KIRJALLISUUSSELVITYS PUNAMÄDÄN HALLINTA- JA HÄVITTÄMISKEINOISTA HANS MATTILA

Transkriptio

1 KIRJALLISUUSSELVITYS PUNAMÄDÄN HALLINTA- JA HÄVITTÄMISKEINOISTA HANS MATTILA 2014 Biologian laitos Itä-Suomen yliopisto

2 KIRJALLISUUSSELVITYS PUNAMÄDÄN HALLINTA- JA HÄVITTÄMISKEINOISTA JOHDANTO PUNAMÄDÄN ELINKIERTO SEKÄ KASVIN JA PATOGEENIN VÄLINEN VUOROVAIKUTUS PUNAMÄDÄN ELINKIERTO KASVIN JA PATOGEENIN VÄLINEN VUOROVAIKUTUS PUNAMÄDÄN HÄVITTÄMISEEN SOVELTUVAT MENETELMÄT PUNAMÄDÄN TORJUNTAAN KÄYTETTÄVÄT KEINOT KEMIALLISET TORJUNTA-AINEET JA NIIDEN VAIKUTUSMEKANISMIT Torjunta-aineiden ominaisuudet ja luokittelu Nukleiinihapposynteesi Soluseinäsynteesi Lipidisynteesi ja solukalvo Vaikutusmekanismi tuntematon tai monivaikutteiset torjunta-aineet Torjunta-aineiden muut vaikutusmekanismit YHTEENVETO TORJUNTA-AINEISTA MAAPERÄN PUHDISTAMISKEINOT Maaperän säteilytys Lämpö Maaperän kemiallinen sterilointi Muut punamätää vastaan käytettävät torjuntakeinot Eteeriset öljyt Tensidit (rhamnolipidit ja saponiini) Voihappo Seuralaiskasvit Maaperän ph Biologinen torjunta ja maaperäymppäys YHTEENVETO JOHTOPÄÄTÖKSET Lähteet:

3 KIRJALLISUUSSELVITYS PUNAMÄDÄN HALLINTA- JA HÄVITTÄMISKEINOISTA 1 JOHDANTO Tämän kirjallisuusselvityksen tarkoituksena on selvittää erilaisten menetelmien soveltuvuutta punamädän leviämisen ennaltaehkäisyyn ja torjuntaan sekä kartoittaa keinoja, joilla punamätä saataisiin hävitettyä. Tämä työ on tehty Sisä-Savon seutuyhtymän Marjaosaamiskeskuksen Horti- Futuria -hankkeen rahoituksen avulla. Mansikalla punamätä patogeeni (taudinaiheuttaja) Phytophthora fragariae, aiheuttaa vuosittain merkittäviä tuhoja mansikkaviljelyksillä. Tauti havaittiin ensimmäisen kerran Suomessa 2012 ja saastuneiden peltojen määrä on kasvanut vuoden 2013 aikana. Tauti on yleinen koko Euroopassa, eikä tehokasta menetelmää punamädän hävittämiseksi ole kuvattu. Eviran ohjeiden mukaisesti viljelyhygienia, kohotetut penkit, ja saastuneiden peltoalojen rauhoittaminen viljelyltä ovat paras keino taudin hallinnassa. Puhdastaimiviljelykset ja sertifikaattijärjestelmät ovat paras ennaltaehkäisevä keino hallita punamädän leviämistä Euroopan laajuisesti (EFSA 2014). Nämä keinot eivät kuitenkaan auta patogeenin hävittämisessä tai hallinnassa, pelloilla, joilla patogeeni jo esiintyy. Monet lajityypilliset tekijät tekevät Phytophthora fragariae -patogeenin hävittämisestä erittäin vaikeaa. Patogeeni voi pysyä elinkykyisenä lepoitiötilassa ainakin 10 vuotta (Newton et al. 2010), ja lepoitiöt voivat päätyä erittäin syvälle maaperässä, jolloin sen hävittäminen hankaloituu (Hickman 1940 EFSA 2014 mukaan). Sienitorjunta-aineiden (fungisidien) käyttöä hävityskeinona heikentää patogeenin kyky kehittyä nopeasti vastustuskykyiseksi, sekä kokeellisen tiedon puute torjunta-aineiden tehosta juuri punamätäpatogeeniä vastaan. Punamädän hävittämisen kannalta tärkeintä on selvittää menetelmä, jolla patogeeni ja etenkin sen lepoitiöt saataisiin hävitettyä maaperästä kertaluontoisella käsittelyllä. Monet menetelmät ovat tehokkaita pelkästään lisääntymissyklin tietyissä vaiheissa, tai ne hävittävät vain osan punamätä - patogeenistä. Erityisesti lepoitiöiden hävittäminen on haasteellista, sillä niiden metabolia on minimaalista eivätkä monetkaan aineet läpäise itiöitä suojaavaa soluseinää. Patogeenistä eroon pääsemiseksi, käsittelyä olisi jatkettava niin kauan, kun maaperästä löytyy elinkykyisiä lepoitiöitä. Vaihtoehtoisesti olisi kehitettävä menetelmä, joka hävittää patogeenin kertaluontoisen käsittelyn seurauksena. 2

4 2 PUNAMÄDÄN ELINKIERTO SEKÄ KASVIN JA PATOGEENIN VÄLINEN VUOROVAIKUTUS 2.1 PUNAMÄDÄN ELINKIERTO Punamädän lepoitiöt (oospoorit) voivat pysyä lepotilassa jopa 10 vuotta tai enemmän (Newton et al. 2010). Tästä syystä viljelykierto on yksistään riittämätön keino patogeenin hävittämiseen. Tarkkaa syytä itämiseen ei tunneta, mutta optimaalinen lämpötila itämiselle on ºC. Oospoorin itäessä siitä kasvaa ulos yksi tai useampi sporangia (Kuva 1). Sporangiasta vapautuvat parveiluitiöt (tsoospoorit) leviävät maaperässä erityisesti sulamis- ja tulvavesien valuman mukana (Newton et al. 2010), ja liikkuvat aktiivisesti kohti mansikan juuria, jonka kohdatessaan ne muodostavat ympärilleen suojakuoren (kysta). Kystasta kasvaa mansikan juuren sisälle sienijuuri, joka levittäytyy juurikanavaan. Osa sienirihmastosta voi kuitenkin kasvaa ulospäin mansikan juuresta ja muodostaa mansikan juuren pinnalle sporangioita, joista vapautuu lisää parveiluitiöitä. Suvullinen lisääntyminen tapahtuu pääjuuren juurikanavassa, jonka seurauksena juurikanava täyttyy lepoitiöistä. Ensimmäiset lepoitiöt voivat muodostua jo 4-6 päivän kuluttua infektiosta (Law & Milholland 1991). Usein sekundaariset patogeenit hajottavat juuren rakenteen, jolloin lepoitiöt pääsevät levittäytymään ympäristöön (EPPO 2014). Kuva 1 Punamätä-patogeenin elinkierto. 3

5 Taudin kontrolloinnin kannalta tärkeimpiä kohtia on estää taudin leviäminen parveiluitiöiden kautta, estää kasvin infektoituminen, sekä samalla estää uusien lepoitiöiden muodostuminen. Phytophthora fragariae on homotallinen laji, joten yksi yksilö pystyy lisääntymään suvullisesti itsensä kanssa ja tuottamaan lepoitiöitä. Punamädän saastuttamalta mansikkapeltosaralta, jolta mansikan taimet ovat poistettu, punamätä on suurimman osan vuodesta lähinnä lepoitiövaiheessa. Lepoitiöt itävät C lämpötilassa, joten etenkin syksyllä ja keväällä maaperästä voi löytyä parveiluitiöitä. Torjuntakohde ei kuitenkaan voi olla ainoastaan parveiluitiöt, sillä lepoitiöistä kaikki eivät idä samana vuonna. Parveiluitiöiden torjunta on kuitenkin tärkeää taudin leviämisen hallitsemiseksi. 2.2 KASVIN JA PATOGEENIN VÄLINEN VUOROVAIKUTUS Kasvit käyvät jatkuvaa kemiallista kilpavarustelua patogeenejä vastaan. Kasvien ja niitä infektoivien patogeenien kehitys on kuitenkin jatkuvaa. Täten monet kasvin omat mekanismit, joiden on tarkoitus estää Phytophthora suvun -patogeenejä tartuttamasta kasvia, ovat käyneet hyödyttömiksi. Esimerkiksi, kasvien tuottamat proteaasit, joiden on tarkoitus pilkkoa patogeenien soluseinää, ovat käyneet hyödyttömiksi, sillä monet oomykeetit tuottavat entsyymejä, jotka inhiboivat proteaasien toimintaa (Judelson 2012, Stassen & Van den Ackerveken 2011). Kasvin soluseinän läpäisyyn patogeenit käyttävät yleisimmin kysteiini -proteaasia. Proteaaseista on useita toisistaan poikkeavia kopioita, joka vaikeuttaa kasvin puolustautumista. Patogeenit voivat käyttää soluseinän läpäisemiseen myös kutinaasi- sekä pektiiniesteraasi- entsyymejä (Judelson 2012, Stassen & Van den Ackerveken 2011). Erilaisten hajottavien entsyymien lisäksi patogeenit tuottavat effektoreja, joiden avulla ne muokkaavat kasvien metaboliaa niille itselleen suotuisammaksi. Kasvit puolestaan tuottavat R- proteiineja joiden avulla ne tunnistavat solut, joiden metaboliaa on muokattu, ja ohjaavat kyseiset solut ohjattuun solukuolemaan (Bozkurt et al. 2012, Judelson 2012, Stassen & Van den Ackerveken 2011). Kaikki edellä mainitut kasvin ja patogeenin vuorovaikutukseen perustuvat menetelmät ovat monimutkaisesti säädeltyjä ja yksittäiseen mekanismiin perustuva torjuntakeino on riittämätön patogeenin nopean adaptaation takia. Pidemmällä aikavälillä edellä mainittua kasvien systeemistä puolustusta voidaan yrittää tehostaa perinteisen jalostuksen tai geneettisen muokkauksen avulla. 4

6 3 PUNAMÄDÄN HÄVITTÄMISEEN SOVELTUVAT MENETELMÄT 3.1 PUNAMÄDÄN TORJUNTAAN KÄYTETTÄVÄT KEINOT Puhtaan taimimateriaalin käyttö, sekä ennaltaehkäisevien torjunta-aineiden suositusten mukainen käyttö, ovat parhaita tällä hetkellä käytössä olevia ennaltaehkäiseviä keinoja punamädän torjunnassa. Myös kosteiden painanteiden ja varjoisten alueiden välttäminen viljelyalueina, sekä viljelyhygienian noudattaminen pienentävät punamädän leviämisen riskiä. Punamädän hävittämistä toteutettaessa, mansikan taimet olisi hyvä poistaa infektoituneelta alueelta. Jättämällä saastuneet taimet pellolle patogeeni pääsee lisääntymään, ja levittäytymään kyseiselle alueelle, jolloin sen hävittäminen vaikeutuu entisestään. Infektoituneen alueen eristämisestä ojilla ja alueen rauhoittamisesta huolimatta, patogeeni saattaa myös levitä eristetyn alueen ulkopuolelle luonnonilmiön seurauksena (eläimet, tulva, sulamisvedet). Kemiallisista torjunta-aineista tällä hetkellä Suomessa punamätää vastaan käytetään lähinnä fosetyyli-alumiinia. Tämän tarkasta toimintamekanismista ei ole täyttä varmuutta, mutta todennäköisesti sen vaikutus on kasvin vastustuskykyä lisäävä (Andreu et al. 2006). Fosetyylialumiinin lisäksi aiemmin punamätää vastaan käytettiin metalaksyyliä. Metalaksyylin käyttö EU:ssa on kuitenkin hiljattain kielletty. Käytetyillä torjunta-aineilla punamätää ei kuitenkaan ole saatu hävitettyä. 3.2 KEMIALLISET TORJUNTA-AINEET JA NIIDEN VAIKUTUSMEKANISMIT Torjunta-aineiden ominaisuudet ja luokittelu Torjunta-aineiden teho on yleisesti parhaimmillaan, kun niitä käytetään ennaltaehkäisevästi ennen patogeenitartuntaa. Osalla torjunta-aineista on myös niin sanottu hoitava vaikutus, eli ne voivat hävittää patogeenin myös infektion tapahduttua. Hoitavan vaikutuksen teho kuitenkin heikkenee olennaisesti, ja häviää kokonaan yhden tai kahden vuorokauden kuluessa (Wang et al 2012, Johnson et al. 2000, Rebollar-Alviter et al. 2007). Koska punamädän ensimmäiset näkyvät oireet ilmenevät vasta pitkän ajan kuluttua infektiosta, torjunta-aineiden käyttö on ollut pääasiassa ennaltaehkäisevää. 5

7 Sienille ja sientenkaltaisille organismeille suunnitellut torjunta-aineet voidaan jakaa toimintaperiaatteensa mukaan eri ryhmiin. Phytophthora -suvun patogeenejä vastaan käytettävien torjunta-aineiden yleisimmät tunnetut kohteet ovat nukleiinihapposynteesi, solujakautuminen, soluhengitys, signaalinvälitysketju, lipidisynteesi, solukalvo, soluseinänbiosynteesi sekä kasvin puolustuksen aktivointi. Näiden lisäksi osa torjunta-aineista on luokiteltu ryhmään vaikutusmekanismi tuntematon tai useampi vaikutusmekanismi (FRAC 2013). Taulukossa 1 on kaikki tässä kirjallisuuskatsauksessa käsitellyt torjunta-aineet, joiden käyttö on hyväksytty Suomessa. Näiden lisäksi tässä selvityksessä on käsitelty muutamaa torjunta-ainetta, joiden käyttö ei ole tällä hetkellä sallittu Suomessa. Kaupallisten torjunta-aineiden lisäksi selvityksessä arvioitiin myös muiden aineiden, kuten tensidien ja eteeristen öljyjen tehoa torjunta-aineina. Taulukko 1 Eri torjunta-aineiden kauppanimet, vaikuttavat aineet ja käyttötarkoitus. Koostettu Tukes:n kasvinsuojeluainerekisterin tietojen perusteella. Kauppanimi, Vaikuttava aine tuotteen sis. käyttökohde Edustaja (Suom) tai aineet muu tehoaine Revus, Syngenta mandipropamidi perunarutto, salaatin lehtihome Acrobat WG, BASF dimethomorph mankotsebi Sipulin naattihome, perunarutto Ridomil Gold MZ pepite, Syngenta Previcur energy, Bayer Previcur N, Berner mefenoxam mankotsebi Perunarutto, sipulin naattihome propamokarbi propamokarbihydrokloridi Salaatinlehtihome, Pythium- taimipolte Pythium (ja Phytophthora) tyvi- ja juuristo-tautien hoitoon. Poistuu käytöstä Dithane, Berner mankotsebi Perunarutto, perunaseitti, herukoiden ja karviaisen laikkutaudit Bravo Premium, klorotaloniili Propikonatsoli Vehnän ja ohran laikkutautien torjunta Syngenta Curzate M 68 WG, symoksaniili mankotsebi Perunarutto DuPont Electis, Berner zoksamidi mankotsebi Perunarutto Aliette 80 WG, Berner Fosetyyli-Al/ fosforihapoke mm. mansikan tyvi- ja punamätä, Torjunta-aineiden lisäksi patogeenistä voidaan yrittää päästä eroon steriloimalla maaperä. Sterilointiin käytettävät kemikaalit ovat usein vaarallisia, ja monia niistä ollaankin kieltämässä tai ne ovat jo kiellettyjä EU:ssa. Turvallisempia keinoja maaperän sterilointiin on maaperän säteilytys, tai lämmön käyttäminen. Maaperän sterilointia käytetään yleisesti ennen viljelyn aloittamista. Seuraavassa Phytophthora -suvun patogeenejä vastaan käytettävien torjunta-aineiden tehoaineet on käyty läpi niiden päätoimintaperiaatteen mukaisesti. Tämän lisäksi, niistä on selvitetty 6

8 mahdolliset erityispiirteet, sekä kartoitettu mahdolliset kehittyneet resistenssit kyseiselle aineelle. Samalla on selvitetty torjunta-aineiden synergistisiä vaikutuksia ja kartoitettu niiden käytön ympäristövaikutuksia. Ensimmäisen maininnan yhteydessä tehoaine on lihavoitu ja sen perässä on sen mahdollinen kauppanimi ja edustaja Suomessa (Esimerkiksi Mandipropamidi (Revus, Syngenta)). Kirjallisuudesta esitetyt aineiden vaikutukset eri Phytophthora -lajeille ovat koottu torjunta-ainekohtaiseen taulukkoon torjunta-aineiden yhteenveto-osuudessa (Taulukko 3) Nukleiinihapposynteesi Metalaksyyli ja tämän R-enantiomeeri mefenoxam (Ridomil gold MZ Pepite, Syngenta) kuuluvat molemmat fenyyliamidi -ryhmään ja niiden pääasiallinen vaikutusmekanismi on RNA polymeraasin inhibitio. Mefenoxam -aineesta käytetään myös nimitystä metalaksyyli-m. Metalaksyylin käyttö on lopetettu, usean patogeenin kehityttyä sille vastustuskykyiseksi. Metalaksyylin on raportoitu estävän P. infestans lajin oospoorien muodostuminen kun aine on annosteltu samanaikaisesti tai ennaltaehkäisevästi annosteltuna (Hanson & Shattock 1998, Fernando & Linderman 1994). Oospoorien itävyys myös alenee metalaksyylikäsittelyn seurauksena (Duncan 1985, Hanson & Shattock 1998). Metalaksyylillä ei ole vaikutusta parveiluitiöiden itämiseen (Gozzo et al Cohen & Coffey 1986 mukaan), eikä estä suojakuoren muodostanutta kystaa itämästä. Sporangion muodostuminen kuitenkin inhiboituu metalaksyylin vaikutuksesta (Cohen & Coffey 1986). Metalaksyyli-M estää sienirihmaston kasvun ja oospoorien muodostumisen ainoastaan metalaksyylille sensitiivisten P. infestans -kantojen kohdalla. Osittain toleranttien kantojen kohdalla metalaksyyli-m:llä ei ollut vaikutusta. Myöskään oospoorien itämiseen ei ollut vaikutusta (Groves & Ristaino 2000). In vivo -kokeessa metalaksyyli-m antoi erittäin hyvän suojan P. cactorum - patogeeniä vastaan ja toimi myös annosteltuna infektion jälkeen (Rebollar-Alviter et al. 2007). Metalaksyylin tapaan, myös metalaksyyli-m torjunta-aineelle osittain resistenttejä kantoja on havaittu P. capsici ja P. nicotianae lajeilla (Keinath 2007, Hu et al 2008, Hu et al. 2010, Qi et al 2008, Qi et al mukaan). Saman vaikutusmekanismina taika metalaksyyli-m ei yleensä toimi patogeenikantoihin, jotka ovat resistenttejä metalaksyylille. 7

9 3.2.3 Soluseinäsynteesi Punamädän lepoitiön soluseinä koostuu pääosin β-1,3-d-glukaanista sekä β-1,6-d-glukaanista, mutta myös selluloosasta (Bartnicki-Garcia 1968). Carboxylic acid amides (CAA) -ryhmään kuuluvien torjunta-aineiden toimintaperiaate perustuu juuri selluloosasynteesin häirintään. Näitä aineita suositellaan käytettävän yhdessä toisen aineen kanssa, jolla on edellisestä poikkeava vaikutusmekanismi. CAA -ryhmän torjunta-aineille osittain resistenttejä patogeeni-kantoja on havaittu vain Plasmopara viticola -lajilla. Paljon tutkitulle P. infestans -lajille, ei resistenttejä kantoja ole raportoitu (Brent & Hollomon 2007). Dimetomorfin (Forum, BASF; Acrobat WG, BASF) päätoiminen biokemiallinen toimintamekanismi on oomykeetin soluseinän hajotus. Samalla suvullisen lisääntymisen seurauksena muodostuvien oospoorien muodostuminen häiriintyy. Ainakin heterotallisilla lajeilla dimetomorfi häiritsee suurissa pitoisuuksissa suvullista lisääntymistä. Pienemmillä pitoisuuksilla oospoorien tuotanto saattaa jopa lisääntyä (Groves & Ristaino 2000). Dimetomorfi on lähes yhtä tehokas P. capsici tai P. infestans -patogeenin kontrolloinnissa, kuin mandipropamidi, riippuen siitä miten tehokkuutta mitataan (Cohen & Gisi 2007, Jackson et al. 2012, Qi et al. 2012, Meyer et al. 2013). Plasmopara viticola -lajilla dimetomorfi inhiboi voimakkaasti oospoorien tuotantoa ja pienentää oospoorien lukumäärää 99 %:lla, vaikka torjunta-aine annettaisiin infektion jo tapahduttua (Bissbort et al. 1997). Plasmopara viticola -laji kuuluu, kuitenkin toiseen oomykeettien heimoon, kuin Phtyophthora -suku. Sporangioiden muodostumista ja itiöintiä dimetomorfi ei puolestaan estä jälkikäteen annosteltuna (Johnoson et al. 2000, Wang et al 2012). Mandipropamidille (Revus, Syngenta) on soluseinäsynteesin lisäksi epäilty vaikuttavan myös lipidi- sekä solukalvosynteesiin (Gisi et al. 2007, Gisi & Sierotzki 2008 mukaan). Mandipropamidi on rekisteröity vasta 2007, joten se on muihin verrattuna uusi torjunta-aine. Sen on havaittu olevan tehokas ainakin P. capsici, P. parasitica ja P. infestans -patogeenejä vastaan (Cohen & Gisi 2007, Kousik et al. 2011, Jackson et al. 2012, Meyer et al. 2013, Wang et al. 2012). Mandipropamidin vaikutuksesta parveiluitiöiden liikkeisiin ja niiden vapautumiseen sporangiosta on ristiriitaisia tuloksia. Vaikuttaa kuitenkin siltä, että myös mandipropamidi on tehokas estämään muita lisääntymiskierron vaiheita, kuten sporangioiden tuottoa, parveiluitiöiden itämistä, sekä sienirihmaston kasvua (Cohen & Gisi 2007, Jackson et al. 2012, Qi et al. 2012, Knauf-Beiter & Hermann 2005, Blum et al 2010 mukaan, Wang et al. 2012). Mandipropamidin teho patogeenejä vastaan on suurempi, kun se on annosteltu ennen infektion tapahtumista. Tiettyihin suvuttoman 8

10 lisääntymisen vaiheisiin mandipropamidilla on myös vaikutusta, vaikka se annosteltaisiin infektion jälkeen (Cohen & Gisi 2007). Mandipropamidin parantavan vaikutuksen onkin arvioitu olevan CAA-ryhmän paras P. parasitica -lajia vastaan (Wang et al. 2012). Mandipropamidin ei kuitenkaan ole havaittu tuhoavan tai steriloivan Phytophthora -suvun patogeenejä, mutta sen vaikutus sienen soluseinään on dramaattinen. Radiohiilimäärityksen perusteella mandipropamidi ei kulkeudu patogeenin solun sisään vaan vaikuttaa ainoastaan soluseinään (Blum et al. 2010). Mandipropamidille ei ole vielä raportoitu resistenttejä kantoja, mutta laboratorio-olosuhteissa niitä on pystytty luomaan. Keinotekoisesti luodut mandipropamidille resistentit P. infestans -kannat osoittivat heikentynyttä herkkyyttä myös saman ryhmän torjunta-aineille, kuten dimetomorfille (Blum et al 2010). Metalaksyyliresistenssi ei puolestaan vaikuta mandipropamidiherkkyyteen ainakaan P. capsici -lajilla (Qi et al. 2012). Bentiavalikarbi on ylöspäin kulkeutuva torjunta-aine, jolla on mahdollisesti useampi vaikutuskohde. Se kuitenkin luokitellaan Carboxylic acid amides (CAA) -ryhmään ja yksi sen antifungaalisista mekanismeista liittyy soluseinäsynteesiin, jossa se häiritsee selluloosasäikeiden muodostusta (Sakai et al. 2010). Tätä viinirypäleiden tomaatin ja perunan eri patogeenejä vastaan käytettävää ainetta ei ole rekisteröity torjunta-ainekäyttöön Suomessa. Laboratoriossa UV-säteilyllä mutatoiduilla P. infestans -kannoilla on havaittu resistenssiä bentiavalikarbille. Samalla myös sensitiivisyys muille torjunta-aineille, kuten klorotaloniilille pieneni (Ziogas et al. 2006). Bentiavalikarbi on erittäin tehokas P. infestans -lajilla sienirihmaston kasvua, kystien itämistä ja itiöintiä vastaan. Parveiluitiöitä tai niiden vapautumista sporangiosta vastaan tällä torjunta-aineella ei ole juurikaan tehoa. (Miyake et al. 2005, Sakai et al. 2010). Bentiavalikarbilla on mahdollisesti hoitava vaikutus (Sakai et al. 2010) Lipidisynteesi ja solukalvo Etridiazolea (Terrazole, Ei edustajaa Suomessa) käytetään erityisesti Phytophthora - juuristopatogeenien hoitoon. Se ehkäisee ainakin parveiluitiöitä itämästä sekä inhiboi sienirihmaston kasvua Phytophthora -lajeilla (Fernando & Linderman 1994, Segarra et al. 2013). Etridiazolen vaikutusmekanismi näyttäisi olevan etenkin mitokondrioiden solukalvo (Radzuhn & Lyr 1984). Etridiazole -tehoainetta sisältävien torjunta-aineiden käyttö on sallittu vasta muutamassa 9

11 EU maassa. Suomessa kyseisestä tehoainetta sisältävien torjunta-aineiden käyttö on kielletty, mutta jos aine sallitaan, sen käyttöä kannattaa harkita. Propamokarbi (Previcur, Bayer) tai sen johdannainen propamokarbi-hydrokloridi (Consento, Bayer) ovat systeemisesti kasvissa ylöspäin leviäviä torjunta-aineita, jonka seurauksena patogeenin solukalvon stabiilisuus heikkenee. Propamokarbi on tehokas useita Phytophthora -suvun lajeja vastaan ja sitä voidaan annostella suoraan maaperään (Cohen & Coffey 1986). Propamokarbin tehokkuus vaihtelee eri lajien ja kantojen välillä. Etenkin sen tehokkuus inhiboida sienirihmaston kasvua, sekä estää sporangioiden itämistä vaihtelevat. Yleisesti ottaen sienirihmaston kasvun inhiboijana propamokarbi on suhteellisen huono, jonka seurauksena voidaan olettaa, ettei myöskään suvullinen lisääntyminen esty (Qi et al. 2012, Hu et al. 2007). P. nicotianae -lajin parveiluitiöiden liike ja itäminen, sporangion tuotto ovat kuitenkin erittäin herkkiä propamokarbille (Hu et al 2007). P. capsici sporangioiden itämistä propamokarbi ei puolestaan pienennä (Qi et al. 2012). Tulokset viittaavat siihen, että propamokarbilla on lajikohtaisia eroja ja että vaikutus on lähinnä ennaltaehkäisevä. P. cinnamoni -lajin on myös raportoitu olevan yleisesti resistentti propamokarbille (Hu et al. 2005). Propamokarbia sisältävä torjunta-aine poistuu käytöstä Suomessa vuoden 2014 lopussa Vaikutusmekanismi tuntematon tai monivaikutteiset torjunta-aineet Klorotaloniilin (Bravo, Syngenta) toimintamekanismi on todennäköisesti olla entsyymitoiminnan häirintä. Poiketen monista muista torjunta-aineista, klorotaloniilin on havaittu estävän patogeenin oospoorituotantoa (Groves & Ristaino 2000). Klorotaloniili on tehokas inhiboimaan sienirihmaston kasvua P. infestans -lajilla (Groves & Ristaino 2000, Sujkowski et al 1995). Klorotaloniilillä ei yksistään ole parantavaa vaikutusta, mutta yhdessä propamokarbi-hydrokloridin kanssa annosteltuna yhdistelmä inhiboi P. infestans patogeenin itiöintiä jopa 48 tuntia (Johnson et al. 2000). Kaptaani on monivaikutteinen torjunta-aine. Kaptaania sisältävien torjunta-aineiden käyttö on kuitenkin kielletty Suomessa vuodesta Se antaa mandipropamidia ja fluopikolidia paremman suojan vesimelonilla in vivo P. capsici patogeeniä vastaan (Kousik et al. 2011). Kaptaania sisältävien torjunta-aineiden toiminnasta on pääasiassa vain in vivo -tutkimuksia. Trichoderma harzianum -sienen tuottama glukanaasi saattaisi tehostaa kaptaanin tehoa (Lorito et al. 1994). 10

12 Mankotsebi (Esimerkiksi Dithane, Berner) on erittäin pitkään käytetty torjunta-aine (Gullino et al. 2010). Mankotsebi ei ole itse aktiivinen aine, vaan aktivoituu vasta kun se altistetaan vedelle. Toimintamekanismi ei ole tarkkaan selvillä, mutta se liittyy todennäköisesti entsyymien toiminnan estämiseen (Kaars Sijpesteijn 1984 Gullino et al mukaan). Punamätää vastaan yksistään käytettynä mankotsebi on suhteellisen tehoton (Montgomerie & Kennedy 1974 Gullino et al mukaan), joten siksi mankotsebia käytetäänkin yleisesti yhdessä monien eri torjunta-aineiden kanssa, joiden toimintamekanismi usein poikkeaa mankotsebista (Taulukko 2). Phytophthora infestans lajilla mankotsebi on tehokas inaktivoimaan parveiluitiöitä, ja inhiboimaan niiden vapautumista sporangiosta, sekä inhiboimaan sienirihmaston kasvua (Groves & Ristaino 2000). Mankotsebi estää myös kokonaan kystien itämisen (Miyake et al. 2005). P. infestans -lajilla on kuitenkin raportoitu useita mankotsebille osittain resistenttejä kantoja (Rekanović et al. 2014). Taulukko 2: Torjunta-aineet jotka sisältävät mankotsebia ja jotain toista teho-ainetta. Yhdistelmän kauppanimi ja tuottaja Suomessa Mankotsebi + kauppanimi valmistaja Dimetomorfi Acrobat BASF Symoksaniili Curzate M 68 WG DuPont Zoksamidi Electis Berner Metalaxyyli-M Ridomil gold MZ Pepite Syngenta Fanmidoni Sereno Bayer Symoksaniilin (Curzate M 68 WG, DuPont) vaikutusmekanismi on tuntematon (Gisi & Sierotzki 2008). Se on ollut jo pitkään käytössä ja siihen nähden resistenttejä kantoja on raportoitu vähän. Symoksaniili on erittäin tehokas ainakin P. infestans -patogeenin torjunnassa (Sujkowski et al. 1995), kun taas P. capsici -kantojen herkkyys symoksaniilille vaihtelee erittäin paljon (Qi et al. 2012). Symoksaniili vähentää oospoorien muodostumista ja sienirihmaston kasvua, mutta ei vaikuta oospoorien itämiseen (Groves & Ristaino 2000). Nopean puoliintumisaikansa takia sitä usein annostellaan yhdessä jonkin muun teho-aineen, kuten mankotsebin kanssa. Symoksaniilillä on havaittu myös parantava vaikutus esimerkiksi perunaruton kohdalla (Cohen & Coffey 1986, Johnson et al. 2000). 11

13 3.2.6 Torjunta-aineiden muut vaikutusmekanismit Solujakautuminen, soluhengitys ja signaalivälitys ovat huonoja kohteita punamädän ja etenkin sen lepoitiöiden torjunnassa Strobilouriinien ja rikkipohjaisten torjunta-aineiden vaikutuskohde on mitokondrion soluhengitys. Tämä vaikutuskohde ei ole erityisen tehokas oospoorien hävittämisessä, sillä torjunta-aineen olisi ensin päästävä lepoitiön sisään paksun soluseinän läpi. Vaikka tehoaine läpäisisi soluseinän, on lepoitiön metabolia niin alhaisella tasolla, ettei soluhengitykseen vaikuttava torjunta-aine olisi kovin tehokas. Fluopikolidi on kasvissa systeemisesti ylöspäin kulkeutuva torjunta-aine, jonka vaikutusmekanismi perustuu ainakin proteiinien toiminnan häirintään, josta seuraa solujen turpoamista ja hajoamista (Toquin et al 2009, Axel et al mukaan). Päävaikutusmekanismi on kuitenkin solujakautumisen ja mitoosin estäminen (FRAC 2013, Tomlin 1994). Fluopikolidi on tehokas torjumaan P. capsici -patogeeniä niin in vivo- kuin in vitro- kokeissa. Sienirihmaston kasvu, parveiluitiöiden itäminen ja sporangioiden muodostus kaikki inhiboituvat fluopikolidin vaikutuksesta (Jackson et al. 2010; Qi et al 2012; Meyer 2013). Phytophthora capsici -lajin herkkyydessä fluopikolidille on eri kantojen välillä kuitenkin havaittu eroja (Keinath & Kousik 2011, Lu et al. 2011). Fluopikolidilla ei ole parantaa vaikutusta P. capsici -patogeeniä vastaan (Shin et al. 2010) Zoksamidin (Electis, Berner) toiminta perustuu solujakautumisen häirintään. Solujakautumisen pysäytys perustuu samaan kuin kolkisiinillä eli mikrotubuliinien toiminnan estoon. Suurikaan pitoisuus zoksamidia ei kuitenkaan vaikuta kystien muodostumiseen parveiluitiöistä tai kystien itämiseen. Kuitenkin välittömästi kystan itämisen jälkeen kasvu pysähtyy ja solurakenne häiriintyy (Young & Slawecki 2001). Toisin sanoen zoksamidi estää patogeeniä infektoimasta kasvia ja ehkäisee sekundaaristen parveiluitiöiden sekä uusien oospoorien muodostumisen. Zoksamidi pysäyttää patogeenin leviämisen, mutta ei pysty yksistään hävittämään patogeeniä. Se on kuitenkin tehokas in vivo P. infestans patogeeniä vastaan (Rekanović et al 2014). Fosetyyli-alumiini (Aliette 80 WG, Berner) on eniten käytetty torjunta-aine mansikan punamädän torjunnassa. Sen tarkkaa toimintamekanismia ei tunneta, mutta sen epäillään ainakin lisäävän kasvin vastustuskykyä patogeeneille. Se on myös ainoa torjunta-aine, joka kulkeutuu nilaa pitkin lehdistä juuria kohti. Tästä syystä kyseinen torjunta-aine voidaan ruiskuttaa lehdille, vaikka sen tarkoituksena olisi estää juuripatogeenin toiminta. Fosetyyli-alumiini hajoaa maaperässä fosforihapokkeeksi, joka on myös tehokas torjunta-aine. Fosetyyli-alumiini tai fosforihapoke 12

14 vaikuttavat sporangioiden muodostumiseen, parveiluitiöiden vapautumiseen (Farih et al. 1981, Cohen & Coffey 1986 mukaan), parveiluitiöiden itämiseen ja ainakin osalla lajeista myös oospoorit ovat herkkiä (Coffey & Joseph 1985 Cohen & Coffey 1986 mukaan). Tämän lisäksi Fosetyylialumiinin on todettu steriloivan Phytophthora fragariae -oospooreja in vivo (Duncan 1985). Fosetyyli-alumiinille ei ole raportoitu luonnossa resistenttejä kantoja (Gisi & Sierotzki 2008) 3.3 YHTEENVETO TORJUNTA-AINEISTA Kirjallisuudessa ei ole juuri käsitelty torjunta-aineiden tehoa punamätää vastaan fosetyyli-alumiinia lukuun ottamatta. Kaikki julkaisut käsittelevät punamädän lähilajeja. Torjunta-aineiden vaikutusta ei voida suoraan arvioida näiden perusteella, mutta ne antavat suuntaa antavan kuvan, mitä torjuntaaineista tai niiden yhdistelmistä kannattaisi käyttää punamätää vastaan. Maaperässä säilyvien ja liikkuvien Phytophthora -patogeenien torjunta on yleisesti tehokkaampaa jos torjunta-aine annostellaan juurelle, lehtiruiskutuksen sijasta (Meyer et al. 2013). Monilla torjunta-aineilla on parantava vaikutus, mutta se kestää vain muutaman päivän infektion tapahduttua. Etenkin punamädän kohdalla, jonka ensimmäiset oireet näkyvät vasta pitkän ajan kuluttua, torjunta-aineita on käytettävä ennaltaehkäisevästi ja hetkinä jolloin patogeenialtistus on todennäköinen. Osa torjunta-aineista leviää solukosta toiseen isäntäkasvin sisällä. Juuristopatogeenien, kuten punamädän, kohdalla torjunta-aineen olisi kuitenkin kulkeuduttava juuria kohti, mutta ainoastaan fosetyyli-alumiini kulkeutuu siihen suuntaan. Taulukkoon 3 on koottu kaikkien torjunta-aineiden vaikutus tietyssä elinkierron vaiheessa. Patogeenin hävittämisen kannalta erityisen tärkeitä ovat torjunta-aineet, jotka pystyvät tuhoamaan tai steriloimaan oospooreja. Osa torjunta-aineista (klorotaloniili, dimetomorfi ja eteeriset öljyt) vaikuttivat oospoorien muodostumiseen, mutta tästä ei ole kuitenkaan suurta hyötyä patogeenin hävittämisen kannalta. Taulukossa 3 torjunta-aineiden tehoa on arvioitu niille sensitiivisten kantojen perusteella. Resistenssin kehittyminen voi pienentää tietyn aineen tai menetelmän tehoa tietyssä vaiheessa kiertoa. Tutkimuksessa on käsitelty pääosin torjunta-aineita, jotka ovat sallittuja Suomessa, mutta myös tiettyjen torjunta-aineiden (esimerkiksi etridiazole) soveltuvuus punamädän hävittämiseen on käsitelty tässä työssä, koska sen käyttö saatetaan hyväksyä lähitulevaisuudessa. Puolestaan torjunta-aineet, jotka ovat hiljattain kielletty Euroopassa tai maailmassa (esim. metyylibromidi) on jätetty huomiotta. 13

15 Taulukko 3 Torjunta-aineiden vaikutus P. fragariae elinkierron eri vaiheisiin. - = ei vaiukusta kyseiseen patogeenin elinkierron vaiheeseen. + = osittainen inhibitio, ++ = voimakas alle 100% inhibitio, +++ = 100 % inhibitio. Merkitsevä pitoisuus vaihtelee (koostettu Qi et al 2012; Jackson et al. 2012; Jackson et al Wang et al. 2012; Young et al. 2001; Segarra et al. 2013; Stasz & Martin 1988; Hanson & Shattock 1998; Cohen & Coffey 1986; Hu et al. 2007; Bissbort et a. 1997; Cohen & Gisi 2007; Miyake et al 2005; Hou et al. 2012; Lu et al. 2013, Sujkowskiet al. 1995) vaikutusmeka-nismi/ torjunta-ainei Munaitiön itäminen Munaitiön hävitys parveiluitiön irtoaminen sporangiosta parveiluitiöt parveiluitiön koteloituminen ja itäminen rihmaston kasvu sekundaaristen sporangian muodostuminen soluseinä mandipropamidi / dimetomorfi bentiavalikarbi Nukl. hap. synt metalaksyyli -/ / mefenoxam - ++ Solukalvo etridiazole +/ propamokarbi +++ -/++ -/+ +/++ Tensidit Tunt. / monta mankotsebi klorotaloniili ++ kaptaani +/- symoksaniili - -/+ -/+/++ Muu zoksamidi - ++/ fluopikolidi fluopicolide + propamocarb Fosetyyli-Al/ fosforihapoke /+ ++ Kanelialdehydi Fosetyyli-alumiini on edelleen tehokas torjunta-aine punamätää vastaan ja sitä tulisi käyttää ohjeiden mukaisesti. Punamätää ei suurella todennäköisyydellä kuitenkaan saada hävitettyä yksittäisillä torjunta-aine käsittelyillä. Yhdistelemällä torjunta-aineita eri vaikutusmekanismiryhmistä voisi mahdollistaa punamädän hävittämisen. Optimaalisessa tilanteessa 14

16 hävittämiseen käytettävien torjunta-aineiden tai niiden yhdistelmän olisi oltava systeemisesti juuria kohti leviäviä, niillä pitäisi olla pitkään yllä pysyvä parantava vaikutus, ja niiden pitäisi pystyä hävittämään patogeenin lepoitiöt. Jos torjunta-aine yhdistelmää käytetään ainoastaan lepoitiöiden hävittämiseen maaperästä, ei sen välttämättä tarvitse olla systeeminen. Yksittäisistä vaikutuskohteista erityisesti soluseinään ja solukalvoon vaikuttavien aineiden käyttö samanaikaisesti monivaikutteisten torjunta-aineiden kanssa voisi toimia tehokkaana yhdistelmänä (Taulukko 4). Oospoorien osalta synergia voisi perustua siihen, että toinen aine heikentää pääosin β-1,3-glukaanista ja selluloosasta koostuvaa soluseinää, jolloin toinen aine pääsisi helpommin häiritsemään solun sisäistä toimintaa. Tehokkaimmat soluseinään vaikuttavat aineet ovat mandipropamidi (Taulukko 3) sekä Trichoderma harzianum -sienten tuottama β-1,3-glukanaasi (käsitelty kappaleessa 3.5.6, s.21). Propamokarbi, sekä etridiazole ovat puolestaan tehokkaimmat solukalvoon vaikuttavat torjunta-aineet. Myös yhdistelmä sellulolyyttistä, glukanolyyttisiä sekä solukalvo -lyyttistä torjunta-ainetta saattaisi toimia oospooreja vastaan (Lorito et al. 1996). Monivaikutteisista torjunta-aineista esimerkiksi klorotaloniili ja symoksaniili on havaittu tehokkaiksi. Erilaisia torjunta-aine yhdistelmiä on lukuisia (Taulukko 4) ja niiden teho on määritettävä erikseen kokeellisesti. Taulukko 4 Mahdollisia synergistisiä torjunta-aineyhdistelmiä punamädän hävittämiseen. Torjunta-aine mandipropamidi + klorotaloniili/symoksaniili mandipropamidi + propamokarbi/etridiazole mandipropamidi + β-1,3-glukanaasi mandipropamidi + β-1,3-glukanaasi + klorotaloniili/symoksaniili mandipropamidi + β-1,3-glukanaasi + propamokarbi/etridiazole+ klorotaloniili/symoksaniili vaikutuskohteet soluseinän selluloosa + monivaikutteinen soluseinän selluloosa + solukalvo soluseinä (selluloosa+ glukaani) soluseinä (selluloosa+ glukaani)+ moniv. soluseinän selluloosa + solukalvo+ moniv. Paras teho punamädän hävittämisessä torjunta-aineilla saavutettaisiin käyttämällä tiettyä yhdistelmää infektoituneella peltoalueella (Taulukko 4). Jos patogeeniä yritetään hävittää, olisi patogeenille isäntänä toimivat mansikan taimet hyvä poistaa, jolloin patogeeni ei pääse niissä lisääntymään ja leviämään. Torjunta-aineiden systeeminen teho myös vaihtelee, joten patogeeni voisi tietyissä tapauksissa käyttää kasvia suojanaan. Poistamalla taimet maaperästä patogeeni altistuu varmemmin torjunta-aineelle, jolloin tilanne vastaa enemmän in vitro olosuhteita, joissa myös lepoitiöt on saatu tuhottua. Toisin sanoen torjuntaan tarkoitettuja aineita käytettäisiinkin 15

17 maaperän puhdistamiseen. Taloudellisesti on kuitenkin kannattavampaa käyttää torjunta-aineita ensin tarkoituksenmukaisesti ja maaperän puhdistamiseen vasta seuraavana vaihtoehtona. 3.4 MAAPERÄN PUHDISTAMISKEINOT Maaperän säteilytys Maaperän säteilytys auringon avulla (solarisaatio) on menetelmä, jossa maaperä katetaan läpinäkyvällä muovikelmulla, jolloin auringon säteily ja lämpö muuttavat maan kemiallista koostumusta. Solarisaatiota voidaan käyttää bakteerien, sienien, rikkaruohosiemenien tai sukkulamatojen hävittämiseen. Tähän tarvitaan kuitenkin monta peränjälkeistä lämmintä kuukautta, eikä menetelmä välttämättä sovellu Suomen leveysasteille. Punamätä on erittäin herkkä säteilytykselle ja onnistuneen käsittelyn jälkeiset sadot ovat lähes yhtä suuria kuin negatiivisissa kontrolliryhmissä. Menetelmä ei kuitenkaan hävitä patogeeniä, sillä lämpö ei päädy kovin syvälle maaperässä, joten jo muutaman kymmenen sentin syvyydessä lämpötilat eivät ole lepoitiöille tappavia (Pinkerton et al. 2002). Maaperän vaillinaistakin säteilytystä voisi kuitenkin kokeilla yhdessä jonkin toisen menetelmän kanssa Lämpö Lämpöä tai kuumaa höyryä voitaisiin käyttää maaperän sterilointiin. Yleinen menetelmä on maaperän sterilointi höyryllä. Menetelmä on yleisesti ottaen kallis, mutta saattaisi tuoda kertaluontoisen ratkaisun (Lu et al. 2010). Patogeenin hävittämistä höyryllä on tutkittu etenkin P. ramorum ja P. capsici lajeilla (Liderman & Davis 2008; Yakabe & MacDonald 2010, Exteberria et al. 2011; Lu et al. 2010). Patogeenien hävittäminen aktiivisessa muodossa on helppoa, mutta lepoitiöiden hävittämiseen tarvitaan varmasti korkeampia lämpötiloja. P. capsici ja P. ramorum lajien patogeenit saadaan hävitettyä maaperänäytteistä alle havaintorajan höyryttämällä. P. ramorum patogeenin suvuttomalla lisääntymisellä muodostuvien lepoitiöiden (klamydospoorien) sterilointiin riittää 3 päivää (lyhyin mitattu ajanjakso) 40 C:ssa (Lu et al 2010). P. capsici -patogeenin 100 % hävittämiseen riittää maaperän altistaminen 60 C:lle 15 16

18 min ajaksi (Yakabe & MacDonald 2010). Eri lajeille on raportoitu toisistaan poikkeavia letaaleja lämpötiloja (P capsici 60 C tai 22h 45 C (Lu et al. 2010, Exteberria et al. 2011) P. ramorum 30 min 50 C (Linderman & Davis 2008)), mutta lajikohtaisuuden lisäksi rajalämpötiloihin vaikuttaa koeasettelu. Artikkelissa Lu et al on kattava selvitys erilaisista höyrytys menetelmistä ja niiden tehosta eri syvyyksissä. Tehokkaimmaksi havaittiin steam injection -menetelmä, jossa höyry syötetään putkien avulla syvälle maaperään. Tämän menetelmän avulla saatiin maaperästä tapettua kaikki P. capsici yksilöt aina 19 cm syvyyteen saakka. Phytophthora capsici havaittiin myös huomattavasti herkemmäksi kuin muut kasvipatogeenit. Maaperän höyryttämiseen liittyvissä tutkimuksissa maaperät oli infektoitu klamydospooreilla (P. ramorum) (Yakabe & MacDonald 2010) ja elävällä kasvustolla (P. capsici) (Lu et al. 2010). P. ramorum infektoidut maaperät eivät sisällä lainkaan oospooreja, joten tutkimus ei anna tietoa menetelmän tehokkuudesta lepoitiöiden tuhoamiseen. P. capsici -infektoidut maaperät taas saattoivat sisältää oospooreja. Käsittelyn jälkeen maaperänäytteet maljattiin ja viikon päästä laskettiin muodostuneet kasvustot. P. capsici oospoorit eivät kuitenkaan ehdi itää näin lyhyessä ajassa, jolloin tulos saattaa olla valheellisesti negatiivinen. Phytophthora -suvun oospoorien hävittämistä tai inaktivointia käsitellään ainoastaan yhdessä tutkimuksessa. Kosteassa maaperässä jo 45 C 22 tunnin ajan riittää inaktivoimaan P. capsici oospoorit (Exteberria et al. 2011). Oospoorien tuhoamiseen vaadittava aika kasvaa eksponentiaalisesti lämpötilan laskiessa (Taulukko 5). Paras lämpöön perustuva menetelmä punamädän hävittämiseksi olisi höyryinjektio. Tarkka altistusaika ja lämpö ovat lajikohtaisia, mutta noin C asteen lämpötila riittänee patogeenin hävittämiseen. Höyry on injektoitava mahdollisimman syvälle. Myös maaperän kosteus ja maalaji vaikuttavat höyrytyksen tehokkuuteen. P. capsici on saatu hävitettyä kuitenkin myös hiekkaperäisestä maaperästä, jota pidetään yleisesti haasteellisena. Taulukko 5 Oospoorien lämpöinaktivointiin vaadittavat ajat ja lämpötilat (Exteberria et al. 2011). Oospoorien inaktivointiin vaadittava aika 40 C 45 C 47,5 C 50 C 53 C kosteassa maaperässä (h) ,6 4,7 1 vedessä (h) ,2 17

19 3.4.3 Maaperän kemiallinen sterilointi Maaperän sterilointi perustuu menetelmään, jossa maaperä käsitellään voimakkailla kemikaaleilla ennen pellon ottamista viljelykäyttöön. Käytännössä maaperä käsitellään antimikrobisella kemikaalilla ja peitetään muovikalvolla. Käsittely kestää usein vain muutaman päivän, mutta ennen viljelyn aloittamista on odotettava että aine häviää maaperästä. Käsittelyn seurauksena sadon on yleensä raportoitu kasvavan runsaasti (Wang et al. 2013). Aiemmin käytetyn metyylibromidin tilalla on useita tehokkaita vaihtoehtoja, kuten metyylijodi, kloropikriini, 1,3-dipropeeni ja dazomet. Näistä monia voidaan käyttää yhdistelminä, jolloin niiden teho paranee entisestään. Lämpötila ja maaperän kosteus vaikuttavat näiden aineiden tehoon. Metyylijodi on kemiallisesti kaikista lähinnä vuonna 2005 käytöstä poistunutta metyylibromidia. Metyylijodi on erittäin tehokas etenkin Phytophthora -lajeja vastaan. Metyylijodia voidaan käyttää yksistään tai, kuten metyylibromidia käytettiin, yhdessä kloropikriinin kanssa. Metyylijodilla ja kloropikriinillä on myös toisiaan tukeva vaikutus. Tällä yhdistelmällä mahdollisesti saadaan hävitettyä Phytophthora -patogeenit (Hutchinson et al 2000). 1,3-dichloropropeeni yhdistettynä kloropikriinin kanssa puolestaan ei sovellu Phytophthora -patogeenien hävittämiseen. Vaikka Phytophthora -kannan koko 25 päivää käsittelyn jälkeen on erittäin pieni, se kuitenkin kasvaa lähes yhtä suureksi kasvukauden aikana (Wang et al. 2013). Myös 1,3-dichloropropeeni ja dazomet tukevat toisiaan, mutta myöskään tällä yhdistelmällä Phytophthora -patogeenejä ei saada hävitettyä kokonaan (Mao et al 2012). kloropikriini tai dazomet eivät yksistään käytettyinä vähennä punamätää pelto-olosuhteissa (Harris 1991). 3.5 Muut punamätää vastaan käytettävät torjuntakeinot Eteeriset öljyt Monien kasvien eteeristen öljyjen on esitetty sisältävän antimikrobiaalisia vaikutuksia. Tehokkaita Phytophthora -suvun patogeenejä vastaan antimikrobiaalisia eteerisiä öljyjä saadaan eristettyä esimerkiksi mäkimeiramista, timjamista, mausteneilikasta, kanelista ja teepuusta (Bang et al. 2000, Bi et al 2012, Lee et al. 2008, Lu et al. 2013). Kanelista eristettävää kanelialdehydiä on tutkittu näistä eniten ja on monessa tutkimuksessa havaittu erittäin tehokkaaksi Phytophthora -suvun patogeenejä vastaa. Kanelialdehydin vaikutusmekanismi perustuu beta-1,3-glukaani- sekä kitiini- 18

20 entsyymien inhibiitioon (Bang et al. 2000), jonka seurauksena oospoorituotanto häiriintyy (Bi et al 2012). Kanelialdehydin antifungaalinen vaikutus saattaa myös perustua patogeenille fataaliin Ca 2+ - ionitasapainon häirintään. Trans-kanelialdehydin aiheuttama Ca2+ ionien ulospumppautuminen saattaa toimia autoagrekaattina. Toisin sanoen Ca2+ ionit vaikuttavat parveiluitiöiden uintisuuntaan, jolloin entistä suurempi osa parveiluitiöistä päätyy lähemmäksi trans-kanelialdehydilähdettä. Täten kalsium-ionien ulospumppaantuminen voi edelleen toimia houkuttimena varsinaisen CA käsitellyn alueen ulkopuolella sijaitseville ioneille (Hu et al. 2013). Kanelialdehydi on havaittu tehokkaaksi ainakin P.capsici, P. parasitica -lajeilla. Sienirihmaston kasvu, sporangioiden ja parveiluitiöiden muodostuminen, parveiluitiöiden liike ja itäminen sekä oospoorien muodostuminen kaikki pysähtyivät kanelialdehydin vaikutuksesta (Bi et al. 2012, Hu et al. 2013, Lu et al. 2013). Myös Leptospermum petersonii -teepuusta eristetty öljy on erittäin tehokas Phytophthora cactorum lajia vastaan (Lee et al. 2008). Kanelialdehydi toimii torjunta-aineena myös maaperään annosteltuna. Eteeriset öljyt toimivat myös fluopikolidille sekä zoksamidille resistenttejä patogeenikantoja vastaan (Bi et al. 2012). Kanelialdehydiä, tai muuta eteeristä öljyä voitaisiin käyttää myrkyttömänä vaihtoehtona kemiallisille torjunta-aineille, joiden vaikutusmekanismi perustuu soluseinänhajotukseen tai soluseinäsynteesin häirintään (Taulukko 3) Tensidit (rhamnolipidit ja saponiini) Tensidit, kuten rhamnolipidit sekä saponiini ovat lipidejä liuottavia aineita, joiden teho perustuu oomykeettien solukalvon hajotukseen (Kim et al. 2000). Rhamnolipidit ovat Pseudomonas -suvun bakteerien tuottamia pinta-aktiivisia aineita, joita käytetään esimerkiksi puhdistusaineina, ja ovat turvallisempi vaihtoehto kemiallisille torjunta-aineille (Yoo et al. 2005). Saponiini on monien kasvien kuten kaura -lajien (Avena -suku) tuottama tensidi, jolla on myös havaittu olevan antifungaalinen vaikutus (Goodwin et al. 1929, Nielsen et al mukaan). Rhamnolipidejä tai saponiinia ei ole luokiteltu torjunta-aineiksi EU:ssa, mutta rhamnolipidi -tuotteita käytetään USA:ssa torjunta-aineena (Rhamnolipid Companies). Rhamnolipidit ja saponiini ovat erittäin tehokkaita eri Phytophthora -lajien parveiluitiöitä vastaan. Parveiluitiöiden liike pysähtyy tensidien vaikutuksesta ja ne hajoavat, saponiinin tai rhamnolipidi pitoisuuksien ollessa tarpeeksi suuria (Hou et al. 2012, Kim et al 2000, Nielsen et al. 19

21 2006, Yoo et al. 2005). Myös sienirihmaston kasvu pysähtyy tai hidastuu ja parveiluitiöiden itäminen inhiboituu tensidien vaikutuksesta. Kirjallisuudessa esitettyjen tulosten perusteella tensidien vaikutuskohde näyttäisi olevan oomykeetin solukalvo, ja niiden teho on lähinnä ennaltaehkäisevä (Kim et al. 2000). Tensidien käyttö soveltuu hyvin vesiviljelyyn, jossa ne voivat antaa täydellisen suojan Phytophthora -suvun patogeenejä vastaan. Tensidit kuitenkin pienentävät käsiteltyjen kasvien biomassaa. Myös opportunististen bakteerien kasvu saattaa aiheuttaa ongelmia (Nielsen et al 2006). Pelto-olosuhteissa, tensidejä voidaan käyttää parhaiten infektioalueen rajaamiseen tappamalla valumavesien parveiluitiöt. Tappavia pitoisuuksia pienemmät tensidi -pitoisuudet saattavat myös vaikuttaa veden pintajännitykseen, jolloin parveiluitiöt eivät välttämättä pääse kulkeutumaan yhtä pitkälle valumavesiä pitkin. Saponiinin ja rhamnolipidien käyttö soveltuu pelto-olosuhteita paremmin vesiviljelyyn, etenkin parveiluitiöiden avulla leviävien patogeenien kontrolloinnissa. Tensidien teho on parhaimmillaan, jos kasvit käsitellään juuri ennen tautialtistusta (Kim et al. 2000). Käytännön tilanteessa tensidikäsittelyn pitäisi olla jatkuvaa, joka on helpoiten toteutettavissa vesiviljelysysteemissä. Tensidejä voitaisiin käyttää myrkyttömänä ja tehokkaana vaihtoehtona etridiazole tai propamokarbi torjunta-aineille, sillä näillä kolmella on sama vaikutusmekanismi Voihappo Voihapolla ei ole antifungaalista potentiaalia in vitro, mutta lisää kasvien systeemistä vastustuskykyä patogeeneille (Jakab et al. 2001, Andreu et al. 2006). Voihappo ei kuitenkaan tapa tai hävitä patogeenejä maaperästä vaan ainoastaan lisää kasvin vastustuskykyä patogeenejä vastaan (Sunwoo et al. 1996) Seuralaiskasvit Eteerisiä antifungaalisia öljyjä tuottavia kasveja on useita (Bi et al 2012). Näitä voitaisiin mahdollisesti käyttää seuralaiskasvina mansikan vierellä. Monet näistä, ovat kuitenkin lämpimämmän ilmaston lajeja kuten kaneli, neilikka sekä niiden lähilajit. Ei myöskään ole varmaa että seuralaislaji tuottaisi maaperään tarvittavaa määrää antifungaalista ainetta. Suomen lajistosta 20

22 löytyy useita saponiineja tuottavia kasvilajeja kuten kauravehnä. Tätä voitaisiin käyttää lähinnä parveiluitiöiden leviämisen kontrollointiin. Vuoroviljely punamädän torjuntakeinona on tehoton, koska punamädän lepoitiöt voivat pysyä elinkykyisinä pitkiä aikoja ilman isäntäkasvia (Newton et al. 2010). Vuoroviljelyssä voitaisiin käyttää esimerkiksi saponiineja tuottavia kasveja Maaperän ph Vesiviljelysysteemissä liuoksen ph vaikuttaa parveiluitiöiden selviytymiseen. Optimi ph vaihtelee lajikohtaisesti (Kong et al. 2009), mutta ph:n muokkaaminen esimerkiksi hiilidioksidilla on tehokas keino parveiluitiöitä vastaan. Tämä kuitenkin soveltuu lähinnä patogeeneille, joiden lepoitiövaihe on lyhyempi, kuin punamädässä. Maaperän ph on myös huomioitava torjunta-aineiden tehoa arvioitaessa. Esimerkiksi symoksaniilin teho heikkenee, kun maaperän happamuus ylittää arvon ph 7 (Leroux 1994). Vertailuna maaperän optimi happamuus mansikan viljelyyn on 6-6, Biologinen torjunta ja maaperäymppäys Biologinen torjunta perustuu mikrobikantoihin, joilla on antifungaalisia ominaisuuksia. Esimerkkinä Trichoderma harzianum -sieni, joka tuottaa β-1,3-glukanaasia (Lorito et al. 1994). Koska Phytophthora -suvun sienten soluseinä koostuu pääasiassa glukaaneista, selluloosasta sekä pienestä määrästä kitiinistä, on tämä varteenotettava vaihtoehto torjunnan suunnittelussa (Bartnicki- Garcia 1968). β-1,3-glukanaasi pitoisuudella on havaittu olevan merkitystä patogeenien torjunnassa. Esimerkiksi fosetyyli-alumiini- ja voihappo- käsitellyissä perunoissa havaittiin kohonneet β-1,3- glukanaasia pitoisuuksia (Andreu et al 2006). Erityisesti Trichoderma asperellum kanta T34 on tehokas P. capsici patogeenin torjunnassa, kuitenkin lähinnä ennaltaehkäisevänä hoitona (Segarra et al. 2013). Maaperään voidaan lisätä, joko pelkkää β-1,3-glukanaasia tai elävää Trichoderma -suvun sientä. Elävän sienen lisäämisen etu on, että glukanaasin lisäksi nämä tuottavat kitinaaseja joten näiden lisääminen maaperään antaa suojaa myös muilta maaperän patogeeneiltä. Solukalvoa ja soluseinää hajottavan torjunta-aineen yhteiskäyttö tukevat toisiaan. Tätä ei ole testattu Phytophthora -suvun lajeilla, mutta näillä entsyymeillä on havaittu olevan toisiaan tukeva vaikutus (Lorito et al 1996). Maaperän käsitteleminen Trichoderma harzianum -sienillä yhdessä maaperän solarisaation kanssa vähentää selvästi P. cactorum -patogeenin määrää maaperässä. Solarisaation on 21

23 myös havaittu lisäävän Trichoderma harzianum määrää maaperässä (Porras et al. 2007). Vaikka patogeeni saadaan hävitettyä alle detektiorajan, se kuitenkin ilmenee seuraavana vuonna, joten P. cactorum -patogeenin lepoitiöt todennäköistä selviävät käsittelystä. Myös maaperäbakteerien ymppääminen maaperään pienentää patogeenien P. cactorum ja P. fragariae määriä maaperässä. Vaste on samaa luokkaa kuin mitä Fosetyyli-Al käsittelyllä (Anandhakumar & Zeller 2008). Pseudomonas fluorescens -bakteerin lisääminen maaperään pienentää P. cactorum kystien itämistä (Agusti et al. 2011). Mikrobien ymppääminen maaperään ainoastaan pienentää infektioriskiä eikä tapa kaikkia P. fragariae patogeenejä maaperästä, joten tämä keino yksistään on riittämätön punamädän hävittämiseen. Toisenlainen biologisen torjunnan muoto on biofumigaatio. Tässä menetelmässä maaperään levitetään Brassica -sukuun kuuluvien lajien kuten kaalin tai rikkasinapin siemeniä, jonka jälkeen maaperä peitetään kalvolla (McGarath & Menasha 2013; Omirou et al. 2011). Menetelmä perustuu Brassiacacea -heimon kasvien vapauttamiin isotiosyanaatteihin, jotka ovat monille organismeille toksisia (Omirou et al. 2011). Menetelmä sopii nykyisellään patogeenin kontrollointiin mutta ei sen hävittämiseen. 4 YHTEENVETO Tässä kirjallisuusselvityksessä oli tarkoitus selvittää menetelmiä, joilla punamädän leviämistä voitaisiin ennaltaehkäistä, hallita sekä etenkin selvittää menetelmiä, joilla punamätä saataisiin hävitettyä saastuneilta pelloilta. Parhaimmat tunnetut menetelmät saastuneen maaperän puhdistamiseen ovat tiettyjen kemiallisten torjunta-aineiden yhdistelmät, maaperän sterilointi lämmöllä, tensidit sekä biologiset torjuntakeinot, kuten eteeriset öljyt tai glukanaasi -aktiiviset sienet. Kirjallisuuden tulokset eri menetelmien tehokkuuksista eivät ole suoraan verrannollisia punamädän torjuntaan, sillä suurin osa Phytophthora -suvun torjuntaa käsittelevistä artikkeleista käsitteli P. fragariae -lajin lähilajeja (esimerkiksi P. infestans, P. capsici). Näiden patogeenien herkkyys torjunta-aineita vastaan voi poiketa P. fragariae patogeenin herkkyydestä. Menetelmien tehon arvioiminen pelkästään kirjallisuuden perusteella jättää suuria epävarmuustekijöitä, eikä siitä saatuja tuloksia voida käyttää ilman kokeellisia tuloksia. 22