Οι Εντομοπαθογόνοι Νηματώδεις και ο ρόλος τους στην βιολογική γεωργία

Δημήτρης Β. Αναγνωστόπουλος, Γεωπόνος Παν. Θεσσαλίας, dvanagnosto@yahoo.gr


1. Γενικά για τους Εντομοπαθογόνους Νηματώδεις

Τους εντομοπαθογόνους νηματώδεις τους συναντάμε στο εμπόριο και παίζουν παράγοντα βιολογικού ελέγχου με την χρήση τους απέναντι σε έντομα που παρασιτούν, τα οποία δημιουργούν προβλήματα σε κάθε καλλιέργεια. Οι νηματώδεις εισχωρούν στο έντομο ξενιστή μέσα από την τροφή ή διαπερνώντας το δερμάτιο του και στην συνέχεια παρασιτούν σ’αυτό ως αυγά ή ως ενήλικα θηλυκά.

Έχουν την ιδιότητα κάποια είδη να θανατώνουν τον ξενιστή τους μέσω των τοξικών ουσιών που εκκρίνουν με τα συμβιωτικά βακτήρια που φέρουν. Πλεονέκτημα τους είναι η εξολόθρευση των ξενιστών τους μέσα σε σύντομο χρονικό διάστημα. Η παραγωγή είναι εύκολη είτε in vivo ή in vitro και χρησιμοποιούνται και ως βιολογικά ψεκαστικά. Στα θετικά επιπλέον είναι ότι δεν προκαλούν δυσάρεστες επιπτώσεις σε άλλους οργανισμούς και στο περιβάλλον (Μίνως Τσανακάκης , 1995.Seluk HAZIR et all,2004).


2. Συμβιωτικά βακτήρια Νηματωδών

Για την αποτελεσματική δράση των νηματωδών απέναντι σε εχθρούς είναι απαραίτητη η συμβίωση με βακτήρια. Τα δύο βακτήρια που συνεργάζονται κυρίως με τους εντομοπαθογόνους νηματώδεις είναι τα είδη Xenorhabdus και Photorhabdus. Είναι ένας παράγοντας (σ) που καθορίζει την συμβίωση αυτή. Αυτά χαρακτηρίζονται ως εντομοβακτήρια και τα συναντάμε σε δυο φαινοτυπικές μορφές. Έχουν φυσιολογικές και μορφολογικές διαφορές όχι όμως και στο DNA τους. Οι τοξίνες που συμβάλουν στην παθογένεια τους είναι pili και lipopolysaccharides. Ωστότο, η οξύτητα τους ποικίλει ανάλογα με τις συνθήκες ζωής των εντόμων- ξενιστών (C.I. Owuama,2004).

3. Κατάταξη Εντομοπαθογόνων Νηματωδών


Στις οικογένειες:
Steinernematidae
Heterorhabditidae


Στα κυριότερα είδη:

• Steinernema carpocapsae
• Steinernema feltiae
• Steinernema glaseri
• Steinernema kushidai
• Steinernema scapterisci
• Heterorhabditis bacteriophora
• Heterorhabditis megidis

Η αναφορά γίνεται στις ποιο σημαντικές οικογένειες και είδη.


Steinernema carpocapsae

Ένας ‘’βολικός’’ νηματώδης με εύκολη μαζική παραγωγή και ικανό να διατηρηθεί αποξηραμένο για μήνες σε θερμοκρασία δωματίου. Αποτελεσματικός απέναντι σε λεπιδόπτερες προνύμφες. Στήνει ενέδρα για να επιτίθεται στον ξενιστή του, είναι σε όρθια θέση με τη ουρά του κοντά στο έδαφος και συνδέεται με αυτόν. Έτσι είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικός απέναντι σε κινούμενα έντομα και σε θερμοκρασίες 22 ως 28°C.

Steinernema feltiae

Ο νηματώδης αυτός επιτίθεται στα ανώριμα δίπτερα έντομα. Κάτω από 10 °C εδάφους είναι μοναδικός στην διατήρηση της μολυσματικότητας. Ωστόσο είναι ο λιγότερα σταθερός σε συνθήκες νηματώδης.

Steinernema glaseri

Είναι ο μεγαλύτερος νηματώδης. Αποτελεσματικό απέναντι σε κολεόπτερες προνύμφες και σκαθάρια. Ακόμη είναι ένα ιδιαίτερα κινητικός και τον συναντάμε στις πεπτικές ουσίες των ξενιστών. Λόγω του μεγάλου μεγέθους του έχει χαμηλή παράγωγη και το βακτήριο που εκκρίνει τείνει να εξαφανιστεί . Έτσι, η τεχνολογία πρέπει να λάβει γρήγορα δράση για να μην χαθεί αυτό το ουσιαστικό είδος.

Steinernema kushidai

Όσον αφορά αυτόν τον νηματώδη γίνονται μελέτες για την αποτελεσματικότητα του απέναντι στις προνύμφες scarab τόσο στην Ιαπωνία όσο και στις ΗΠΑ. Τα αποτελέσματα είναι θετικά για ένα εργαστηριακά σταθερό οργανισμό. Αν λυθούν τα τυχόν προβλήματα που παρουσιάζει, τότε θα έχει γρήγορη εφαρμογή.

Steinernematidae

Εικόνα 1: Διάφορα είδη της οικογένειας Steinernematidae.

Steinernema scapterisci

Νηματώδης που χρησιμοποιείται σε βιολογικό πρόγραμμα ελέγχου από το 1993. Ωστόσο, η διαθεσιμότητα του είναι περιορισμένη λόγω της μικρής θέσης στη αγορά. Ο νηματώδης αυτό είναι πολύ δύσκολο να εκτραφεί από έναν ξενιστή του και έτσι αποκλείεται η in vivo παραγωγή, πράγμα που δυσχεραίνει την διαθεσιμότητα του.

Heterorhabditis bacteriophora

Είναι ένας από τους σημαντικότερους νηματώδεις. Επιτίθεται στις λεπιδόπτερες και κολεόπτερες προνύμφες των εντόμων και είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικός απέναντι στο σκαθάρι των φοινικοειδών. Ωστόσο μειώνεται η αποτελεσματικότητα του στους 20°C . Λόγω της μεταβλητότητας που παρουσιάζει όμως η χρησιμότητα του είναι περιορισμένη.


Heterorhabditis megidis

Το είδος Heterorhabditis megidis το βρίσκει κάποιος να το πουλάνε στην δυτική Ευρώπη για την αντιμετώπιση του μαύρου ρυγχωτού κανθάρου της αμπέλου και άλλων εντόμων του εδάφους. Τώρα πια δεν χρησιμοποιείται πολύ λόγω του μεγάλου μεγέθους του, για την αστάθεια του αλλά κυρίως για την έλλειψη αποτελεσματικότητας που έχει πλέον.

(Randy Gaugler, Undated)

Heterorhabditidae

Εικόνα 2: Διάφορα είδη της οικογένειας Heterorhabditidae.

4. Συμπτώματα Εντομοπαθογόνων Νηματωδών

Τα συμπτώματα των νηματωδών στα έντομα- ξενιστές μπορεί να είναι διάφορα και διαφέρουν ανάλογα με το είδος του παρασίτου και εκδηλώνονται αργά ή γρήγορα. Τα μεγάλα είδη προκαλούν παραμόρφωση σωματικών μερών και υπολειτουργία κάποιων βασικών λειτουργιών, όπως της αναπαραγωγής και της ανάπτυξης. Άλλα είδη μπορεί να προκαλούν μέσα από τις τοξίνες που εκκρίνουν αλλαγή του χρωματισμού στο στάδιο της προνύμφης στο έντομο, καθώς γίνεται συνήθως κόκκινο με μαύρα στίγματα στα σημεία προσβολής (Μίνως Τσανακάκης ,1995).


5. Εχθροί Εντομοπαθογόνων Νηματωδών

Οι εντομοπαθογόνοι νηματώδεις έχουν τους δικούς τους φυσικούς εχθρούς. Ωστόσο οι επιπτώσεις τους δεν είναι εύκολο να διαπιστωθούν. Ορισμένοι απ’αυτούς είναι (Κaya Hk. Et all.1998) :

• Ορισμένα πρωτόζωα μολύνουν νηματώδεις και επηρεάζουν την μακροβιότητα τους.
• Ορισμένοι μύκητες όπως οι Arthrobotrys oligospora, Monacrosporium eudermatum και Geniculifera paucispora μπορούν να μειώσουν τους πληθυσμούς νηματωδών.
• Ασπόνδυλα, κυρίως αρπακτικά ακάρεα αποτελούν φυσικούς εχθρούς των νεαρών νηματωδών.
• Αποικοδομητές, επηρεάζουν αρνητικά την ανάπτυξη των νηματωδών.
• Μυρμήγκια, τρέφονται με νηματώδεις.

6. Εφαρμογή Εντομοπαθογόνων Νηματωδών σε ψεκασμό

Οι νηματώδεις όπως προαναφέραμε χρησιμοποιούνται στο εμπόριο και ως βιολογικά ψεκαστικά με εισαγωγή τους είτε με το πότισμα, είτε μέσα από βαμβακερά φυτίλια στις φωλιές των εντόμων, με ψεκαστικά μηχανήματα και με εγχυτήρες. Όσον αφορά τα ψεκαστικά μηχανήματα πρέπει τα φίλτρα τους να μην έχουν οπές μικρότερες από 0,5 mm. Οι ψεκασμοί μπορεί να γίνουν είτε από το έδαφος είτε από αέρος με ομοιομορφία και επαρκής κάλυψη του φυλλώματος. Οι νηματώδεις πρέπει να εισχωρήσουν γρήγορα στις φωλιές των εντόμων και να διασφαλίσουμε υψηλή υγρασία διότι μετά τη εξάτμιση του νερού του ψεκαστικού οι νηματώδεις δεν ζουν για μεγάλο χρονικό διάστημα. Έτσι καλό θα ήταν ο ψεκασμός να γίνεται βραδινές ώρες που υπάρχει υψηλή υγρασία. Στο έδαφος ο ψεκασμός γίνεται μέσω του νερού ταυτόχρονα μαζί με την άρδευση και κατά μήκος των γραμμών φύτευσης ,κοντά στο χώρο δράσης των εντόμων. Η θερμοκρασία εφαρμογής πρέπει να είναι κοντά στους 16 βαθμούς Κελσίου για την αποτελεσματική δράση. Τέλος, πρέπει να τονιστεί ότι οι νηματώδεις δεν πρέπει να χρησιμοποιούνται με άλλα γεωργικά φάρμακα που δρουν τοξικά απέναντι σε αυτούς (Μίνως Τσανακάκης ,1995).

7. Απομόνωση Εντομοπαθογόνων Νηματωδών

Μέθοδοι απομόνωσης νηματωδών από το έδαφος (με εξοπλισμό):

• Κοσκίνισμα

• Φυγοκέντρηση

• Επιπλέοντα

Σύντομη περιγραφή απλής μεθόδου

• Συλλογή δείγμα χώματος

• Ένα έντομο ξενιστή για λεία

• 1 με 2 βδομάδες αφού έχει πεθάνει το έντομο να προλάβει να πολλαπλασιαστεί ο νηματώδης και να βγει να αναζητήσει άλλη τροφή.

(Samantha Orchard. Undated)


8. Παραδείγματα Εφαρμογών Εντομοπαθογόνων Νηματωδών

Κλείνοντας καλό θα ήταν να αναφέρουμε ορισμένα παραδείγματα εφαρμογών εντομοπαθογόνων νηματωδών για να γίνει πιο κατανοητός ο τρόπος χρήσης τους αλλά και η σημασία τους
Μελετήθηκε η μολυσματικότητα από επτά εντομοπαθογόνους νηματώδεις των οικογενειών Steinernematidae και Heterorhabditidae στις προνύμφες του Spodoptera littoralis αλλά και εναντίον του Galleria mellomella. Υπήρχαν είδη νηματωδών που παρουσίασαν άμεση θνησιμότητα 100% στις προνύμφες μέσα σε μόλις 24 ώρες ενώ άλλα μόλις θνησιμότητα 50%. Οπωσδήποτε όμως σε 48 ώρες η εφαρμογή ήταν 100% επιτυχής. (A. S. Abdel-Razek , M. M. Abd-Elgawad,2007)


Οι μύγες Sciarid είναι παράσιτα μανιταριών και θερμοκηπίων σε βρεφικά στάδια. Έναν τρόπος πρόληψης είναι το Steinernema feltiae που το συναντάμε στο χώμα ορισμένες φορές. Ωστόσο, ο Marek Tomalak εφάρμοσε ψεκασμό με τον νηματώδη και σε καλλιέργεια θερμοκηπίου που χρησιμοποιούνταν πετροβάμβακας για υπόστρωμα. Τα αποτελέσματα ήταν ιδιαίτερα θετικά εναντίων της μύγας με θνησιμότητα ως και 86%.
Η καρπόκαψα των μήλων σύμφωνα με τους Lacey et al. (2005) μπορεί να αντιμετωπιστεί και βιολογικά με χρήση των ειδών Steinernema carpocapsae και τα Steinernema feltiae. Έπειτα από έρευνες που πραγματοποίησε βρήκε αποτελεσματικότατα τον μήνα Σεπτέμβριο ως και 95% ενώ όσο οι συνθήκες γίνονται πιο δροσερές το ποσοστό μειωνόταν.
Ακόμα, o C.J. Smart (1995) αναφέρει ότι η εφαρμογή του είδους Heterorhabditis bacteriophora ήταν αποτελεσματική πάνω από 70% απέναντι στο εχθρό των μούρων Otiorhynchus sulcatus.
Οι Bullock et al. (1999) βρήκαν αποτελεσματική δράση του είδους S. riobravis απέναντι στους εχθρούς των εσπεριδοειδών Pachnaeus litus και Diaprepes abbreviatus σε ποσοστό 64% και 89% αντίστοιχα.

9. Συμπεράσματα-Σημασία Εντομοπαθογόνων Νηματωδών

Οι δυσάρεστες επιπτώσεις των χημικών φυτοφαρμάκων στην γεωργία είναι γνωστές και έτσι είναι επιτακτική η χρήση φιλικών προς το περιβάλλον μεθόδων. Οι εντομοπαθογόνοι νηματώδεις αποτελούν μια τέτοια μέθοδο με πολλά πλεονεκτήματα. Η εφαρμογή τους και η διάθεση τους είναι απλή (είναι συμβατά με την πλειονότητα των χημικών προϊόντων) και σύντομη. Επίσης, μπορούν να αποθηκευτούν για μεγάλο χρονικό διάστημα. Όσον αφορά το οικοσύστημα οι εντομοπαθογόνοι νηματώδεις είναι ασφαλείς απέναντι σε άλλους οργανισμούς όπως θηλαστικά, πτηνά, ερπετά κ.α.. Ακόμη η δράση τους είναι γρήγορη και αποτελεσματική. Αποτελούν μια βιολογική μέθοδο και έτσι η χρήση τους δεν απαιτεί ειδικό εξοπλισμό. Από την άλλη, οι εντομοπαθογόνοι νηματώδεις δεν είναι ανθεκτικοί απέναντι σε χαμηλή υγρασία και υπεριώδη ακτινοβολία. Με την βοήθεια όμως τις τεχνολογίας θα ξεπεραστούν αυτά τα προβλήματα με την χρήση αφυδατωμένων νηματωδών που θα επιτρέπουν την εφαρμογή απευθείας στο φύλλωμα. Συμπερασματικά, οι εντομοπαθογόνοι νηματώδεις είναι ιδανικοί για βιολογικό έλεγχο οργανισμών, φιλικοί προς το περιβάλλον και είναι επιτακτική η χρήση τους στην ολοκληρωμένη φυτοπροστασία.


Βιβλιογραφία
1. Μίνως Ε. Τζανακακης.1995.Νηματώδεις. Εντομολογία. Εκδόσεις University Studio Press.388-389 σελ.

2. S. Abdel-Razek ,M. M. Abd-Elgawad.2007.Investigations on the efficacy of entomopathogenic nematodes against Spodoptera littoralis (Biosd.) and Galleria mellonella (L.) . Archives Of Phytopathology And Plant Protection. Volume 40, Issue 6, pages 414-422
3. R. C. Bullock, R. R. Pelosi and E. E. Killer. Management of Citrus Root Weevils (Coleoptera: Curculionidae) on Florida Citrus with Soil-Applied Entomopathogenic Nematodes (Nematoda: Rhabditida). The Florida Entomologist Vol. 82, No. 1 (Mar., 1999), pp. 1-7
4. Randy Gaugler .Undated . Nematodes(Rhabditida: Steinernematidae & Heterorhabditidae). Biological Control. Cornell University.http://www.nysaes.cornell.edu/ent/biocontrol/pathogens/nematodes.html
5. Seluk HAZIR Harry K. KAYA, S. Patricia STOCK, Nevin KESKÜN.2004. Entomopathogenic Nematodes (Steinernematidae and Heterorhabditidae) for Biological Control of Soil Pests . Turk J Biol. 27 (2003) 181-202
6. KAYA HK , KOPPENHOEFER AM ,JOHNSON M .1998.Natural Enemies της Entomopathogenic Nematodes. Japanese Journal of Nematology. VOL.28; PAGE.13-21
7. Lawrence A. Lacey , Steven P. Arthurs , Thomas R. Unruh , Heather Headrick , Robert Fritts Jr..2005.Entomopathogenic nematodes for control of codling moth. Agriculture, Ecosystems and Environment 117 .29–38
8. C.I. Owuama.2004. Entomopathogenic symbiotic bacteria, Xenorhabdus and Photorhabdus of nematodes. WORLD JOURNAL OF MICROBIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY. Volume 17, Number 5 (2001), 505-515
9. Samantha Orchard. Undated .Finding of EPN(Accessed 2006,03 Dec.) http://www.accessexcellence.org/AE/ATG/data/released/0653-SamanthaOrchard/
10. C.J. Smart (1995). En t o m o p a t h o g e n i c N e m a t o d e s f o r t h e Bi o l o g i c a l Co n t r o l 
of Insects. Supplement to the Journal of Nematology 27(4S):529-534. 1995.
11. Marek Tomalak. Undated .Application of entomopathogenic nematodes against sciarids in rockwool(Accessed 2007,10 Dec)http://www.cost850.ch/publications/20040731_helsinki/cost850_helsinki_tomalak_marek.pdf