det finns få senaste publikationer om användningen av antibiotika på grödor och de som existerar citerar ofta granskningshandlingar som hänvisar till tidigare källor. Litteratur som beskriver samtida användning av antibiotika på växter är vanligtvis begränsad till den för förlängningslitteratur (https://extension.psu.edu/pear-disease-fire-blight) eller rapporterar oro över utvecklingen av antibiotikaresistens i populationer av växtpatogener (Sundin och Wang 2018; Farf Jacobn et al. 2014). Undantag från detta är två nya papper från Kina som ger viss insikt i antibiotika som rekommenderas av förlängningstjänster i landet (Zhang et al. 2017; Wan et al. 2019). Dessa papper använder information som härrör från växtkliniker i Kina och föreslår att antibiotika förekommer mellan 2,5 och 4,5% av rekommendationerna.

uppgifterna som genereras genom Plantwise-klinikerna är unika eftersom de kommer från jordbruksrådgivare på gräsrotsnivå, varav de flesta är anställda av jordbruksministerierna. Till skillnad från uppgifter om försäljning av bekämpningsmedel ger informationen en inblick i kunskapen om jordbruksrådgivarna och vilka förvaltningsalternativ som rutinmässigt ges till småskaliga jordbrukare i låg-och medelinkomstländer (LMIC). Datamängden är omfattande och omfattar 32 länder och över 400 000 rekommendationer. Försiktighet måste iakttas när man drar slutsatser om jordbrukarnas antibiotikaanvändning, eftersom POMS-databasen innehåller rekommendationer till jordbrukare och inte nödvändigtvis återspeglar jordbrukarnas beteende. Det har inte gjorts något försök i denna studie att bedöma vilken nivå av rekommendationer som antas av bönderna, även om tidigare studier i Plantwise tyder på att andelen antagande av råd från jordbrukare som deltar i kliniker, särskilt av kemiska kontrollåtgärder, är höga (Silvestri et al. 2019). Trots denna varning verkar dessa data indikera att användningen av antibiotika i växtproduktionen är mer omfattande än de flesta av litteraturen skulle föreslå. Med tanke på bristen på andra informationskällor, särskilt från LMICs, tror vi att Plantwise POMS-databasen är en viktig resurs för att bedöma nivån på antibiotikaanvändning i länder där den inte övervakas och reglerna är antingen minimala eller inte verkställda.

omfattning av antibiotikaanvändning

beräkningar av global antibiotikaanvändning i grödor baseras nästan uteslutande på data som erhållits från USA mot brandskada orsakad av Erwinia amylovora på äpple och päron (Gusberti et al. 2015; McManus 2014; Vidaver 2002; McManus och Stockwell 2000). Denna litteratur tyder på att mängden antibiotika som används för grödor i USA är relativt låg jämfört med de kvantiteter som används i boskap och vattenbruk, med uppskattningar från 0,26% till 0,5% av den totala jordbruksantibiotikakonsumtionen (McManus et al. 2002; McManus 2014). Detta har lett till att författare drar slutsatsen att begränsning av antibiotikaanvändning på grödor inte skulle leda till en stor minskning av världsanvändningen (FAO och WHO 2019a). Bristen på övervakningsprogram, i många länder, i kombination med bristen på ansökningsregister, frustrerar dock alla försök att uppskatta de verkliga mängderna antibiotika som tillämpas. Där fördjupade studier har genomförts kan resultaten vara överraskande. I Costa Rica har det föreslagits att mängderna tetracyklin och gentamicin som används i på grödor kan vara 200-700 gånger de kvantiteter som används i humanmedicin (Rodr sackaros 2008).

under hela denna studie delas data in i regionerna baserat på WHO-klassificeringssystemet och länder identifieras inte individuellt för att skydda nationell identitet, samtidigt som de ger viss inblick i användningen av antibiotika. Det finns inte bara en extrem variation mellan regionerna, vilket framgår av de presenterade resultaten (Afrika utan användning alls och SEA med nästan 2, 5% av alla rekommendationer som innehåller ett antibiotikum), men det finns en enorm variation i mängden antibiotika som används av olika länder inom regionerna.data avslöjas inte. De regionala och nationella skillnaderna i antibiotikarekommendationer kan bero på pris, lagstiftning, produkttillgänglighet, odlingssystem, agronomiska rådgivares kunskap eller arten av de patogener som är problem. Det kan bara spekuleras i vilken kombination av dessa faktorer som orsakar skillnaden i antibiotikaanvändning.

Sundin och Wang (2018) föreslår att antibiotika inte används mer på grund av kostnaden, men det verkar inte vara fallet eftersom bulkkostnaderna för tetracyklin och streptomycin är tillgängliga på $10 respektive $1 per kilo, ett liknande pris som kopparoxiklorid (Alibaba.com pris korrekt från och med 2019). Det är dock intressant att notera att inom datamängden finns inga antibiotika rekommenderade i de afrikanska länderna.

bakteriella patogener finns över hela världen och på alla grödor. Med tanke på de olika grödor och beskärningssystem som används över den afrikanska kontinenten anses det osannolikt att de typer av patogener som påträffas i Afrika skiljer sig tillräckligt från resten av världen. I många LMIC, inklusive de i Afrika, är antibiotika fritt tillgängliga genom oreglerade försörjningskedjor och försäljning över disk. Det är därför osannolikt att skillnaden i antibiotikaanvändning i Afrika jämfört med andra regioner i världen beror på deras otillgänglighet. Detta skulle indikera att någon annan faktor(er) förhindrar (eller begränsar) antibiotikaanvändning i denna region. I Kina är användningen av antibiotika i växtproduktionen högre än den som registreras i våra data (Zhang et al. 2017). Av rekommendationerna från kooperativa baserade förlängningsarbetare innehöll 4,5% av dem ett antibiotikum (Zhang et al. 2017). Användningen av antibiotika på grödor i Kina drivs åtminstone delvis av statliga subventioner som syftar till att främja deras användning (Zhang et al. 2017).

vilka grödor används antibiotika på ?

inom data dominerar ris de grödor som antibiotika rekommenderas på och det är inte möjligt att avgöra om det beror på grödans natur eller de länder där den odlas. Övervägande av antibiotikainnehållande rekommendationer om ris i havet dominerar de regionala skillnaderna inom data. I SEA verkade 7,4% av rekommendationerna för ris innehålla ett antibiotikum och under några år var detta nästan 10%. När ris avlägsnas från beräkningarna andelen rekommendationer som innehåller ett antibiotikum i SEA reducerades till en mycket mer blygsam 0,6%. Den näst största konsumenten av antibiotika är Amerika med 1,62% av alla rekommendationer som innehåller ett antibiotikum, trots att inget ris förekommer i POMS-data. Det verkar som om antibiotikaanvändning på ris i havet av någon anledning är produktiv i förhållande till andra risodlingsområden och andra grödor. Forskare i ett havsland hävdar dock att användningen av antibiotika på ris är relativt liten och är dvärgad av den som används på prydnadsgrödor för religiösa ändamål. Återstoden av tetracyklin var tydligt att se på en ros vid ett nyligen besök i regionen av huvudförfattaren (Fig. 2).

vilka antibiotika används?

de 18 handelsnamnen för antibiotiska produkter inom POMS-datasetet är bara en bråkdel av det som är tillgängligt för att behandla grödosjukdomar i många delar av världen (särskilt i WP-regionen). Av de elva antibiotika som ingår i uppgifterna anses 6 av dem (streptomycin, tetracyklin, oxytetracyklin, gentamicin, cefadroxil, amoxicillin) vara kritiskt viktiga antimikrobiella medel för humanmedicin enligt WHO: s definition (Världshälsoorganisationen 2019). De andra antibiotika (oxolinsyra, kasugamycin, ningnanmycin, validamycin och aureofungin) är begränsade till användning i jordbruksmiljöer mot bakteriella och i vissa fall svampsjukdomar.

regionala skillnader

våra resultat bekräftar andras, vilket indikerar att streptomycin är det vanligaste antibiotikumet på grödor (McManus 2014; Zhang et al. 2017) med tetracyklin och kasugamycin i andra och tredje position. Intressant nog visas antibiotikumet zhongshengmycin inte i våra data, trots att det är det näst mest rekommenderade antibiotikumet i kinesiska växtkliniker (över en fjärdedel av antibiotikarekommendationerna) (Zhang et al. 2017).

Kasugamycin användes allmänt i alla regioner, men användningen av andra antibiotika visar betydande regional variation med sex av de 11 antibiotika som endast förekommer i en region. Trots det stora antalet poster från SEA utgör endast 3 antibiotika huvuddelen av data (99%), nämligen kasugamycin, streptomycin och tetracyklin. Nästan alla kasugamycin som användes i SEA var på ris (endast 14% på icke-risgrödor) och ändå var kasugamycin det antibiotikum som valts i Amerika (72% av alla poster som innehåller ett antibiotikum), men det finns inga register över ris som kommer till kliniker i data från Amerika.

andra antibiotika visar liknande regionala begränsningar, till exempel oxolinsyra användes i WP (35% av alla antibiotikarekommendationer), men ingen annanstans, på samma sätt i SEA 38% av rekommendationerna innehåller tetracyklin, men detta antibiotikum visas bara vid tre tillfällen utanför denna region. Vi spekulerar faktiskt i att register över” tetracyklin ”i områden utanför havet faktiskt är en förkortning av”oxytetracyklin”.

det anses osannolikt att den regionala variationen i antibiotika beror på deras specificitet mot bakteriesjukdomarna i regionen. Resistens mot ett antibiotikum kan dock driva några av skillnaderna, eftersom jordbrukare vänder sig till alternativ när produkter blir ineffektiva (Manulis et al. 1999; Goodman 1980). Alternativt kan regionala skillnader bero på tillverkarens första urval, produktionsanläggningar och marknadsföring. Den enorma variationen (storleksordningar) i användningen av antibiotika mellan liknande länder som gränsar till varandra (data visas inte) är intressant i sig, men det tvivlar också på legitimiteten att extrapolera antibiotikaanvändning från ett land till ett annat (Van Boeckel et al. 2015).

vilka problem rekommenderas antibiotika mot?

antibiotika används vanligtvis mot bakteriella patogener i både medicinska och veterinära miljöer. Baserat på den skriftliga diagnosen var cirka 60% av diagnoserna mot en namngiven bakterie eller en bakteriesjukdom (64% när de baserades på kryssrutor). Det är rimligt att anta att användningen av antibiotika i de flesta av dessa fall skulle ha varit till nytta för grödans hälsa, men i 6% av fallen, där diagnosen var ”bakteriell vild”, skulle en spray antibiotikabehandling inte ha haft någon effekt.

den näst största kategorin av organismer där antibiotika rekommenderades var mot insekter och / eller kvalster 12% (18% baserat på kryssrutor). Detta är förvånande eftersom antibiotika inte har någon aktivitet mot Leddjur. Användningen av antibiotika mot insekter och kvalster är särskilt utbredd i havet, vilket stod för över 90% av antibiotikarekommendationerna mot denna grupp. Förutom antibakteriella effekter har vissa antibiotika inklusive streptomycin, kasugamycin, aureofungin, ningnanmycin, oxolinsyra och validamycin aktivitet mot andra patogengrupper inklusive svampar (Vallad et al. 2010; Lee et al. 2005), vattenformar (Tso och Jeffrey 1956) och virus (han et al. 2014).

antibiotika rekommenderades för att hantera svampproblem i alla fyra regionerna, men praxis var vanligast i EM-och HAVSREGIONERNA där 33% och 17% av register som innehöll ett antibiotikum var mot svampmål respektive. Det är inte möjligt att bestämma i vilken utsträckning jordbruksrådgivare är medvetna om den antifungala aktiviteten hos vissa antibiotika, men det finns bevis från data som tyder på medvetenhet för åtminstone vissa patogen/grödkombinationer. Ett exempel på detta var användningen av aureofungin för Ganoderma (svamppatogen) kontroll i kokosnöt. Detta antibiotikum har antimykotisk aktivitet och är en etablerad förvaltningspraxis för denna sjukdom (Kandan et al. 2010). I SEA var alla utom två av skivorna med aureofungin för Ganoderma management.

Kasugamycin är ett jordbruksantibiotikum som ursprungligen utvecklades för användning i ris med verkan mot svampsjukdomen, risblast (Mangnaporthe oryzae). I SEA, när kasugamycin rekommenderades mot ett svampproblem var det nästan uteslutande mot risblast, medan detta antibiotikum inte rekommenderades mot svampsjukdomar i ris i någon annan region. Streptomycin och tetracyklin rekommenderades också mot risblästring i havet trots att de inte hade någon effekt på denna sjukdom, vilket kanske pekade på ett missförstånd om egenskaperna hos dessa två antibiotika.

det är en vanlig missuppfattning inom humanmedicin att antibiotika kan döda virus (Jordanien 2014), men det verkar inte översättas till rekommendationer som rör växtproduktion. Baserat på kryssrutor, 4.4% av alla poster i hela datamängden (inte bara de för vilka ett antibiotikum har rekommenderats) är enbart för en virussjukdom, Medan av de poster som innehåller ett antibiotikum i rekommendationen endast 0,54% anses vara orsakade av ett virus. Intressant har antibiotikumet ningnanmycin i experimentella studier visat viss antiviral aktivitet (Han et al. 2014). Men i våra data var ningnanmycin begränsad till relativt få register i havsregionen och ingen av dessa var emot virusproblem. Det är uppenbart att antibiotika i vissa fall används effektivt mot icke-bakteriella mål men deras slösiga användning kan leda till slutsatsen att jordbruksrådgivare inte känner till deras begränsade aktivitetsspektrum. Det observerades emellertid att rekommendationerna i många fall, särskilt i SEA, var identiska oavsett diagnos. Vi spekulerar i att jordbruksrådgivarna i SEA rutinmässigt kombinerar en insekticid med en fungicid och ett antibiotikum i en enda applikation för att hantera den aktuella frågan och för att förhindra/kontrollera andra problem som ännu inte finns eller bor på en låg nivå.

utvecklingsstadium svårighetsgrad och område som behandlats med antibiotika

Plantwise-programmets fokus är att hjälpa rådgivarna till småbrukare och detta var verkligen fallet eftersom den Tomtstorlek som rekommendationerna hänvisar till hade en medianstorlek på 0,6 Ha. Medelområdet Citeras inte eftersom det är potentiellt vilseledande på grund av vad som verkar vara felplacerade decimaler på plantwise-formerna. Antibiotika appliceras på grödor halvvägs genom sin produktion som de allra flesta antibiotika applikationer var på grödor som var i ”mellanliggande” stadium av tillväxt och applicerades på ”blad” av växterna. Mindre än 5% av posterna relaterade till behandling av plantor. Intressant var det fem poster som rekommenderade användning av antibiotika efter skörden, vilket uppenbarligen väcker oro över resthalter för konsumenterna. När man beaktar svårighetsgraden av attacken indikerade 96% av posterna att det diagnostiserade problemet påverkade en fjärdedel eller mindre av grödstativet vilket indikerar att antibiotika används innan problemet har blivit allmänt etablerat.

doser av antibiotika

koncentrationen av antibiotikum som appliceras och den faktiska dosen som tas emot av bladen beror på mängden vatten som används för att späda koncentratet, eftersom avrinning snart kommer att uppnås om grödan var ung eller om sprayvolymen var för hög. Detta skulle emellertid inte påverka den totala mängden antibiotikum som sprutas in i miljön. För att uppskatta mängden antibiotika som appliceras är det användbart att välja en gröda och region och undersöka mer detaljerat hur mycket produkt som appliceras. I havsregionen innehöll 7,4% av alla rekommendationer om ris ett antibiotikum. Plantomycin (det mest rekommenderade antibiotikumet i regionen) är en blandning av streptomycin och tetracyklin. På grundval av denna beräkning antogs att den rekommenderade räntan tillämpades på 7.4% av hela risodlingsområdet i regionen (beräknas överstiga 75 miljoner Ha (http://ricestat.irri.org:8080/wrsv3/entrypoint.htm). Om så var fallet skulle en enda ansökan representera över 63 ton streptomycin och 7 ton tetracyklin. Detta kan mycket väl vara en underskattning eftersom tillverkarens rekommenderade dos ofta fördubblas av jordbruksrådgivarna.

dessa data är bara en liten ögonblicksbild av kemiska tillämpningar, och dessa mängder är relativt små jämfört med boskapssektorn, men ändå betydande, särskilt när deras miljö öde beaktas.

vilka andra kontrollmetoder används mot bakteriella växtpatogener?

Till skillnad från den stora arsenalen av kemikalier som är aktiva mot svampar och vattenformar (85 i hela datasetet) finns det relativt få kemikalier representerade som är effektiva för att minska bakteriesjukdomar. Vissa fungicider som Mancozeb har begränsad verkan mot bakteriesjukdomar och det finns specialiserade bakteriedödande föreningar som Bronopol och Bismerthiazol, men baserat på våra data används dessa inte i stor utsträckning. Bismerthiazol är ofta blandas med antibiotika, är det faktiskt finns 6 produkter är kommersiellt tillgängliga i Vietnam som består av Bismerthiazol blandas med antibiotika (Noghiệp bộ nông och phát triển nông thôn 2016).

våra data tyder på att den överlägset mest använda kemikalien mot bakteriesjukdomar är kopparsalter. I hela datamängden över 13% av poster som har kryssrutan ”bakteriell” kryssad har ordet ”koppar” i rekommendationen. Detta är dock en betydande underskattning av kopparbaserade produkter eftersom många rekommenderas endast med handelsnamn eller som”Bordeaux-blandning”. Andelen poster som innehåller ett antibiotikum och ordet ”koppar” är 21% (igen en underskattning). Det är vanligt att kopparsalter att vara preblended med antibiotika och i Vietnam ensam det finns över 9 produkter (som inte är representerade i ÅTGÄRDSPROGRAMMEN dataset) som är antibakteriella kemikalier som består av en blandning av antibiotika och kopparsalter (Noghiệp bộ nông och phát triển nông thôn 2016).

kopparsalter är en mycket allmänt använd aktiv ingrediens, populär hos jordbruksrådgivare eftersom de är allmänt tillgängliga och aktiva mot svamp -, vattenmögel-och bakteriesjukdomar. Dessa antimikrobiella egenskaper gör det till ett populärt val bland jordbruksrådgivare, särskilt om de inte kan göra en definitiv diagnos, eftersom en kopparinnehållande produkt kommer att ha en fördelaktig effekt mot alla dessa klasser av patogen.

spridning av antibiotikaresistens mot animaliska och humana patogener

det finns stor oro över användningen av antibiotika i jordbruket på grund av potentialen för resistens att spridas till medicinskt viktiga bakterier. Det mesta av oron har baserats på användningen av antibiotika i djurhållning och användningen inom växtproduktionen har i stort sett inte kommenterats, möjligen för att användningen anses vara mycket låg i jämförelse med de kvantiteter som används i boskap, eller för att det medicinska samfundet inte kände till deras användning i detta avseende. Reglerna för antibiotikaanvändning på växter skiljer sig mycket mellan länder och regioner. Europeiska unionen och Brasilien godkänner inte antibiotika som aktiva ingredienser i bekämpningsmedel (Donley 2019), medan vissa länder tillåter användning för vissa grödor eller i nödsituationer, andra har ingen lagstiftning om detta ämne alls. Dessutom anser många länder i SEA och WP att användningen av antibiotika i växtproduktionen är ett viktigt sätt att kontrollera patogener samtidigt som miljön skyddas.

det är först nyligen som internationella organ som FAO och som har börjat väcka oro över användningen av antibiotika vid hanteringen av grödosjukdomar. Vid ett nyligen gemensamt möte om bekämpningsmedelshantering rekommenderades att antibiotika som används för människors och djurs hälsa inte bör registreras som bekämpningsmedel (FAO och WHO 2019b). Dessa problem avser antibiotikaanvändning som skapar urvalstryck i en beskärningsmiljö som accelererar spridningen av antibiotikaresistens från jordbakterier till mänskliga patogener. Den fulla utsträckning i vilken antibiotikaanvändning i dessa system accelererar uppkomsten av antibiotikaresistens hos zoonotiska patogener som finns på grödor är emellertid ännu inte bestämd (FAO och WHO 2019c).

det finns dock goda bevis som tyder på att grödor (särskilt de som ätas råa) är ett potentiellt fordon för resistenta bakterier att komma in i människans tarm (Boehme et al. 2004; Hassan et al. 2011; Raphael et al. 2011; Rodr Avsugningar et al. 2006; Ruimy et al. 2010; Schwaiger et al. 2011; Walia et al. 2013). Vissa författare föreslår även att dessa resistenta bakterier kan vara en källa till genetiskt material för lateral genöverföring efter intag, vilket ger upphov till antibiotikaresistenta patogener i tarmen (Bezanson et al. 2008).

en unik aspekt av antibiotikaanvändning på grödor är att de rutinmässigt blandas med andra jordbrukskemikalier. Denna användning har lett till oro över interaktioner som kan främja korsresistens eller samval för antibiotikaresistens. En studie visade att bakterier utvecklar antibiotikaresistens upp till 100 000 gånger snabbare när de utsätts för vissa herbicider/antibiotikablandningar i förhållande till exponering för antibiotika ensam (Kurenbach et al. 2018). Förblandade eller blandningar på gården av antibiotika och kopparsalter ger på samma sätt anledning till oro eftersom jordbakteriesamhällen från jord förorenad med koppar har rapporterats vara betydligt mer toleranta mot vankomycin och tetracyklin än kontrolljordbakteriesamhällen (Pal et al. 2015). Dessutom är bakterier som hyser gener som ger resistens mot vissa metalljoner inklusive koppar signifikant mer benägna att också ha gener för antibiotikaresistens jämfört med bakterier utan metallresistensgener (Pal et al. 2015). Trots de relativt låga mängder antibiotika som används i växtproduktion utgör deras användning i kombination med andra växtproduktionsprodukter en potentiellt viktig riskfaktor för urval och spridning av resistenta mikroorganismer och gener från växter till människor och djur.

de som förespråkar användningen av antibiotika för att kontrollera växtsjukdomar påpekar att det inte finns några bevisade bevis på att resistens har spridit sig från växtpatogena bakterier till mänskliga eller djurpatogener trots över 50 års kontinuerlig användning. Faktum är att en studie rapporterar att andelen antibiotikaresistenta bakterier var större i en fruktträdgård som inte hade sprutats med antibiotika jämfört med en som hade fått regelbundna antibiotikasprayer (Yashiro och McManus 2012).