Болезни растений – это болезни 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, в которые могут попасть патогены растений. Наука, изучающая болезни растений, называется патологией растений .
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, а также извлекают питательные вещества из мертвых клеток хозяина. [3]
К значимым грибковым патогенам растений относятся:
Оомицеты — грибоподобные организмы семейства Stramenopiles . [9] К ним относятся некоторые наиболее разрушительные патогены 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]
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]
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:
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]
Многие вирусы растений вызывают лишь потерю урожая . Поэтому бороться с ними 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]
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 . Корневые нематоды имеют 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]
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 ]
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]
Растения подвержены эпидемиям болезней.
Внедрение вредных неместных организмов в страну можно сократить путем контроля за торговлей людьми (например, Австралийской карантинно-инспекционной службой ). 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 другую причину: 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]
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.
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]
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 [обновлять]наиболее дорогостоящими болезнями наиболее производимых сельскохозяйственных культур в мире являются: [30]