stringtranslate.com

Патология растений

Жизненный цикл возбудителя черной гнили — грамотрицательной бактерии Xanthomonas campestris pathovar campestris

Фитопатология или фитопатология — это научное изучение болезней растений, вызываемых патогенами (инфекционными организмами) и условиями окружающей среды (физиологическими факторами). [1] Фитопатология включает в себя изучение идентификации патогенов, этиологии заболеваний , циклов заболеваний, экономического воздействия, эпидемиологии заболеваний растений , устойчивости растений к болезням , того, как болезни растений влияют на людей и животных, генетики патосистем и управления болезнями растений.

Патогенность растений

Фитопатогены, организмы, вызывающие инфекционные заболевания растений , включают грибы , оомицеты , бактерии , вирусы , вироиды , вирусоподобные организмы, фитоплазмы , простейшие , нематоды и паразитические растения . [2] В большинстве растительных патосистем вирулентность зависит от гидролаз и ферментов, которые разрушают клеточную стенку . Подавляющее большинство из них действуют на пектины (например, пектинэстераза , пектатлиаза и пектиназы ). Для микробов полисахариды клеточной стенки являются как источником пищи, так и барьером, который необходимо преодолеть. Многие патогены растут оппортунистически, когда хозяин разрушает собственные клеточные стенки, чаще всего во время созревания плодов . [3] В отличие от патологии человека и животных, патология растений обычно фокусируется на одном причинном организме; однако было показано, что некоторые болезни растений являются взаимодействием между несколькими патогенами. [4]

Для колонизации растения патогены используют специфические факторы патогенности пяти основных типов: использование ферментов, разрушающих клеточную стенку, токсинов , эффекторных белков, фитогормонов и экзополисахаридов .

Физиологические нарушения растений

Некоторые абиотические расстройства можно спутать с расстройствами, вызванными патогенами. Абиотические причины включают естественные процессы, такие как засуха , мороз , снег и град ; наводнение и плохой дренаж; дефицит питательных веществ ; отложение минеральных солей, таких как хлорид натрия и гипс ; выжженные ветром и разрушенные штормами; и лесные пожары . [9]

Эпидемиология

Треугольник болезней растений

Эпидемиология — это изучение факторов, влияющих на возникновение и распространение инфекционных заболеваний. [10]

Треугольник болезней описывает основные факторы, необходимые для болезней растений. Это растение-хозяин, патоген и окружающая среда. Любой из них может быть изменен для контроля болезни. [11]

Устойчивость к болезням

Устойчивость растений к болезням — это способность растения предотвращать и прекращать инфекции, вызываемые патогенами растений. Структуры, которые помогают растениям предотвращать проникновение патогенов, — это кутикулярный слой, клеточные стенки и замыкающие клетки устьиц. После того, как патогены преодолевают эти барьеры, рецепторы растений инициируют сигнальные пути для создания молекул, которые будут конкурировать с чужеродными молекулами. Эти пути находятся под влиянием и запускаются генами в растении-хозяине и могут быть изменены путем генетической селекции для создания устойчивых сортов. [12]

Управление

Обнаружение

Древние методы исследования листьев и вскрытия растительного материала вручную теперь дополнены новыми технологиями. К ним относятся анализы молекулярной патологии, такие как полимеразная цепная реакция (ПЦР), ОТ-ПЦР и петлевая изотермическая амплификация (LAMP). [13] Хотя ПЦР может обнаруживать несколько молекулярных мишеней в одном растворе, существуют ограничения. [13] Bertolini et al. 2001, Ito et al. 2002 и Ragozzino et al. 2004 разработали методы ПЦР для мультиплексирования шести или семи молекулярных продуктов фитопатогенов, а Persson et al. 2005 — для мультиплексирования четырех с ОТ-ПЦР. [13] Для более обширной молекулярной диагностики требуются ПЦР-матрицы . [13] Основным методом обнаружения, используемым во всем мире, является иммуноферментный анализ . [14]

Биологический

Севооборот является традиционным и иногда эффективным средством предотвращения укоренения паразитической популяции. Например, защита от заражения Agrobacterium tumefaciens , вызывающего желчные болезни у многих растений, путем погружения черенков в суспензию Agrobacterium radiobacter перед тем, как поместить их в землю для укоренения. [15]

История

Фитопатология развивалась с античности, начиная с Теофраста в античную эпоху, но научное изучение началось в ранний современный период с изобретением микроскопа и развивалось в 19 веке. [16]

Известные люди в области фитопатологии

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Оливер, Ричард, ред. (2024). Патология растений Агриоса (шестое изд.). Амстердам: Academic Press. ISBN 9780128224298. OCLC  1382797185.
  2. ^ Назаров, Павел А.; Балеев, Дмитрий Н.; Иванова, Мария И.; Соколова, Любовь М.; Каракозова, Марина В. (27 октября 2020 г.). «Инфекционные болезни растений: этиология, современное состояние, проблемы и перспективы в защите растений». Acta Naturae . 12 (3): 46–59. doi :10.32607/actanaturae.11026. PMC 7604890 . PMID  33173596. 
  3. ^ Канту, Дарио; Висенте, Ариэль Р.; Лабавич, Джон М.; Беннетт, Алан Б.; Пауэлл, Энн LT (ноябрь 2008 г.). «Чужие в матрице: стенки растительных клеток и восприимчивость к патогенам». Trends in Plant Science . 13 (11): 610–617. Bibcode :2008TPS....13..610C. doi :10.1016/j.tplants.2008.09.002. hdl : 11336/148749 . PMID  18824396.
  4. ^ Ламичхане, Джей Рам; Вентури, Витторио (27 мая 2015 г.). «Синергизм между микробными патогенами в комплексах заболеваний растений: растущая тенденция». Frontiers in Plant Science . 06 : 385. doi : 10.3389/fpls.2015.00385 . PMC 4445244. PMID  26074945 . 
  5. ^ Джованнони, Мойра; Граменья, Джованна; Бенедетти, Мануэль; Маттеи, Бенедетта (29 апреля 2020 г.). «Промышленное использование ферментов, разрушающих клеточную стенку: тонкая грань между стратегией производства и экономической целесообразностью». Frontiers in Bioengineering and Biotechnology . 8 : 356. doi : 10.3389/fbioe.2020.00356 . PMC 7200985. PMID  32411686 . 
  6. ^ Дэвис, Николь (9 сентября 2009 г.). «Геном ирландского возбудителя картофельного голода расшифрован». Институт Брода Массачусетского технологического института и Гарварда . Получено 24 июля 2012 г.
  7. ^ "1-я крупномасштабная карта белковой сети растения рассматривает эволюцию и процесс заболевания". Институт рака Дана-Фарбера. 29 июля 2011 г. Архивировано из оригинала 12 мая 2012 г. Получено 24 июля 2012 г.
  8. ↑ Ma, Winbo (28 марта 2011 г.). «Как растения борются с болезнями? Прорывное исследование фитопатолога из Калифорнийского университета в Риверсайде дает ключ». Калифорнийский университет в Риверсайде.
  9. ^ Schutzki, RE; Cregg, B. (2007). «Абиотические расстройства растений: симптомы, признаки и решения. Диагностическое руководство по решению проблем» (PDF) . Мичиганский государственный университет, кафедра садоводства . Мичиганский государственный университет. Архивировано из оригинала (PDF) 24 сентября 2015 г. . Получено 10 апреля 2015 г. .
  10. ^ "Американское фитопатологическое общество". Американское фитопатологическое общество . Получено 2019-03-26 .
  11. ^ «Треугольник болезней». Университет штата Орегон. 25 апреля 2014 г. Получено 31 декабря 2023 г.
  12. ^ Андерсен, Итан Дж.; Али, Шаукат; Бьямукама, Эммануэль; Йен, Янг; Непал, Мадхав П. (4 июля 2018 г.). «Механизмы устойчивости к болезням у растений». Гены . 9 (7): 339. doi : 10.3390/genes9070339 . PMC 6071103. PMID  29973557 . 
  13. ^ abcd Мамфорд, Рик; Бунхэм, Нил; Томлинсон, Дженни; Баркер, Ян (сентябрь 2006 г.). «Достижения в молекулярной фитодиагностике — новые решения старых проблем». European Journal of Plant Pathology . 116 (1): 1–19. Bibcode : 2006EJPP..116....1M. doi : 10.1007/s10658-006-9037-0. PMC 7087944. PMID 32214677  . 
  14. ^ Венбрукс, Марк; Крауэлс, Сэм; Редьерс , Ханс (8 мая 2023 г. ) . «Текущие и возникающие тенденции в методах обнаружения патогенов растений». Frontiers in Plant Science . 14. doi : 10.3389/fpls.2023.1120968 . PMC 10200959. PMID  37223788. 
  15. ^ Райдер, М.; Джонс, Да (1991). «Биологический контроль корончатого галла с использованием штаммов Agrobacterium K84 и K1026». Функциональная биология растений . 18 (5): 571. doi :10.1071/pp9910571.
  16. ^ Эйнворт, Джеффри Клаф (1981). Введение в историю фитопатологии . Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-23032-2.

Внешние ссылки