Meskipun nematoda parasit tanaman termasuk dalam bahaya nematoda, mereka bukanlah hama tanaman, melainkan penyakit tanaman.
Nematoda simpul akar (Meloidogyne) adalah nematoda parasit tanaman yang paling tersebar luas dan paling 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-sel jaringan akar inang untuk membentuk tumor, yang memengaruhi penyerapan air dan nutrisi, sehingga menyebabkan pertumbuhan tanaman terhambat, kerdil, menguning, layu, daun keriting, kelainan bentuk buah, dan bahkan kematian seluruh tanaman, yang mengakibatkan penurunan hasil panen global.
Dalam beberapa tahun terakhir, pengendalian penyakit nematoda telah menjadi fokus perusahaan perlindungan tanaman global dan lembaga penelitian. Nematoda kista kedelai merupakan penyebab penting 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 hayati.
Mekanisme kerja persimpangan akar
Siklus hidup nematoda simpul akar terdiri dari telur, larva instar pertama, larva instar kedua, larva instar ketiga, larva instar keempat, dan dewasa. Larva berukuran kecil seperti cacing, sedangkan dewasa bersifat heteromorfik, jantan berbentuk linear, dan betina berbentuk buah pir. Larva instar kedua dapat bermigrasi di dalam air pori-pori tanah, mencari akar tanaman inang melalui alel sensitif di kepala, menyerang tanaman inang dengan menusuk epidermis dari area pemanjangan akar inang, kemudian bergerak melalui ruang antarsel, menuju 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-sel inang dengan jarum mulut dan menyuntikkan sekresi kelenjar esofagus ke dalam sel-sel akar inang. Auksin dan berbagai enzim yang terkandung dalam sekresi kelenjar esofagus dapat menginduksi sel inang untuk bermutasi menjadi "sel raksasa" dengan inti multinukleat, kaya akan suborganel dan metabolisme yang kuat. Sel-sel kortikal di sekitar sel raksasa berproliferasi dan tumbuh berlebihan serta membengkak di bawah pengaruh sel raksasa, membentuk gejala khas berupa nodul 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 menginduksi inang untuk menghasilkan sel raksasa 24 jam setelah infeksi, dan berkembang menjadi cacing dewasa setelah tiga kali pergantian 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 dalam nodul akar, larva instar pertama berada di dalam telur, larva instar kedua mengebor keluar dari telur, meninggalkan inang ke tanah dan kembali menginfeksi.
Nematoda simpul akar memiliki berbagai macam inang, yang dapat bersifat 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 dengan berbagai ukuran, yang awalnya berwarna putih susu dan kemudian berwarna cokelat pucat. Setelah terinfeksi nematoda simpul akar, tanaman di dalam 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 saat kekeringan, dan seluruh tanaman mati jika parah. Selain itu, pengaturan respons pertahanan, efek penghambatan, dan kerusakan mekanis jaringan yang disebabkan oleh nematoda simpul akar pada tanaman juga mempermudah invasi patogen yang ditularkan melalui tanah seperti layu fusarium dan bakteri busuk akar, sehingga membentuk penyakit kompleks dan menyebabkan kerugian yang lebih besar.
Langkah-langkah pencegahan dan pengendalian
Insektisida tradisional dapat dibagi menjadi fumigan dan non-fumigan berdasarkan metode penggunaannya yang berbeda.
Fumigan
Insektisida yang terdaftar di Tiongkok meliputi hidrokarbon terhalogenasi dan isotiosianat, sedangkan insektisida non-fumigan meliputi 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. Dua fumigan tersebut adalah metil isotiosianat, yang dapat terdegradasi dan melepaskan metil isotiosianat dan senyawa molekul kecil lainnya di dalam tanah. Metil isotiosianat dapat masuk ke dalam 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 terdaftar sebagai fumigan untuk pengendalian nematoda simpul akar di Tiongkok.
Terdapat juga beberapa fumigan hidrokarbon terhalogenasi yang tidak terdaftar di Tiongkok, seperti 1,3-dikloropropilena, iodometana, dan lain-lain, yang terdaftar di beberapa negara di Eropa dan Amerika Serikat sebagai pengganti bromometana.
Tidak mengandung fumigan
Termasuk organofosfor dan karbamat. Di antara nematisida non-fumigasi yang terdaftar di negara kita, fosfin tiazolium, metanofos, foxifos, dan klorpirifos termasuk dalam organofosfor, sedangkan karboksanil, aldikarb, dan karboksanil butatiokarb termasuk dalam karbamat. Nematisida non-fumigasi mengganggu fungsi sistem saraf nematoda simpul akar dengan mengikat asetilkolinesterase di sinapsis nematoda simpul akar. Biasanya, nematisida ini tidak membunuh nematoda simpul akar, tetapi hanya membuat nematoda simpul akar kehilangan kemampuannya untuk menemukan inang dan menginfeksi, sehingga sering disebut sebagai "pelumpuh nematoda". Nematisida 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 berkinerja tinggi dan beracun rendah. Dalam beberapa tahun terakhir, di antara insektisida non-karbamat/organofosfor baru yang telah memperoleh registrasi EPA adalah spiralate ethyl (terdaftar pada tahun 2010), difluorosulfone (terdaftar pada tahun 2014) dan fluopyramide (terdaftar pada tahun 2015).
Namun kenyataannya, karena toksisitasnya yang tinggi dan pelarangan pestisida organofosfor, tidak banyak nematisida yang tersedia saat ini. Sebanyak 371 nematisida terdaftar di Tiongkok, di mana 161 di antaranya mengandung abamektin dan 158 mengandung tiazofos. Kedua bahan aktif ini merupakan komponen terpenting untuk pengendalian nematoda di Tiongkok.
Saat ini, belum banyak nematisida baru, di antaranya fluorene sulfoxide, spiroxide, difluorosulfone, dan fluopyramide yang menjadi andalan. Selain itu, dalam hal biopestisida, Penicillium paraclavidum dan Bacillus thuringiensis HAN055 yang terdaftar oleh Kono juga memiliki potensi pasar yang kuat.
Paten global untuk pengendalian nematoda simpul akar kedelai
Nematoda simpul akar kedelai merupakan salah satu penyebab utama penurunan hasil panen kedelai di negara-negara pengekspor kedelai utama, terutama Amerika Serikat dan Brasil.
Sebanyak 4287 paten perlindungan tanaman terkait nematoda simpul akar kedelai telah diajukan di seluruh dunia dalam dekade terakhir. Paten terkait nematoda simpul akar kedelai di dunia sebagian besar diajukan di berbagai wilayah dan negara, pertama adalah Biro Eropa, kedua adalah Tiongkok, dan kedua adalah Amerika Serikat, sementara wilayah dengan masalah nematoda simpul akar kedelai yang paling serius, yaitu Brasil, hanya memiliki 145 permohonan paten. Dan sebagian besar berasal dari perusahaan multinasional.
Saat ini, abamektin dan fosfin tiazol merupakan agen pengendali utama nematoda akar di Tiongkok. Dan produk yang dipatenkan, fluopiramida, juga mulai dipasarkan.
Avermectin
Pada tahun 1981, abamektin diperkenalkan ke pasar sebagai pengendali parasit usus pada mamalia, dan pada tahun 1985 sebagai pestisida. Avermectin adalah salah satu insektisida yang paling banyak digunakan saat ini.
Fosfin tiazat
Fosfin tiazol 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 menunjukkan bahwa fosfin tiazolium memiliki endosorpsi dan transportasi dalam tanaman serta memiliki aktivitas spektrum luas terhadap nematoda parasit dan hama. Nematoda parasit tanaman merusak banyak tanaman penting, dan sifat biologis, fisik, dan kimia fosfin tiazol sangat cocok untuk aplikasi tanah, sehingga merupakan agen ideal untuk mengendalikan nematoda parasit tanaman. Saat ini, fosfin tiazolium adalah salah satu dari sedikit nematisida yang terdaftar untuk 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 pada organisme target, yang memengaruhi ekologi larva nematoda stadium 2. Fosfin tiazol dapat menghambat aktivitas, kerusakan, dan penetasan nematoda, sehingga dapat menghambat pertumbuhan dan reproduksi nematoda.
Fluopiramida
Fluopiramida adalah fungisida piridil etil benzamida, yang dikembangkan dan dipasarkan oleh Bayer Cropscience, dan masih dalam masa paten. Fluopiramida memiliki aktivitas nematisida tertentu, dan telah terdaftar untuk pengendalian nematoda simpul akar pada tanaman, dan saat ini merupakan nematisida yang lebih populer. Mekanisme kerjanya adalah dengan menghambat respirasi mitokondria melalui pemblokiran transfer elektron suksinat dehidrogenase dalam rantai respirasi, dan menghambat beberapa tahapan siklus pertumbuhan bakteri patogen untuk mencapai tujuan pengendalian bakteri patogen.
Bahan aktif fluropyramide di Tiongkok masih dalam masa paten. Dari aplikasi patennya untuk pengendalian nematoda, 3 berasal dari Bayer, dan 4 dari Tiongkok, yang dikombinasikan dengan biostimulan atau bahan aktif berbeda untuk mengendalikan nematoda. Faktanya, beberapa bahan aktif dalam masa paten dapat digunakan untuk melakukan penataan paten terlebih dahulu guna merebut pasar. Misalnya, etil polisidin, agen pengendali hama lepidoptera dan thrips yang sangat baik, lebih dari 70% aplikasi paten domestik diajukan oleh perusahaan dalam negeri.
Pestisida biologis untuk pengendalian nematoda
Dalam beberapa tahun terakhir, metode pengendalian hayati yang menggantikan pengendalian kimiawi terhadap nematoda simpul akar telah mendapat perhatian luas di dalam dan luar negeri. Isolasi dan penyaringan mikroorganisme dengan kemampuan antagonistik tinggi terhadap nematoda simpul akar merupakan syarat utama untuk pengendalian hayati. Strain utama yang dilaporkan sebagai mikroorganisme antagonistik terhadap nematoda simpul akar adalah Pasteurella, Streptomyces, Pseudomonas, Bacillus, dan Rhizobium. Myrothecium, Paecilomyces, dan Trichoderma juga termasuk di antaranya. Namun, beberapa mikroorganisme sulit untuk menunjukkan efek antagonistiknya terhadap nematoda simpul akar karena kesulitan dalam kultur buatan atau efek pengendalian hayati yang tidak stabil di lapangan.
Paecilomyces lavviolaceus merupakan parasit yang efektif terhadap telur nematoda simpul akar selatan dan Cystocystis albicans. Tingkat parasitisasi telur nematoda simpul akar selatan mencapai 60%~70%. Mekanisme penghambatan Paecilomyces lavviolaceus terhadap nematoda simpul akar adalah setelah Paecilomyces lavviolaceus kontak dengan ookista cacing pita, dalam substrat yang kental, miselium bakteri biokontrol mengelilingi seluruh telur, dan ujung miselium menjadi menebal. Permukaan cangkang telur pecah karena aktivitas metabolit eksogen dan kitinase jamur, kemudian jamur menyerang dan menggantikannya. Jamur juga dapat mengeluarkan racun yang membunuh nematoda. Fungsi utamanya adalah membunuh telur. Terdapat delapan registrasi pestisida di Tiongkok. Saat ini, Paecilomyces lilaclavi belum memiliki bentuk sediaan majemuk yang dijual, tetapi tata letak patennya di Tiongkok memiliki paten untuk penggabungan dengan insektisida lain untuk meningkatkan aktivitas penggunaannya.
Ekstrak tumbuhan
Produk tumbuhan alami dapat digunakan dengan aman untuk pengendalian nematoda simpul akar, dan penggunaan bahan tanaman atau zat nematoid yang dihasilkan oleh tanaman untuk mengendalikan penyakit nematoda simpul akar lebih sesuai dengan persyaratan keamanan ekologis dan keamanan pangan.
Komponen nematoda pada tumbuhan terdapat di semua organ tumbuhan dan dapat diperoleh melalui distilasi uap, ekstraksi organik, pengumpulan sekresi akar, dan lain-lain. Berdasarkan sifat kimianya, komponen ini terutama dibagi menjadi zat non-volatil dengan kelarutan dalam air atau kelarutan organik dan senyawa organik volatil, di mana zat non-volatil merupakan mayoritas. Komponen nematoda dari banyak tumbuhan dapat digunakan untuk pengendalian nematoda simpul akar setelah ekstraksi sederhana, dan penemuan ekstrak tumbuhan relatif sederhana dibandingkan dengan senyawa aktif baru. Namun, meskipun memiliki efek insektisida, bahan aktif dan prinsip insektisida yang sebenarnya seringkali tidak jelas.
Saat ini, neem, matrine, veratrine, scopolamine, tea saponin, dan sebagainya adalah pestisida tanaman komersial utama dengan aktivitas membunuh nematoda, yang jumlahnya relatif sedikit, dan dapat digunakan dalam produksi tanaman penghambat nematoda dengan cara penanaman tumpang sari atau pendamping.
Meskipun kombinasi ekstrak tumbuhan 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 untuk penggunaan ekstrak tumbuhan dalam mengendalikan nematoda simpul akar.
Pupuk bio-organik
Kunci keberhasilan pupuk bio-organik terletak pada kemampuan mikroorganisme antagonis untuk berkembang biak di tanah atau rizosfer. Hasil penelitian menunjukkan bahwa aplikasi beberapa bahan organik seperti cangkang udang dan kepiting serta bungkil minyak dapat secara langsung atau tidak langsung meningkatkan efek pengendalian hayati nematoda akar. Penggunaan teknologi fermentasi padat untuk memfermentasi mikroorganisme antagonis dan pupuk organik guna menghasilkan pupuk bio-organik merupakan metode pengendalian hayati baru untuk mengendalikan penyakit nematoda akar.
Dalam penelitian pengendalian nematoda sayuran dengan pupuk bio-organik, ditemukan bahwa mikroorganisme antagonis dalam pupuk bio-organik memiliki efek pengendalian yang baik terhadap nematoda akar, terutama pupuk organik yang dibuat dari fermentasi mikroorganisme antagonis dan pupuk organik melalui teknologi fermentasi padat.
Namun, efek pengendalian nematoda akar oleh pupuk organik sangat bergantung pada lingkungan dan jangka waktu penggunaan, dan efisiensi pengendaliannya jauh lebih rendah daripada pestisida tradisional, sehingga sulit untuk dikomersialkan.
Namun, sebagai bagian dari pengendalian dengan obat-obatan dan pupuk, pengendalian nematoda dapat dilakukan 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 kurang.
Agen biologis memiliki keunggulan unik dalam proses penggunaannya, tetapi tidak seefektif agen kimia, dan penggunaannya dibatasi oleh berbagai faktor. Melalui aplikasi paten terkait, dapat dilihat bahwa pengembangan nematisida saat ini masih berkisar pada kombinasi produk lama, pengembangan biopestisida, dan integrasi air dan pupuk.
Waktu posting: 20 Mei 2024