stringtranslate.com

Болезни растений

Жизненный цикл возбудителя черной гнили - грамотрицательной бактерии Xanthomonas Campestris Pathovar Campestris

Болезни растений – это заболевания растений , вызываемые возбудителями (инфекционными организмами) и условиями окружающей среды (физиологическими факторами). [1] К организмам, вызывающим инфекционные заболевания, относятся грибы , оомицеты , бактерии , вирусы , вироиды , вирусоподобные организмы, фитоплазмы , простейшие , нематоды и паразитические растения . [2] Не включены эктопаразиты, такие как насекомые , клещи , позвоночные животные и другие вредители, которые влияют на здоровье растений , поедая ткани растений и вызывая повреждения, которые могут привести к проникновению патогенов растений. Наука, изучающая болезни растений, называется патологией растений .

Фитопатогены

Грибы

Мучнистая роса — биотрофный гриб аскомицет .

Большинство фитопатогенных грибов — аскомицеты или базидиомицеты . Они размножаются как половым , так и бесполым путем путем производства спор и других структур. Споры могут распространяться на большие расстояния по воздуху или воде или переноситься через почву. Многие почвенные грибы способны жить сапротрофно , проводя часть своего жизненного цикла в почве . Это факультативные сапротрофы.

Грибковые заболевания можно контролировать с помощью фунгицидов и других методов ведения сельского хозяйства. Однако часто возникают новые расы грибов , устойчивые к различным фунгицидам.

Биотрофные грибковые патогены колонизируют живые ткани растений и получают питательные вещества из живых клеток-хозяев. Некротрофные грибковые патогены заражают и убивают ткани хозяина и извлекают питательные вещества из мертвых клеток хозяина. [3]

К значимым грибковым патогенам растений относятся:

Аскомицеты

Базидиомицеты

Ржавчина листьев пшеницы, вызываемая базидиомицетом Puccinia tricicina.

Грибоподобные организмы

Оомицеты

Оомицеты — грибоподобные организмы семейства Stramenopiles . [9] К ним относятся некоторые из наиболее разрушительных патогенов растений, такие как возбудители фитофтороза картофеля, [9] корневой гнили , [10] и внезапной гибели дуба . [11] [12]

Несмотря на то, что оомицеты не являются тесно связанными с грибами, они разработали схожие стратегии заражения, используя эффекторные белки для отключения защиты растения. [13]

Фитомиксея

Некоторые слизевики Phytomyxea вызывают серьезные заболевания, в том числе килу у капусты и ее родственников и мучнистую паршу на картофеле. Их вызывают виды Plasmodiophora и Spongospora соответственно. [14]

Бактерии

Заболевание корончатого желчного пузыря, вызываемое Agrobacterium

Большинство бактерий , связанных с растениями, являются сапротрофами и не приносят вреда самому растению. Однако небольшое количество, около 100 известных видов, вызывают заболевания, особенно в субтропических и тропических регионах мира. [15] [ нужна страница ]

Большинство фитопатогенных бактерий представляют собой бациллы . Эрвиния использует ферменты, разрушающие клеточную стенку, чтобы вызвать мягкую гниль . Агробактерии изменяют уровень ауксинов , вызывая опухоли с помощью фитогормонов.

К значимым бактериальным патогенам растений относятся:

Молликуты

Vitis vinifera с инфекцией Ca. Phytoplasma vitis.

Фитоплазмы и спироплазмы — облигатные внутриклеточные паразиты , бактерии, лишенные клеточных стенок и, как и микоплазмы , являющиеся патогенами человека, относятся к классу Mollicutes . Их клетки чрезвычайно малы, от 1 до 2 микрометров в поперечнике. Они, как правило, имеют небольшие геномы (примерно от 0,5 до 2 МБ). Они обычно передаются цикадками (цикаделлидами) и листоблошками , которые являются насекомыми-переносчиками, высасывающими сок. Они вводят бактерии во флоэму растения, где они размножаются. [19]

Вирус табачной мозаики

Вирусы

Многие вирусы растений вызывают лишь потерю урожая . Следовательно, пытаться контролировать их экономически нецелесообразно, за исключением случаев, когда они заражают многолетние виды, например фруктовые деревья. [ нужна цитата ]

Большинство вирусов растений имеют небольшие геномы с одноцепочечной РНК . Некоторые также имеют двухцепочечную РНК или одно- или двухцепочечную ДНК . Они могут кодировать только три или четыре белка : репликазу , белок оболочки, белок перемещения, облегчающий перемещение клетки к клетке через плазмодесмы , а иногда и белок, обеспечивающий передачу вектором. [ нужна цитата ]

Вирусы растений обычно передаются переносчиками , но также возможна механическая передача и передача через семена. Переносчиками часто являются насекомые, такие как тля ; другие — грибы , нематоды и простейшие . Во многих случаях насекомое и вирус специфичны для передачи вируса, например, свекольная цикадка , которая передает вирус курчавой верхушки , вызывающий заболевание у некоторых сельскохозяйственных культур. [20]

Нематоды

Галлы корневых нематод

Некоторые нематоды паразитируют на корнях растений . Они представляют собой проблему в тропических и субтропических регионах. Картофельные нематоды ( Globodera pallida и G. rostochiensis ) широко распространены в Европе и Америке, ежегодно нанося ущерб Европе на сумму 300 миллионов долларов . У корневых нематод довольно широкий круг хозяев, они паразитируют в корневых системах растений и, таким образом, напрямую влияют на поглощение воды и питательных веществ, необходимых для нормального роста и размножения растений, [21] тогда как цистообразующие нематоды, как правило, способны инфицировать лишь несколько видов. Нематоды способны вызывать радикальные изменения в клетках корня, чтобы облегчить им образ жизни. [22]

Простейшие

Некоторые болезни растений вызываются простейшими , такими как Phytomonas , кинетопластид . [23] Они передаются в виде прочных зооспор , которые могут сохраняться в почве в состоянии покоя в течение многих лет. Кроме того, они могут передавать вирусы растений . Когда подвижные зооспоры вступают в контакт с корневыми волосками, они образуют плазмодий , который проникает в корни . [ нужна цитата ]

Физиологические нарушения растений

Некоторые абиотические расстройства можно спутать с расстройствами, вызванными патогенами. Абиотические причины включают естественные процессы, такие как засуха , мороз , снег и град ; наводнения и плохой дренаж; дефицит питательных веществ ; отложение минеральных солей, таких как хлорид натрия и гипс ; обветривание и разрушение штормами; и лесные пожары . [24]

Листья орхидеи при вирусных инфекциях

Эпидемии

Растения подвержены эпидемиям болезней.

Портовая и пограничная инспекция и карантин

Попадание вредных неместных организмов в загородный фургон можно сократить путем контроля за движением людей (например, Австралийской службой карантина и инспекции ). Глобальная торговля предоставляет беспрецедентные возможности для интродукции вредителей растений. [McC 1] В Соединенных Штатах даже для того, чтобы получить более точную оценку количества таких внедрений, потребуется существенное увеличение количества проверок. [McC 2] В Австралии аналогичный недостаток понимания имеет другое происхождение: портовые инспекции не очень полезны, поскольку инспекторы слишком мало знают о таксономии. Часто встречаются вредители, которых австралийское правительство считает вредными и следует держать за пределами страны, но которые имеют близких таксономических родственников, что запутывает проблему. [ДН 1]

Рентгеновское и электронно-лучевое /электронное облучение пищевых продуктов было опробовано в качестве карантинной обработки фруктовых товаров , происходящих с Гавайских островов . FDA США ( Управление по контролю за продуктами и лекарствами ), APHIS Министерства сельского хозяйства США ( Служба инспекции здоровья животных и растений ), производители и потребители согласились с результатами - более тщательное уничтожение вредителей и меньшее ухудшение вкуса, чем при термической обработке. [25]

Международная конвенция по защите растений (IPPC) предполагает, что молекулярная диагностика для инспекций будет продолжать совершенствоваться. [26] В период с 2020 по 2030 год МККЗР ожидает, что дальнейшее технологическое совершенствование приведет к снижению затрат и повышению производительности, хотя и не для менее развитых стран , если не изменится финансирование. [26]

Химическая

Многие природные и синтетические соединения можно использовать для борьбы с болезнями растений. Этот метод работает путем прямого уничтожения болезнетворных организмов или сдерживания их распространения; однако было показано, что это имеет слишком широкий эффект, чтобы, как правило, быть полезным для местной экосистемы. С экономической точки зрения все, кроме самых простых натуральных добавок, могут лишить продукт статуса «органического», потенциально снижая ценность урожая.

Биологический

Севооборот является традиционным, а иногда и эффективным средством предотвращения распространения вредителей и болезней, наряду с другими преимуществами. [27]

Другие биологические методы включают инокуляцию. Защиту от заражения Agrobacterium tumefaciens , вызывающего желчные заболевания у многих растений, можно обеспечить, погружая черенки в суспензии Agrobacterium radiobacter перед помещением их в землю для укоренения. [28]

Экономическое влияние

Болезни растений наносят серьезный экономический ущерб фермерам во всем мире. По оценкам, в крупных регионах и многих видах сельскохозяйственных культур болезни обычно снижают урожайность растений на 10% каждый год в более развитых странах, но потери урожая из-за болезней часто превышают 20% в менее развитых странах. По оценкам Продовольственной и сельскохозяйственной организации , вредители и болезни являются причиной около 25% потерь урожая. Чтобы решить эту проблему, необходимы новые методы раннего обнаружения болезней и вредителей, такие как новые датчики, которые обнаруживают запахи растений, а также спектроскопия и биофотоника , которые способны диагностировать здоровье и обмен веществ растений . [29]

По состоянию на 2018 год наиболее дорогостоящими болезнями наиболее производимых сельскохозяйственных культур в мире являются: [30]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ с.  17: «Однако очевидно, что продолжающийся рост глобальной торговли и путешествий предоставит возможности для транспортировки неместных видов в США темпами, беспрецедентными в мировой истории».
  2. ^ с.  17: «Более полная оценка частоты и разнообразия неместных растений, особенно тех, которые занесены в качестве загрязнителей в груз, вероятно, потребует значительного увеличения усилий по проверке со стороны персонала APHIS».
  1. ^ с.  39, таблица 2

Рекомендации

  1. ^ Агриос Г.Н. (1972). Патология растений (3-е изд.). Академическая пресса.
  2. ^ Назаров П.А., Балеев Д.Н., Иванова М.И., Соколова Л.М., Каракозова М.В. (27.10.2020). «Инфекционные болезни растений: этиология, современное состояние, проблемы и перспективы защиты растений». Акта Натурае . 12 (3): 46–59. дои : 10.32607/actanaturae.11026. ПМЦ 7604890 . ПМИД  33173596. 
  3. ^ Ю. Т Дьяков, Глава 0 - Обзор паразитизма, Редакторы: Ю, Т. Дьяков, В. Г. Джавахия, Т. Корпела, Исследования в области растениеводства, комплексной и молекулярной фитопатологии , Elsevier, 2007, страницы 3-17, ISSN 0928-3420, ISBN 9780444521323, https://doi.org/10.1016/B978-044452132-3/50003-1.
  4. ^ Бегероу, Д.; Шефер, AM; Келлнер, Р.; Юрков А.; Кемлер, М.; Обервинклер, Ф.; Бауэр, Р. (2014). «Устилагиномикотина». В Маклафлине, ди-джее; Спатафора, JW (ред.). Микота. Том. VII Часть А. Систематика и эволюция (2-е изд.). Берлин.: Springer-Verlag. стр. 295–329.
  5. ^ Робертс П. (1999). Ризоктониеобразующие грибы . Кью: Королевский ботанический сад. п. 239. ИСБН 1-900347-69-5.
  6. ^ "Соевая ржавчина". Национальный информационный центр по инвазивным видам . 24 февраля 2012 г. Проверено 06 декабря 2020 г.
  7. ^ «Грибы», Лилиан Э. Хокер, 1966, с. 167
  8. ^ Дейли, Джейсон (15 октября 2018 г.). «Этот огромный гриб по массе равен трем синим китам». Смитсоновский институт.com . Смитсоновский институт . Проверено 21 октября 2018 г.
  9. ^ аб Дэвис Н. (9 сентября 2009 г.). «Расшифрован геном возбудителя ирландского картофельного голода». Хаас и др . Институт Броуда Массачусетского технологического института и Гарварда . Проверено 24 июля 2012 г.
  10. ^ Саттон, Джон Клиффорд; Софер, Корали Рашель; Оуэн-Гоинг, Тони Натаниэль; Лю, Вэйчжун; Гродзинский, Бернар; Холл, Джон Кристофер; Бенчимол, Рут Линда (6 января 1990 г.). «Этиология и эпидемиология корневой гнили Pythium гидропонных культур: современные знания и перспективы». Сумма фитопатологии . 32 (4): 307–321. дои : 10.1590/S0100-54052006000400001 . ISSN  0100-5405.
  11. ^ Камун С., Фурзер О., Джонс Дж.Д., Джудельсон Х.С., Али Г.С., Далио Р.Дж. и др. (май 2015 г.). «10 основных патогенов оомицетов в молекулярной патологии растений» (PDF) . Молекулярная патология растений . 16 (4): 413–434. дои : 10.1111/mpp.12190. ПМЦ 6638381 . ПМИД  25178392. 
  12. ^ Грюнвальд, штат Нью-Джерси, Госс EM, Press CM (ноябрь 2008 г.). «Phytophthora ramorum: патоген с чрезвычайно широким кругом хозяев, вызывающий внезапную гибель дубов и гниль раморума на древесных декоративных растениях». Молекулярная патология растений . 9 (6): 729–40. doi :10.1111/J.1364-3703.2008.00500.X. ПМК 6640315 . ПМИД  19019002. 
  13. ^ «Ученые обнаруживают, как смертельные грибковые микробы проникают в клетки-хозяева» . (VBI) в филиалах Технологического института штата Вирджиния . Физорг. 22 июля 2010 года . Проверено 31 июля 2012 г.
  14. ^ Швельм, Арне; Бадштёбер, Юлия; Булман, Саймон; Дезуаньи, Николя; Этемади, Мохаммед; и другие. (2018). «Нет в привычном топ-10: протисты, поражающие растения и водоросли». Молекулярная патология растений . 19 (4): 1029–1044. дои : 10.1111/mpp.12580. ПМЦ 5772912 . ПМИД  29024322. 
  15. ^ Джексон RW, изд. (2009). Патогенные бактерии растений: геномика и молекулярная биология . Кайстер Академик Пресс. ISBN 978-1-904455-37-0.
  16. ^ Буркхолдер WH (октябрь 1948 г.). «Бактерии как патогены растений». Ежегодный обзор микробиологии . 2 (1 том): 389–412. дои : 10.1146/annurev.mi.02.100148.002133. ПМИД  18104350.
  17. ^ An SQ, Potnis N, Dow M, Vorhölter FJ, He YQ, Becker A и др. (октябрь 2019 г.). «Механистическое понимание адаптации хозяина, вирулентности и эпидемиологии фитопатогена Xanthomonas». Обзоры микробиологии FEMS . 44 (1): 1–32. дои : 10.1093/femsre/fuz024 . ПМК 8042644 . ПМИД  31578554. 
  18. ^ «Исследовательская группа раскрывает хитрости патогенов томатов» . Вирджинский технологический институт. 2011.
  19. ^ Гаспарик, Гейл Э. (2010). «Спироплазмы и фитоплазмы: микробы, связанные с растениями-хозяевами». Биологические препараты . 38 (2): 193–203. doi :10.1016/j.biologicals.2009.11.007. PMID  20153217. S2CID  23419581.
  20. ^ Кример Р., Хаббл Х., Льюис А. (май 2005 г.). «Куртовирусная инфекция перца чили в Нью-Мексико». Болезни растений . 89 (5): 480–486. дои : 10.1094/PD-89-0480 . ПМИД  30795425.
  21. ^ Хьюинь Б.Л., Мэтьюз В.К., Элерс Дж.Д., Лукас М.Р., Сантос Дж.Р., Ндеве А. и др. (январь 2016 г.). «Основной QTL, соответствующий локусу Rk устойчивости к галловым нематодам вигны (Vigna unguiculata L. Walp.)». Теоретическая и прикладная генетика . 129 (1): 87–95. дои : 10.1007/s00122-015-2611-0. ПМЦ 4703619 . ПМИД  26450274. 
  22. ^ Дос Сантос Дж. Дж., де Брида А. Л., Жан-Батист MC, Бернарди Д., Вилкен С.Р., Лейте Л.Г., Гарсия Ф.Р. (август 2022 г.). Ли Дж (ред.). «Эффективность Steinernema rarum PAM 25 (Rhabditida: Steinernematidae) против Drosophila suzukii (Diptera: Drosophilidae)». Журнал экономической энтомологии . 115 (4): 967–971. дои : 10.1093/jee/toac010 . ПМИД  35187578.
  23. ^ Янкявичюс Й.В., Итов-Янкявичюс С., Маеда Л.А., Кампанер М., Кончон I и др. (1988). «Ciclo biológico de Phytomonas» [Биологический цикл фитомонад ]. Memórias do Instituto Oswaldo Cruz (на португальском языке). 83 : 601–10. дои : 10.1590/S0074-02761988000500073 . ПМИД  3253512.
  24. ^ Шуцки, RE; Крегг, Б. (2007). «Абиотические заболевания растений: симптомы, признаки и решения. Диагностическое руководство по решению проблем» (PDF) . Факультет садоводства Мичиганского государственного университета . Мичиганский государственный университет. Архивировано из оригинала (PDF) 24 сентября 2015 года . Проверено 10 апреля 2015 г.
  25. ^ Мой Дж. Х., Вонг Л. (2002). «Эффективность и прогресс в использовании радиации для карантинной обработки тропических фруктов — пример на Гавайях». Радиационная физика и химия . Эльзевир Б.В. 63 (3–6): 397–401. Бибкод : 2002RaPC...63..397M. дои : 10.1016/s0969-806x(01)00557-6. ISSN  0969-806X. S2CID  93883640.
  26. ^ ab Международная конвенция по защите растений (IPPC) (2021 г.). Стратегические рамки Международной конвенции по защите растений (МККЗР) на 2020–2030 годы: Защита мировых растительных ресурсов и содействие безопасной торговле . Рим : ФАО ООН ( Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций). стр. VIII + 28.
  27. ^ Дюфур, Рекс (июль 2015 г.). Информационный листок: Севооборот в системах органического земледелия (отчет). Национальный центр соответствующих технологий . Проверено 4 мая 2016 г.
  28. ^ Райдер М.Х., Джонс Д.А. (1 октября 1991 г.). «Биологический контроль над корончатым галлом с использованием штаммов агробактерий К84 и К1026». Функциональная биология растений . 18 (5): 571–579. дои : 10.1071/pp9910571.
  29. ^ Мартинелли Ф., Скаленге Р., Давино С., Панно С., Скудери Г. и др. (январь 2015 г.). «Передовые методы обнаружения болезней растений. Обзор» (PDF) . Агрономия для устойчивого развития . 35 (1): 1–25. дои : 10.1007/s13593-014-0246-1. S2CID  18000844.
  30. ^ Веласкес AC, Castroverde CD, He SY (май 2018 г.). «Борьба с растениями и патогенами в меняющихся климатических условиях». Современная биология . Сотовый пресс . 28 (10): Р619–Р634. дои :10.1016/j.cub.2018.03.054. ПМЦ 5967643 . ПМИД  29787730. 

Внешние ссылки