stringtranslate.com

Синхитриум эндобиотикум

Synchytrium endobioticum — хитридиевый грибок , вызывающий заболевание картофеля , или черную паршу . [1] Он также поражает некоторые другие растения рода Solanum , хотя картофель является единственным возделываемым растением -хозяином .

Систематика

Традиционно Synchytrium endobioticum относят к подроду Mesochytrium , но было высказано предположение, что на основании способа прорастания его следует перенести в подрод Microsynchytrium . Впервые он был идентифицирован и изучен Верой Чарльз . Новозеландский ученый Кэтлин Мейси Кертис также изучала Synchytrium endobioticum для своей докторской диссертации, которая в 1919 году принесла ей признание за новаторское исследование патологии организма. [2]

Существует не менее 18 патотипов грибка, большинство из которых имеют весьма ограниченные ареалы в Центральной Европе. Наиболее широко распространен патотип 1.

Морфология

Как и некоторые другие Chytridiales, Synchytrium endobioticum не образует мицелий . Грибок образует толстостенную структуру, известную как зимний спорангий . Он имеет диаметр 25-75 мкм и содержит 200-300 спор. Спорангии собраны в тонкостенные сорусы . Подвижная стадия жизни, зооспора, имеет диаметр около 0,5 мкм и один задний жгутик .

Жизненный цикл

Весной, при более высокой температуре и влажности, зимующие спорангии прорастают, выпуская подвижные зооспоры , которые заражают подходящие клетки эпидермиса хозяина . В инфицированных клетках развиваются летние спорангии, которые быстро выпускают новые популяции зооспор. Цикл заражения может повторяться до тех пор, пока условия заражения подходят. Инфицированные растительные клетки набухают, делятся и окружают делящиеся зооспоры, в результате чего образуется бородавка.

При определенных стрессовых условиях некоторые пары зооспор сливаются, в результате чего образуется зигота . Зигота, несущая клетки-хозяева, делится, образуя в конечном итоге стенки нового зимнего спорангия. Осенью бородавки сгнивают и распадаются, высвобождая в почву новые толстостенные покоящиеся споры гриба. Диплоидные покоящиеся споры (просори) проходят период покоя и перед прорастанием (вероятно) мейотическое деление и несколько митотических делений, превращаясь в сорус.

Экология

Synchytrium endobioticum — облигатный паразит , поражающий несколько растений рода Solanum . Наиболее благоприятные условия для его развития — теплые температуры (но не более 20 °C) с достаточной влажностью. Зимние спорангии могут оставаться жизнеспособными до 20–30 лет. Он может выживать на глубине 50 см в почве. Было обнаружено, что три различных гриба паразитируют на покоящихся спорангиях.

S. endobioticum происходит из Андского региона Южной Америки и распространен почти по всему миру в районах выращивания картофеля (отсутствует в большей части тропической Африки , на Ближнем Востоке , в большей части Канады , Японии и Австралии ).

Среда

Прохладные и влажные почвы способствуют развитию картофельной бородавчатости. Хотя существуют расхождения в сообщаемых температурах для максимального заражения картофельной бородавчатостью, лето со средней температурой 18 °C или ниже, зима ниже 5 °C и годовое количество осадков 700 мм или более считаются благоприятными для заболевания. [3] pH почвы, по-видимому, не связан с возникновением заболевания; инфекции S. endobioticum были зарегистрированы в почвах с pH в диапазоне от 3,9 до 8,5. [3]

Зимующие спорангии S. endobioticum чрезвычайно устойчивы. Сухие спорангии могут выживать при 100 °C в течение 11–12 часов, [4] компостировании в течение 12 дней при 60–65 °C, пастеризации в течение 90 минут при 70 °C, [5] пищеварительной системе животных, питающихся инфицированными клубнями, а также обработке в 1% формальдегиде и 0,1% хлориде ртути в течение одного часа и трех часов соответственно. [6] Для прорастания спорангиев и распространения зооспор требуется температура почвы не менее 8 °C и вода. [7] Сообщалось, что микроэлементы B, Cu, Zn и Mo вызывают прорастание спорангиев после зимовки. [8]

Управление

Устойчивая природа покоящихся спор, зимующих спорангиев, является основной проблемой в борьбе с болезнью. Было изучено несколько способов контроля, включая химические [9] [10] и биологические [11], но они оказались в значительной степени неэффективными, непрактичными или игнорируемыми. Выращивание устойчивых сортов является наилучшим подходом к управлению. Однако разработка устойчивых сортов осложняется открытием новых патотипов и полигенной природой устойчивости к картофельной бородавке. [12] Несмотря на эти проблемы, были приняты законодательные меры, которые используют использование устойчивых сортов и эффективно ограничили распространение картофельной бородавки. Эти меры обеспечивают разграничение зараженных участков и зон безопасности и утилизацию зараженного картофельного материала. Зоны безопасности — это области, где можно выращивать только устойчивые сорта, и картофель нельзя выращивать на участках, пока не будет продемонстрировано отсутствие спорангиев. Эти законодательные усилия также включают меры, запрещающие торговлю зараженным картофелем и присутствие болезни в производстве семян картофеля.

Патогенез

Очень мало известно о патогенезе S. endobioticum на молекулярном уровне. Действительно, это справедливо для хитридиевых грибов в целом, за исключением нескольких хорошо изученных видов. [13] Однако недавнее секвенирование генома и аннотация S. endobioticum пролили свет на потенциальные молекулярные механизмы патогенеза. [14] Например, этот анализ продемонстрировал способность кодирования S. endobioticum перерабатывать сложные сахара, которые могут включать целлюлозу и крахмал. Однако гены для гемицеллюлаз, разрушающих клеточную стенку, снижены у S. endobioticum по сравнению с близкородственным сапрофитным хитридиевым грибом S. microbalum. Отсутствие гемицеллюлаз может позволить патогену избегать защитных реакций, вызванных молекулярными паттернами, связанными с повреждением, от деградации клеточной стенки. [15] Несколько областей в геноме были идентифицированы как возможные области кодирования эффекторов, но для проверки этого необходимо провести дополнительную работу. S. endobioticum не содержал генов, кодирующих ферменты, которые имеют решающее значение для биосинтеза пурина и пиримидина. Вероятно, S. endobioticum изымает пурин и пиримидин из своего хозяина.

Юридический

В 2002 году в соответствии с Законом о безопасности общественного здравоохранения и готовности к реагированию на биотерроризм был добавлен в федеральный список США по биотерроризму для сельскохозяйственных патогенов растений .

Вспышки

В конце 2021 года обнаружение грибка на двух картофельных полях на острове Принца Эдуарда в Канаде привело к тому, что страна запретила экспорт картофеля из Острова Принца Эдуарда в США. [16]

Ссылки

  1. ^ Профессор Алан Джеммелл Садоводство, Книга-викторина «Гений разума» (редактор: Ричард Моргейл)
  2. ^ Томсон, А.Д. «Леди Кэтлин Ригг, пионер в области изучения растений». New Zealand Science Monthly Online . Webcentre Ltd. Архивировано из оригинала 14 января 2015 г. Получено 19 марта 2015 г.
  3. ^ ab Weiss, Freeman (июль 1925 г.). «Условия заражения картофельной бородавкой». American Journal of Botany . 12 (7): 413–443. doi :10.1002/j.1537-2197.1925.tb05846.x. ISSN  0002-9122.
  4. ^ ГЛИНН, МЭРИ Д. (февраль 1926 г.). «Жизнеспособность зимнего спорангия Synchytrium Endobioticum (Schilb.) Perc., организма, вызывающего бородавчатую болезнь картофеля». Annals of Applied Biology . 13 (1): 19–36. doi :10.1111/j.1744-7348.1926.tb04250.x. ISSN  0003-4746.
  5. ^ Штайнмёллер, Силке; Бандте, Мартина; Бюттнер, Кармен; Мюллер, Петра (2012-02-09). «Влияние процессов санитарии на выживаемость Synchytrium endobioticum и Globodera rostochiensis». European Journal of Plant Pathology . 133 (3): 753–763. doi :10.1007/s10658-012-9955-y. ISSN  0929-1873. S2CID  14648345.
  6. ^ Вайс, Фримен (1928). «Факторы распространения и подавления картофельной бородавчатости». Технический бюллетень . 56 : 13.
  7. ^ Chisnall Hampson, M. (декабрь 1993 г.). «История, биология и контроль над картофельной бородавчатостью в Канаде». Canadian Journal of Plant Pathology . 15 (4): 223–244. doi :10.1080/07060669309501918. ISSN  0706-0661.
  8. ^ Тарасова, В. П. (1969). "Роль среды в распаде бородавок и прорастании зооспорангиев Synchytrium endobioticum на картофеле". Бюлл. В. Н. 1 1 Защита растений .
  9. ^ Хэмпсон, М.С. (1977). «Скрининг системных фунгицидов для борьбы с картофельной бородавкой». Can Plant Dis Surv . 57 : 75–78.
  10. ^ Рейнер, Н. (2006). «Потенциальные контакты в области химического контроля и защиты растений для восстановления после установления отдельных возбудителей болезней растений в сельском хозяйстве США». Отчет Croplife Foundation Washington DC .
  11. ^ ROACH, WA; GLYNNE, MARY D.; BRIERLEY, WM. B.; CROWTHER, EM (май 1925 г.). «Эксперименты по контролю бородавчатой ​​болезни картофеля путем обработки почвы с особым упором на использование серы». Annals of Applied Biology . 12 (2): 152–190. doi :10.1111/j.1744-7348.1925.tb02261.x. ISSN  0003-4746.
  12. ^ Марис, Б. (ноябрь 1961 г.). «Расы грибка Synchytrium endobioticum (Schilb.) Perc., вызывающего картофельную бородавку, и некоторые данные о наследовании устойчивости к расе 6». Euphytica . 10 (3): 269–276. doi :10.1007/bf00039096. ISSN  0014-2336. S2CID  19403203.
  13. ^ ван де Воссенберг, Барт TLH; Продомм, Шарлотта; ван Аркель, Герт; ван Гент-Пельцер, Марга П.Е.; Бергервоет, Марьян; Бранкович, Балаж; Пшетакиевич, Ярослав; Виссер, Ричард Г.Ф.; ван дер Ли, Тео Эй Джей (22 мая 2019 г.). «Synchytrium эндобиотик AvrSen1 вызывает гиперчувствительную реакцию у картофеля Sen1, в то время как естественные варианты ускользают от обнаружения». дои : 10.1101/646984 . S2CID  182330467. {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  14. ^ ван де Воссенберг, Барт TLH; Уоррис, Свен; Нгуен, Хай Д.Т.; ван Гент-Пельцер, Марга П.Е.; Джоли, Дэвид Л.; ван де Геест, Анри К.; Бонанц, Питер Дж. М.; Смит, Донна С.; Левеск, К. Андре; ван дер Ли, Тео Эй Джей (17 июня 2019 г.). «Сравнительная геномика хитридиевых грибов позволяет лучше понять облигатный биотрофный и патогенный образ жизни Synchytrium эндобиотикум». Научные отчеты . 9 (1): 8672. Бибкод : 2019НацСР...9,8672В. дои : 10.1038/s41598-019-45128-9. ISSN  2045-2322. ПМК 6572847 . PMID  31209237. 
  15. ^ Чой, Хён Ву; Клессиг, Дэниел Ф. (2016-10-26). «DAMPs, MAMPs и NAMPs в врожденном иммунитете растений». BMC Plant Biology . 16 (1): 232. doi : 10.1186/s12870-016-0921-2 . ISSN  1471-2229. PMC 5080799. PMID  27782807 . 
  16. ^ "Трюдо говорит, что поднял вопрос торговли картофелем Острова Принца Эдуарда с Байденом во время визита в США". Cbc.ca . Получено 1 декабря 2021 г. .

Источники