Meskipun nematoda parasit tanaman termasuk nematoda berbahaya, mereka bukanlah hama tanaman, melainkan penyakit tanaman.
Nematoda puru akar (Meloidogyne) adalah nematoda parasit tanaman yang paling tersebar luas dan berbahaya di dunia. Diperkirakan lebih dari 2000 spesies tanaman di dunia, termasuk hampir semua tanaman budidaya, sangat sensitif terhadap infeksi nematoda puru akar. Nematoda puru akar menginfeksi sel-sel jaringan akar inang untuk membentuk tumor, yang memengaruhi penyerapan air dan nutrisi, mengakibatkan pertumbuhan tanaman terhambat, kerdil, menguning, layu, daun menggulung, buah berubah bentuk, dan bahkan kematian seluruh tanaman, yang mengakibatkan penurunan hasil panen global.
Dalam beberapa tahun terakhir, pengendalian penyakit nematoda telah menjadi fokus perusahaan perlindungan tanaman dan lembaga penelitian global. Nematoda kista kedelai merupakan penyebab utama penurunan produksi kedelai di Brasil, Amerika Serikat, dan negara-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 seperti cacing kecil, 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 menginduksi 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 berproliferasi, tumbuh, dan 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, serta tidak bergerak. Dalam kondisi yang sesuai, larva instar kedua dapat menginduksi inang untuk memproduksi sel raksasa 24 jam setelah infeksi, dan berkembang menjadi cacing dewasa setelah tiga kali ganti kulit dalam 20 hari berikutnya. Setelah itu, cacing jantan bergerak dan meninggalkan akar, sedangkan 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 dan menginfeksi lagi.
Nematoda simpul akar memiliki beragam inang, yang dapat menjadi parasit pada lebih dari 3.000 jenis inang, seperti sayuran, tanaman pangan, tanaman komersial, pohon buah-buahan, tanaman hias, dan gulma. Akar sayuran yang terinfeksi nematoda simpul akar pertama-tama membentuk bintil-bintil dengan berbagai ukuran, yang awalnya berwarna putih susu dan kemudian berwarna cokelat pucat. Setelah terinfeksi nematoda simpul akar, tanaman di tanah menjadi pendek, cabang dan daunnya mengalami atrofi atau menguning, pertumbuhannya terhambat, warna daunnya pucat, dan pertumbuhan tanaman yang sakit parah menjadi lemah, tanaman layu karena kekeringan, dan seluruh tanaman mati karena kekeringan yang parah. Selain itu, regulasi respons pertahanan, efek penghambatan, dan kerusakan mekanis jaringan yang disebabkan oleh nematoda simpul akar pada tanaman juga memfasilitasi invasi patogen tular tanah seperti layu fusarium dan bakteri busuk akar, sehingga membentuk penyakit kompleks dan menyebabkan kerugian yang lebih besar.
Tindakan pencegahan dan pengendalian
Linesida tradisional dapat dibagi menjadi fumigan dan non-fumigan berdasarkan metode penggunaan yang berbeda.
Fumigan
Ini termasuk hidrokarbon terhalogenasi dan isothiosianat, dan non-fumigan termasuk organofosfor dan karbamat. Saat ini, di antara insektisida yang terdaftar di Cina, 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 mata borok akar. Kedua fumigan tersebut adalah metil isothiosianat, yang dapat mendegradasi dan melepaskan metil isothiosianat dan senyawa molekul kecil lainnya di dalam tanah. Metil isothiosianat dapat memasuki tubuh nematoda mata borok akar dan mengikat globulin pembawa oksigen, sehingga menghambat respirasi nematoda mata borok akar untuk mencapai efek yang mematikan. Selain itu, sulfuril fluorida dan kalsium sianamida juga telah terdaftar sebagai fumigan untuk mengendalikan nematoda mata borok akar di Cina.
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.
Non-fumigan
Termasuk organofosfor dan karbamat. Di antara liniisida non-fumigasi yang terdaftar di negara kita, fosfin tiazolium, metanofos, foksifos, dan klorpirifos termasuk organofosfor, sementara karboksanil, aldikarb, dan karboksanil butatiokarb termasuk karbamat. Nematosida non-fumigasi mengganggu fungsi sistem saraf nematoda puru akar dengan mengikat asetilkolinesterase pada sinapsis nematoda puru akar. Nematosida ini biasanya tidak membunuh nematoda puru akar, tetapi hanya membuat nematoda puru akar kehilangan kemampuannya untuk menemukan inang dan menginfeksi, sehingga sering disebut sebagai "paralisator nematoda". Nematosida non-fumigasi tradisional merupakan agen saraf yang sangat toksik, 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 dunia telah mengurangi atau menghentikan pengembangan insektisida organofosfor dan karbamat, dan beralih ke pengembangan beberapa insektisida baru yang berefisiensi tinggi dan rendah toksisitas. Dalam beberapa tahun terakhir, di antara insektisida non-karbamat/organofosfor baru yang telah mendapatkan registrasi EPA adalah spiralat etil (terdaftar pada tahun 2010), difluorosulfon (terdaftar pada tahun 2014), dan fluopiramid (terdaftar pada tahun 2015).
Namun, karena toksisitasnya yang tinggi dan larangan pestisida organofosfat, nematosida yang tersedia saat ini tidak banyak. Sebanyak 371 nematosida telah terdaftar di Tiongkok, dengan 161 di antaranya berbahan aktif abamektin dan 158 berbahan aktif tiazofos. Kedua bahan aktif ini merupakan komponen terpenting dalam pengendalian nematoda di Tiongkok.
Saat ini, belum banyak nematosida baru, di antaranya fluorena sulfoksida, spiroksida, difluorosulfon, dan fluopiramid yang menjadi unggulan. Selain itu, dalam hal biopestisida, Penicillium paraclavidum dan Bacillus thuringiensis HAN055 yang terdaftar di Kono juga memiliki potensi pasar yang kuat.
Paten global untuk pengendalian nematoda simpul akar kedelai
Nematoda borok akar kedelai merupakan salah satu penyebab utama penurunan hasil panen kedelai di negara-negara pengekspor utama kedelai, terutama Amerika Serikat dan Brasil.
Sebanyak 4.287 paten perlindungan tanaman terkait nematoda puru akar kedelai telah diajukan di seluruh dunia dalam dekade terakhir. Nematoda puru akar kedelai di dunia sebagian besar mengajukan paten di berbagai wilayah dan negara, dengan peringkat pertama adalah Biro Eropa, peringkat kedua adalah Tiongkok, dan Amerika Serikat. Sementara itu, Brasil, yang merupakan wilayah dengan kasus nematoda puru akar kedelai yang paling serius, hanya memiliki 145 permohonan paten. Sebagian besar permohonan paten tersebut berasal dari perusahaan multinasional.
Saat ini, abamektin dan fosfin tiazol merupakan agen pengendali utama nematoda akar di Tiongkok. Produk paten fluopiramid juga telah mulai dipasarkan.
Avermectin
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 parasit dan hama. Nematoda parasit tanaman merusak banyak tanaman penting, dan sifat biologis serta 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 salah satu dari sedikit nematosida yang terdaftar pada sayuran di Cina, 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 puru 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 lain untuk mengendalikan nematoda. Bahkan, beberapa bahan aktif dalam masa paten dapat digunakan untuk melakukan beberapa perancangan paten terlebih dahulu guna merebut pasar. Seperti etil polisidin, agen hama lepidoptera dan thrips yang unggul, 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 mata borok akar telah mendapat perhatian luas di dalam dan luar negeri. Isolasi dan penyaringan mikroorganisme dengan kemampuan antagonis tinggi terhadap nematoda mata borok akar merupakan syarat utama pengendalian hayati. Galur utama yang dilaporkan sebagai mikroorganisme antagonis nematoda mata borok akar adalah Pasteurella, Streptomyces, Pseudomonas, Bacillus, dan Rhizobium. Myrothecium, Paecilomyces, dan Trichoderma. Namun, beberapa mikroorganisme sulit menunjukkan efek antagonisnya terhadap nematoda mata borok akar karena kesulitan dalam kultur buatan atau efek pengendalian hayati yang tidak stabil di lapangan.
Paecilomyces lavviolaceus merupakan parasit yang efektif terhadap telur nematoda nodus akar selatan dan Cystocystis albicans. Tingkat parasitisasi telur nematoda nodus akar selatan mencapai 60%~70%. Mekanisme penghambatan Paecilomyces lavviolaceus terhadap nematoda nodus akar adalah setelah Paecilomyces lavviolaceus bersentuhan dengan oosit cacing garis, di dalam substrat yang kental, miselium bakteri pengendali hayati mengelilingi seluruh telur, dan ujung miselium menjadi tebal. Permukaan cangkang telur pecah akibat aktivitas metabolit eksogen dan kitinase jamur, kemudian jamur menginvasi dan menggantikannya. Bakteri ini juga dapat mengeluarkan toksin yang dapat membunuh nematoda. Fungsi utamanya adalah membunuh telur. Terdapat delapan pestisida yang terdaftar di Tiongkok. Saat ini, Paecilomyces lilaclavi tidak memiliki bentuk sediaan majemuk yang dijual, namun tata letak patennya di Tiongkok memiliki paten untuk peracikan dengan insektisida lain untuk meningkatkan aktivitas penggunaan.
Ekstrak tumbuhan
Produk tanaman alami dapat digunakan secara aman untuk mengendalikan nematoda penyakit busuk akar, dan penggunaan bahan tanaman atau zat nematoda yang dihasilkan tanaman untuk mengendalikan penyakit nematoda penyakit busuk akar lebih sesuai dengan persyaratan keamanan ekologi dan keamanan pangan.
Komponen nematoid tanaman terdapat di semua organ tanaman dan dapat diperoleh melalui distilasi uap, ekstraksi organik, pengumpulan sekresi akar, dll. Berdasarkan sifat kimianya, komponen-komponen tersebut terutama dibagi menjadi zat non-volatil yang larut dalam air atau organik dan senyawa organik volatil, di mana zat non-volatil merupakan yang paling banyak. Komponen nematoid dari banyak tanaman dapat digunakan untuk mengendalikan nematoda puru akar setelah ekstraksi sederhana, dan penemuan ekstrak tanaman relatif mudah dibandingkan dengan senyawa aktif baru. Namun, meskipun memiliki efek insektisida, bahan aktif dan prinsip insektisida yang sebenarnya seringkali tidak jelas.
Saat ini, nimba, matrin, veratrin, skopolamin, saponin teh dan seterusnya merupakan pestisida tanaman komersial utama dengan aktivitas membunuh nematoda, yang jumlahnya relatif sedikit, dan dapat digunakan dalam produksi tanaman penghambat nematoda melalui penanaman sela atau pendampingan.
Meskipun kombinasi ekstrak tanaman untuk mengendalikan nematoda akar puru 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 akar puru.
Pupuk bio-organik
Kunci keberhasilan pupuk bio-organik adalah kemampuan mikroorganisme antagonis untuk berkembang biak di dalam tanah maupun di rizosfer. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pemberian beberapa bahan organik seperti cangkang udang dan kepiting serta bungkil minyak dapat secara langsung maupun tidak langsung meningkatkan efek pengendalian hayati nematoda puru akar. Penggunaan teknologi fermentasi padat untuk memfermentasi mikroorganisme antagonis dan pupuk organik untuk menghasilkan pupuk bio-organik merupakan metode pengendalian hayati baru untuk mengendalikan penyakit nematoda puru akar.
Pada penelitian pengendalian nematoda sayuran dengan pupuk hayati organik ditemukan bahwa mikroorganisme antagonis dalam pupuk hayati organik mempunyai daya pengendalian yang baik terhadap nematoda puru akar, terutama pupuk organik yang terbuat dari hasil fermentasi mikroorganisme antagonis dan 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 dibandingkan 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, keberadaan 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 barunya sangat kurang.
Agen hayati memiliki keunggulan unik dalam proses penggunaannya, 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