulai dipasarkan.
Avermektin
Pada tahun 1981, abamektin diperkenalkan ke pasaran sebagai pengendali parasit usus pada mamalia, dan pada tahun 1985 sebagai pestisida. Avermectin merupakan salah satu insektisida yang paling banyak digunakan saat ini.
Fosfin tiazat
Fosfin tiazolium adalah insektisida organofosfor non-fumigasi yang baru, efisien, dan berspektrum luas yang dikembangkan oleh Perusahaan Ishihara di Jepang, dan telah dipasarkan di banyak negara seperti Jepang. Studi pendahuluan telah menunjukkan bahwa fosfin tiazolium memiliki endosorpsi dan transportasi pada tanaman dan memiliki aktivitas spektrum luas terhadap nematoda dan hama parasit. Nematoda parasit tanaman merusak banyak tanaman penting, dan sifat biologis, fisik, dan kimia fosfin tiazolium sangat cocok untuk aplikasi tanah, sehingga merupakan agen yang ideal untuk mengendalikan nematoda parasit tanaman. Saat ini, fosfin tiazolium adalah satu-satunya nematosida yang terdaftar pada sayuran di Tiongkok, dan memiliki penyerapan internal yang sangat baik, sehingga tidak hanya dapat digunakan untuk mengendalikan nematoda dan hama permukaan tanah, tetapi juga dapat digunakan untuk mengendalikan tungau daun dan hama permukaan daun. Cara kerja utama fosfin tiazolida adalah menghambat asetilkolinesterase organisme target, yang memengaruhi ekologi nematoda stadium larva ke-2. Fosfin tiazol dapat menghambat aktivitas, kerusakan, dan penetasan nematoda, sehingga dapat menghambat pertumbuhan dan reproduksi nematoda.
Fluopiramid
Fluopiramid adalah fungisida piridil etil benzamida, yang dikembangkan dan dikomersialkan oleh Bayer Cropscience, yang masih dalam masa paten. Fluopiramid memiliki aktivitas nematisida tertentu, dan telah terdaftar untuk mengendalikan nematoda simpul akar pada tanaman, dan saat ini merupakan nematisida yang lebih populer. Mekanisme kerjanya adalah menghambat respirasi mitokondria dengan menghalangi transfer elektron suksinat dehidrogenase dalam rantai pernapasan, dan menghambat beberapa tahap siklus pertumbuhan bakteri patogen untuk mencapai tujuan pengendalian bakteri patogen.
Bahan aktif fluropyramide di Tiongkok masih dalam masa paten. Dari aplikasi paten aplikasinya pada nematoda, 3 berasal dari Bayer, dan 4 berasal dari Tiongkok, yang dikombinasikan dengan biostimulan atau bahan aktif yang berbeda untuk mengendalikan nematoda. Bahkan, beberapa bahan aktif dalam masa paten dapat digunakan untuk melakukan beberapa tata letak paten terlebih dahulu guna merebut pasar. Seperti hama lepidoptera yang sangat baik dan agen thrips etil polisidin, lebih dari 70% paten aplikasi domestik diajukan oleh perusahaan domestik.
Pestisida biologis untuk pengendalian nematoda
Dalam beberapa tahun terakhir, metode pengendalian hayati yang menggantikan pengendalian kimiawi nematoda akar berlubang telah mendapat perhatian luas di dalam dan luar negeri. Isolasi dan penyaringan mikroorganisme dengan kemampuan antagonis yang tinggi terhadap nematoda akar berlubang merupakan syarat utama untuk pengendalian hayati. Galur utama yang dilaporkan pada mikroorganisme antagonis nematoda akar berlubang adalah Pasteurella, Streptomyces, Pseudomonas, Bacillus dan Rhizobium. Myrothecium, Paecilomyces dan Trichoderma, namun, beberapa mikroorganisme sulit untuk memberikan efek antagonisnya pada nematoda akar berlubang karena kesulitan dalam kultur buatan atau efek pengendalian hayati yang tidak stabil di lapangan.
Paecilomyces lavviolaceus merupakan parasit yang efektif pada telur nematoda simpul akar selatan dan Cystocystis albicans. Tingkat parasit pada telur nematoda simpul akar selatan mencapai 60%~70%. Mekanisme penghambatan Paecilomyces lavviolaceus terhadap nematoda simpul akar adalah setelah Paecilomyces lavviolaceus bersentuhan dengan oosit cacing garis, pada substrat yang kental, miselium bakteri pengendali hayati mengelilingi seluruh telur, dan ujung miselium menjadi tebal. Permukaan kulit telur pecah karena aktivitas metabolit eksogen dan kitinase jamur, kemudian jamur menyerang dan menggantikannya. Ia juga dapat mengeluarkan racun yang membunuh nematoda. Fungsi utamanya adalah membunuh telur. Ada delapan registrasi pestisida di Tiongkok. Saat ini Paecilomyces lilaclavi belum mempunyai bentuk sediaan majemuk yang diperjualbelikan, namun dalam tata letak patennya di Tiongkok terdapat paten untuk peracikan dengan insektisida lain guna meningkatkan aktivitas penggunaannya.
Ekstrak tanaman
Produk tanaman alami dapat digunakan secara aman untuk mengendalikan nematoda akar puru, dan penggunaan bahan tanaman atau zat nematoid yang dihasilkan oleh tanaman untuk mengendalikan penyakit nematoda akar puru lebih sesuai dengan persyaratan keamanan ekologi dan keamanan pangan.
Komponen nematoda tanaman terdapat di semua organ tanaman dan dapat diperoleh melalui penyulingan uap, ekstraksi organik, pengumpulan sekresi akar, dll. Berdasarkan sifat kimianya, komponen ini terutama dibagi menjadi zat yang tidak mudah menguap dengan kelarutan air atau kelarutan organik dan senyawa organik yang mudah menguap, di antaranya zat yang tidak mudah menguap merupakan yang terbanyak. Komponen nematoda banyak tanaman dapat digunakan untuk pengendalian nematoda simpul akar setelah ekstraksi sederhana, dan penemuan ekstrak tanaman relatif sederhana dibandingkan dengan senyawa aktif baru. Namun, meskipun memiliki efek insektisida, bahan aktif sebenarnya dan prinsip insektisida sering kali tidak jelas.
Saat ini, nimba, matrin, veratrin, skopolamin, saponin teh dan sebagainya merupakan pestisida tanaman komersial utama yang mempunyai aktivitas membunuh nematoda, yang jumlahnya relatif sedikit, dan dapat digunakan dalam produksi tanaman penghambat nematoda melalui penanaman tumpang sari atau pendampingan.
Meskipun kombinasi ekstrak tanaman untuk mengendalikan nematoda simpul akar akan memberikan efek pengendalian nematoda yang lebih baik, namun belum sepenuhnya dikomersialkan pada tahap saat ini, tetapi tetap memberikan ide baru bagi ekstrak tanaman untuk mengendalikan nematoda simpul akar.
Pupuk bio-organik
Kunci dari pupuk bio-organik adalah apakah mikroorganisme antagonis dapat berkembang biak di dalam tanah atau tanah rizosfer. Hasil penelitian menunjukkan bahwa aplikasi beberapa bahan organik seperti cangkang udang dan kepiting serta tepung minyak dapat secara langsung atau tidak langsung meningkatkan efek pengendalian biologis nematoda akar puru. Penggunaan teknologi fermentasi padat untuk memfermentasi mikroorganisme antagonis dan pupuk organik untuk menghasilkan pupuk bio-organik merupakan metode pengendalian biologis baru untuk mengendalikan penyakit nematoda akar puru.
Pada penelitian pengendalian nematoda sayuran dengan pupuk hayati organik ditemukan bahwa mikroorganisme antagonis dalam pupuk hayati organik mempunyai daya kendali yang baik terhadap nematoda puru akar, terutama pupuk organik yang terbuat dari hasil fermentasi mikroorganisme antagonis dengan pupuk organik melalui teknologi fermentasi padat.
Namun, efek pengendalian pupuk organik terhadap nematoda puru akar sangat terkait erat dengan lingkungan dan lama penggunaan. Efisiensi pengendaliannya jauh lebih rendah daripada pestisida tradisional, dan sulit dikomersialkan.
Namun, sebagai bagian dari pengendalian obat-obatan dan pupuk, adalah mungkin untuk mengendalikan nematoda dengan menambahkan pestisida kimia dan mengintegrasikan air dan pupuk.
Dengan banyaknya varietas tanaman tunggal (seperti ubi jalar, kedelai, dll.) yang ditanam di dalam dan luar negeri, kemunculan nematoda menjadi semakin serius, dan pengendalian nematoda juga menghadapi tantangan besar. Saat ini, sebagian besar varietas pestisida yang terdaftar di Tiongkok dikembangkan sebelum tahun 1980-an, dan senyawa aktif baru sangat tidak mencukupi.
Agen biologis memiliki keunggulan unik dalam proses penggunaan, tetapi tidak seefektif agen kimia, dan penggunaannya dibatasi oleh berbagai faktor. Melalui aplikasi paten yang relevan, dapat dilihat bahwa pengembangan nematosida saat ini masih berkisar pada kombinasi produk lama, pengembangan biopestisida, dan integrasi air dan pupuk.
Waktu posting: 20-Mei-2024