stringtranslate.com

Блюмерия Граминис

Blumeria graminis (обычно называемая мучнистой росой ячменя или кукурузной мучнистой росой ) — это грибок, вызывающий мучнистую росу на травах , включая зерновые . Это единственный вид рода Blumeria . Его также называли Erysiphe graminis и (по его анаморфу ) Oidium monilioides или Oidium tritici .

Систематика

Ранее B. graminis был включен в род Erysiphe , но молекулярные исследования поместили его в отдельную кладу . В 1975 году он был перенесен в новый моновидовой род Blumeria . Блюмерия отличается от Эризифы пальцевидными гаусториями и деталями конидиальной стенки. Считается, что Blumeria филогенетически отличается от Erisiphe , поскольку она заражает исключительно настоящие травы Poaceae .

Выделено восемь особых форм, или formaespeciales (ff.spp.) B. graminis , каждая из которых паразитирует на определенном роде или определенном роде трав. Культурные растения поражают B. g. ф.сп.tritici , вызывающий мучнистую росупшеницыи поражающий другие травы родов Triticum и Aegilops , f.sp.hordei наячмене, ф.сп.avenae наовсеи ф.сп.секалис наржи. Другиеформы Specialesпатогенны для дикорастущих трав, в том числеagropyri на травах родов Agropyron и Elymus ,броми на Bromus spp.,poae на Poa spp. иlolii на Lolium spp. (райграс).

Морфология

Мицелий может почти полностью покрывать поверхность растения , особенно верхние стороны листьев. Аскокарпий темно-коричневый, шаровидный с нитевидными придатками, аски продолговатой формы. Аскоспоры бесцветные, эллипсоидные, размером 20–30 х 10–13 мкм. Анаморф образует на гиалиновых конидиеносцах катенатные конидии от продолговатой до цилиндрической формы, не включая фиброзиновые тельца, размером 32–44 х 12–15 мкм. Гаустории пальчатые. [ нужна цитата ]

B. graminis уникален среди Erysiphales , поскольку имеет конидии с первичной зародышевой трубкой и пальцевидными (« пальцеватыми ») аппрессориями . [1]

Таксономия

Родовое название Blumeria дано в честь Самуэля Блюмера (р. 1895), швейцарского ботаника ( микология ), фитопатологии , из Бернского университета (Universität Bern). [2] [3]

Род был ограничен Головиным [ кем? ] бывший Шпеер в Сидовии, том 27, на странице 2, 1975 год.

Экология

B. graminis бесполым путем образует конидии, а половым путем образует аскоспоры.

Конидии в основном распространяются ветром, вредителями или деятельностью человека. Предполагается, что вода, вызывающая образование аскоспор, распространяется не только ветром, но и разбрызгиванием капель воды. [4]

Он биотрофен и не растет на синтетических средах. Относительно прохладные и влажные условия благоприятны для его роста. Его относительно большая генетическая изменчивость позволяет ему часто заражать ранее устойчивые сорта растений. [ нужна цитата ]

Генетика и эволюция

Генетика

Геномы B.g. ф. сп. hordei [5] и Б.г. ф. сп. tritici недавно были секвенированы. [6] Секвенирование генома мучнистой росы пшеницы B.g. ф. сп. tritici позволил сделать вывод о важных аспектах его эволюции. Было замечено, что это наиболее повторяющийся геном грибов, секвенированный по состоянию на март 2013 года, с 90% мобильных элементов . Кроме того, было аннотировано 6540 генов , из которых 437 кодировали потенциальные секреторные белки и 165 - несекретируемые кандидатные секреторные белки. [ необходимы разъяснения ] Было показано, что они подлежат положительному отбору из-за их участия в отношениях ген за геном для победы над устойчивостью растений к болезням . Способность заражать тетраплоидную, а также одомашненную гексаплоидную пшеницу , как считалось, была результатом того, что геномы милдью представляют собой мозаику древних гаплогрупп, существовавших до одомашнивания пшеницы. [ нужна цитата ] Это позволило мучнистой росе пшеницы сохранить генетическую гибкость, изменчивость и, следовательно, большой потенциал для вариаций патогенов. [ нужна цитата ] Предполагается, что этот мозацизм может поддерживаться посредством клонального размножения в популяциях с небольшим эффективным размером или квазиклонального воспроизводства в популяциях с большим эффективным размером. [ нужна цитата ]

Эволюция Blumeria graminis f.sp. тритичи

Мучнистая роса пшеницы — облигатный биотроф с малоизученной эволюционной историей. Секвенирование его генома в 2013 году позволило раскрыть многие аспекты эволюции его паразитизма. [7] Облигатная биотрофия появлялась несколько раз в эволюции как у аскомицетов , таких как B. graminis , так и у базидиомицетов , таким образом, на разных организмах с течением времени должно было действовать разное селективное давление. [ нужна цитация ] Было замечено, что Б.г. ф.сп. Геном tritici представляет собой мозаику гаплогрупп с разным временем дивергенции, что объясняет его уникальную адаптивность к патогенам. Гаплогруппа H old (дивергенция 40–80 млн лет назад) позволяет заразить дикую тетраплоидную пшеницу, а H молодая (дивергенция 2–10 млн лет назад) позволяет заразить оба одомашненных вида гексаплоидной пшеницы. Кроме того, было замечено, что существует положительное селективное давление, действующее на гены, которые кодируют белки-кандидаты-секреторы и несекретируемые белки-кандидаты-секреторы, что указывает на то, что они могут участвовать в межгенной взаимосвязи устойчивости растений к болезням. [ нужна цитата ]

Патология

Мучнистую росу пшеницы сравнительно легко диагностировать [8] по характерным небольшим белым пятнам хлопкообразного мицелия . [9] Они могут появиться на верхнем и нижнем эпидермисе листьев. По мере прогрессирования заболевания они приобретают светло-коричневый цвет. [9] Б.г. ф. сп. tritici является облигатным паразитом , что означает, что он растет только на живых тканях. Хотя он присутствует во всех регионах выращивания пшеницы, он особенно популярен на восточном побережье Соединенных Штатов , а также в прибрежных регионах Соединенного Королевства . [ нужна цитата ]

Хозяева и симптомы

Тритикум виды. (пшеница) — единственный хозяин B. g. ф. сп. тритичи . [8] Признаками на листве пшеницы являются белый мучнистый мицелий и конидии. [10] По мере прогрессирования заболевания пятна становятся серыми, и в массе мицелия образуются небольшие темно-черные или коричневые клейстотеции. [11] Симптомы прогрессируют от нижних листьев к верхним. Симптомами мучнистой росы являются хлоротичные участки вокруг пораженных участков. [10] Нижняя поверхность листа, соответствующая мицелиальному мату, также будет подвержена хлорозу . [11] Нижние листья обычно наиболее заражены из-за более высокой влажности вокруг них. [8]

Цикл заболевания

Б. г. ф. сп. tritici имеет полициклический жизненный цикл, типичный для его типа Ascomycota . Мучнистая роса пшеницы зимует в виде клейстотеции , покоящейся в растительных остатках. Однако в более теплых условиях гриб может зимовать в виде бесполых конидий или мицелия на живых растениях-хозяевах. Он может сохраняться между сезонами, скорее всего, в виде аскоспор в остатках пшеницы, оставленных на поле. Аскоспоры — половые споры, образующиеся из клейстотеций. Эти споры, а также конидии служат основным инокулятом и разносятся ветром. Ни одной споре для прорастания не требуется свободная вода, а только высокая относительная влажность. [11] Мучнистая роса пшеницы процветает в прохладных влажных условиях, а пасмурная погода увеличивает вероятность заболевания. Когда конидии приземляются на гидрофобную поверхность кутикулы листа пшеницы, они выделяют белки, которые способствуют активному транспорту легких анионов между листом и грибом еще до прорастания. Этот процесс помогает Blumeria распознать, что она находится на правильном хозяине, и направляет рост зародышевой трубки. [12] И аскоспоры , и конидии прорастают непосредственно через зародышевую трубку. Конидии могут распознавать растение-хозяин, и в течение одной минуты после первого контакта определяется направление роста зародышевой трубки. Затем развитие аппрессорий начинает инфекцию после роста зародышевой трубки. [13] После первоначального заражения гриб производит гаустории внутри клеток пшеницы, а мицелий растет на внешней поверхности растения. [11] Мучнистая роса пшеницы образует конидии в течение вегетационного периода каждые 7–10 дней. [14] Эти конидии действуют как вторичный инокулят, поскольку рост и размножение повторяются в течение вегетационного периода.

Среда

Мучнистая роса пшеницы процветает в прохладном и влажном климате и размножается в пасмурную погоду. [15] Патоген также может стать проблемой в более сухом климате, если пшеничные поля орошаются. [16] Идеальная температура для роста и размножения патогена составляет от 60 ° F (16 ° C) до 70 ° F (21 ° C), при этом рост прекращается при температуре выше 77 ° F (25 ° C). Густые, генетически схожие посадки создают благоприятные условия для развития мучнистой росы. [11]

Управление

Борьба с болезнью включает в себя максимально возможное устранение благоприятных условий путем изменения плотности посадки и тщательного расчета времени внесения и нормы внесения азота . Поскольку азотные удобрения способствуют густому росту листьев, азот следует вносить в точных дозах, менее 70 фунтов на акр, чтобы контролировать интенсивность снижения. Севооборот с растениями, не являющимися хозяевами, является еще одним способом свести к минимуму заражение милдью, однако воздушная природа распространения конидий и аскоспор делает его ограниченным. С мучнистой росой пшеницы также можно бороться, устраняя присутствие добровольной пшеницы на сельскохозяйственных полях, а также обрабатывая ее под пожнивными остатками. [14]

Химический контроль возможен с помощью фунгицидов, таких как триадимефон и пропиконазол . Другая химическая обработка включает обработку пшеницы раствором кремния или шлаком силиката кальция. Кремний помогает растительным клеткам защищаться от грибкового воздействия, разрушая гаустории и производя мозоли и сосочки . При обработке кремнием клетки эпидермиса менее восприимчивы к мучнистой росе пшеницы. [17]

Молоко уже давно популярно среди домашних садоводов и мелких производителей органической продукции в качестве средства от мучнистой росы. Молоко разбавляют водой (обычно 1:10) и опрыскивают восприимчивые растения при первых признаках инфекции или в качестве профилактической меры, повторяя еженедельное применение, часто контролируя или устраняя болезнь. Исследования показали, что эффективность молока сравнима с эффективностью некоторых традиционных фунгицидов [18] и выше, чем у беномила и фенаримола в более высоких концентрациях. [19] Молоко доказало свою эффективность при лечении мучнистой росы тыквы , [19] тыквы , [18] винограда , [20] и роз . [20] Точный механизм действия неизвестен, но один известный эффект заключается в том, что ферроглобулин , белок сыворотки , производит кислородные радикалы при воздействии солнечного света, и контакт с этими радикалами повреждает грибок. [20]

Другой способ борьбы с мучнистой росой пшеницы - это создание генетической устойчивости с использованием «R-генов» (генов устойчивости) для предотвращения заражения. В геноме пшеницы имеется не менее 25 локусов, кодирующих устойчивость к мучнистой росе. Если конкретный сорт пшеницы имеет только один локус устойчивости, контролировать патоген можно только в течение нескольких лет. Однако если сорт пшеницы имеет несколько локусов устойчивости, урожай можно защитить примерно на 15 лет. Поскольку поиск этих локусов может быть трудным и трудоемким, для облегчения объединения устойчивых геномов используются молекулярные маркеры . [15] Одной из организаций, работающих над идентификацией этих молекулярных маркеров, являетсяСкоординированный сельскохозяйственный проект по выращиванию пшеницы . Установив эти маркеры, исследователи смогут определить наиболее эффективную комбинацию генов устойчивости. [21]

HSP70-4 — это HSP70 — семейство белков теплового шока — у Arabidopsis . [22 ] Ортолог Hv HSP70-4 вячмене(Hordeum vulgare) раскрыт Molitoret al. , 2011.[22]Они обнаружили, что онтранскрибируетсяв ответ наB. graminis, защищает отBgи чтопрофилактическоезаражение Piriformospora indica вызывает системную индуцированную устойчивость кBg. [22]

Важность

Мучнистую росу можно обнаружить во всех районах выращивания пшеницы в Соединенных Штатах, но обычно она наиболее опасна на востоке и юго-востоке. [11] Это чаще встречается в районах с влажной или полузасушливой средой, где выращивается пшеница. [11] В некоторых регионах мучнистая роса стала более опасным заболеванием из-за увеличения применения азотных удобрений, которые способствуют развитию грибка. [10] Тяжелые симптомы мучнистой росы могут вызвать задержку роста пшеницы. [10] Если не принять меры, это заболевание может значительно снизить урожайность за счет сокращения фотосинтетических площадей и привести к тому, что побеги не будут давать семян. [8] Мучнистая роса приводит к уменьшению размера зерна и снижению урожайности. [14] Чем раньше начинает развиваться мучнистая роса и на какой высоте на растении она развивается во время цветения, тем больше потеря урожая. [14] Потери урожая до 45 процентов были отмечены в Огайо на восприимчивых сортах, когда растения заражаются рано и погода благоприятствует заболеванию. [14]

Рекомендации

  1. ^ Глав, Дин (2008). «Мучнистая роса: обзор самых знакомых (но малоизвестных) в мире патогенов растений». Ежегодный обзор фитопатологии . Ежегодные обзоры . 46 (1): 27–51. doi :10.1146/annurev.phyto.46.081407.104740. eISSN  1545-2107. ISSN  0066-4286. ПМИД  18680422.
  2. ^ Буркхардт, Лотте (2022). Eine Enzyklopädie zu eponymischen Pflanzennamen [ Энциклопедия одноименных названий растений ] (pdf) (на немецком языке). Берлин : Ботанический сад и Ботанический музей, Свободный университет Берлина. дои : 10.3372/epolist2022. ISBN 978-3-946292-41-8. S2CID  246307410 . Проверено 27 января 2022 г.
  3. ^ Кто есть кто в Швейцарии, включая Княжество Лихтенштейн. Служба международных публикаций. 1981 год
  4. ^ Чжу, Мо; Ридерер, Маркус; Хильдебрандт, Ульрих (2017). «Альдегиды с очень длинной цепью индуцируют образование апрессория в аскоспорах гриба мучнистой росы пшеницы Blumeria graminis». Грибковая биология . 121 (8): 716–728. doi :10.1016/j.funbio.2017.05.003. ПМИД  28705398.
  5. ^ Спану, Пьетро Д.; и другие. (2010). «Расширение генома и потеря генов грибов мучнистой росы выявляют компромиссы при крайнем паразитизме». Наука . 330 (6010): 1543–1546. Бибкод : 2010Sci...330.1543S. дои : 10.1126/science.1194573. PMID  21148392. S2CID  19651350.
  6. ^ Этот обзор... Ло, Либера; Ланвер, Дэниел; Швейцер, Габриэль; Танака, Сигэюки; Лян, Лян; Толло, Мари; Зуккаро, Алга; Райссманн, Стефани; Кахманн, Регина (2015). «Грибные эффекторы и восприимчивость растений». Ежегодный обзор биологии растений . Ежегодные обзоры . 66 (1): 513–545. doi : 10.1146/annurev-arplant-043014-114623 . ISSN  1543-5008. PMID  25923844. S2CID  39714412.... цитирует это исследование: Wicker, Thomas; Симоне Оберхансли; Фрэнсис Парланж; Ян П. Бухманн; Маргарита Шаталина; Стефан Роффлер; Рой Бен-Давид; Ярослав Долежель; Хана Шимкова; Пол Шульце-Леферт; Пьетро Д. Спану; Реми Брюггманн; Жоэль Амселем; Хади Кеневиль; Эмиэль Вер Лорен ван Темаат; Тимоти Папе; Кентаро К. Симидзу; Бит Келлер (2013). «Геном мучнистой росы пшеницы демонстрирует уникальную эволюцию облигатного биотрофа». Буквы. Природная генетика . Издательская группа «Природа» . 45 (9): 1092–1096. дои : 10.1038/ng.2704 . PMID  23852167. S2CID  5648330.
  7. ^ Уикер, Т.; Оберхансли, С.; Парланж, Ф.; Бухманн, JP; Шаталина М.; Роффлер, С.; Келлер, Б. (2013). «Геном мучнистой росы пшеницы демонстрирует уникальную эволюцию облигатного биотрофа» (PDF) . Природная генетика . 45 (9): 1092–6. дои : 10.1038/ng.2704 . PMID  23852167. S2CID  5648330.
  8. ^ abcd Малой, Отис и Дебра Инглис (1993) Мучнистая роса, Расширение Университета штата Вашингтон, Болезни сельскохозяйственных культур в Вашингтоне. Получено из [1]
  9. ^ аб Стромбург. (2010). Мучнистая роса пшеницы. Получено с http://www.ppws.vt.edu/stromberg/w_powder_mildew.html. Архивировано 7 мая 2012 г. в Wayback Machine .
  10. ^ abcd Wegulo, Стивен (2010). Мучнистая роса пшеницы. Получено из Университета Небраски Линкол. «Публикация: Мучнистая роса пшеницы». Архивировано из оригинала 15 апреля 2012 г. Проверено 1 июня 2014 г.
  11. ^ abcdefg Партридж, доктор Дж. Э. (2008). «Мучнистая роса пшеницы», Кафедра патологии растений Университета Небраски-Линкольн . Получено из Университета Небраски-Линкольна . «Ключевые слова мучнистой росы пшеницы: болезни растений, пшеница, Triticum, Blumeria graminis f. Sp. Tritici, Erysiphe graminis f. Sp. Tritici, Oidium monilioides». Архивировано из оригинала 19 августа 2012 г. Проверено 1 июня 2014 г..
  12. ^ Нильсон, Кристен А.; и другие. (февраль 2000 г.). «Первое прикосновение: немедленная реакция на поверхностное распознавание конидий Blumeria graminis ». Физиологическая и молекулярная патология растений . 56 (2): 63–70. дои : 10.1006/pmpp.1999.0241.
  13. ^ Райт, Элисон Дж.; и другие. (2002). «Быстрое и точное определение места появления зародышевой трубки конидиями Blumeria graminis ». Физиологическая и молекулярная патология растений . 57 (6): 281–301. дои : 10.1006/pmpp.2000.0304.
  14. ^ abcde Липпс, Патрик Э. (nd). «Мучнистая роса пшеницы», Расширение Университета штата Огайо. Получено с http://ohioline.osu.edu/ac-fact/0010.htmltm.
  15. ^ Аб Хуан, XQ; Хсам, СЛК; Зеллер, Ф.Дж.; Венцель, Г.; Молер, В. (2000). «Молекулярное картирование гена устойчивости пшеницы к мучнистой росе Pm24 и проверка маркеров для молекулярной селекции». Теоретическая и прикладная генетика . 101 (3): 407–414. дои : 10.1007/s001220051497. S2CID  20354017.
  16. ^ Беннетт, Фиона Джорджия (1984). «Устойчивость пшеницы к мучнистой росе: обзор ее использования в программах сельского хозяйства и селекции». Патология растений . 33 (3): 279–300. doi :10.1111/j.1365-3059.1984.tb01324.x.
  17. ^ Беланджер, Р.р. и другие. (апрель 2003 г.). Цитологические доказательства активной роли кремния в устойчивости пшеницы к мучнистой росе ( Blumeria graminis f. sp. tritici ). Фитопатология , 93. Американское фитопатологическое общество . Получено с http://www.siliforce.com/pdf/7c/Belanger-%20%20evedence%20silicon%20powdery%20mildew%20on%20wheat.pdf. Архивировано 4 марта 2016 г. в Wayback Machine .
  18. ^ аб ДеБакко, Мэтью. «Компостный чай и молоко для подавления мучнистой росы (Podosphaera xanthii) на тыквах и оценка садовых горшков, изготовленных из перерабатываемых волокон, в полевых условиях». Университет Коннектикута . Проверено 5 мая 2013 г.
  19. ^ аб Беттиол, Вагнер (сентябрь 1999 г.). «Эффективность коровьего молока против мучнистой росы кабачков ( Sphaerotheca fuliginea ) в тепличных условиях». Защита урожая . 18 (8): 489–492. дои : 10.1016/s0261-2194(99)00046-0.
  20. ^ abc Ралофф, Джанет. «Молочное решение проблемы плесени». Журнал новостей науки . Проверено 5 мая 2013 г.
  21. ^ Гриффи, Карл и др. «Факты о пшеничной шапке: мучнистая роса», Калифорнийский университет в Дэвисе , май 2007 г. Получено 12 ноября 2011 г. с http://maswheat.ucdavis.edu/education/PDF/facts/powderymildew.pdf. Архивировано 5 мая 2013 г. 17 в Wayback Machine .
  22. ^ abc Берка, Мирослав; Копецкая, Романа; Беркова Вероника; Брзобогаты, Бретислав; Черни, Мартин (2022). «Регуляция белков теплового шока 70 и их роль в иммунитете растений». Журнал экспериментальной ботаники . Издательство Оксфордского университета . 73 (7): 1894–1909. дои : 10.1093/jxb/erab549 . ISSN  0022-0957. ПМЦ 8982422 . ПМИД  35022724.