stringtranslate.com

Болезнь растений

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

Болезни растений — это заболевания растений, вызванные патогенами (инфекционными организмами) и условиями окружающей среды (физиологическими факторами). [1] Организмы, вызывающие инфекционные заболевания, включают грибы , оомицеты , бактерии , вирусы , вироиды , вирусоподобные организмы, фитоплазмы , простейшие , нематоды и паразитические растения . [2] Не включены эктопаразиты , такие как насекомые , клещи , позвоночные или другие вредители, которые влияют на здоровье растений , поедая ткани растений и нанося повреждения, которые могут пропускать патогены растений. Изучение болезней растений называется фитопатологией .

Возбудители болезней растений

Грибы

Мучнистая роса , биотрофный гриб -аскомицет

Большинство фитопатогенных грибов являются аскомицетами или базидиомицетами . Они размножаются как половым, так и бесполым путем посредством образования спор и других структур. Споры могут распространяться на большие расстояния по воздуху или воде, или они могут переноситься почвой. Многие почвенные грибы способны жить сапротрофно , выполняя роль своего жизненного цикла в почве . Это факультативные сапротрофы.

Грибковые заболевания можно контролировать с помощью фунгицидов и других сельскохозяйственных методов. Однако часто развиваются новые расы грибов , устойчивые к различным фунгицидам.

Биотрофные грибковые патогены колонизируют живую растительную ткань и получают питательные вещества из живых клеток хозяина. Некротрофные грибковые патогены заражают и убивают ткань хозяина и извлекают питательные вещества из мертвых клеток хозяина. [3]

К значимым грибковым патогенам растений относятся:

Аскомицеты

Базидиомицеты

Ржавчина листьев пшеницы, вызываемая базидиальным грибом Puccinia tricicina

Грибоподобные организмы

Оомицеты

Оомицеты — грибоподобные организмы из семейства Stramenopiles . [9] К ним относятся некоторые из наиболее разрушительных фитопатогенов, 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 растений. [13]

Фитомиксея

Некоторые слизевики в Phytomyxea вызывают серьезные заболевания, включая килу у капусты и ее родственников и мучнистую паршу у картофеля. Они вызываются видами Plasmodiophora и Spongospora соответственно. [14]

Бактерии

Заболевание корончатым галлом, вызываемое Agrobacterium

Большинство бактерий, связанных с растениями, являются сапротрофными и не наносят 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 — это бациллы . Erwinia использует ферменты, разрушающие клеточную стенку, чтобы вызвать мягкую гниль . Agrobacterium изменяет уровень ауксинов , чтобы вызвать опухоли с помощью фитогормонов.

К значимым бактериальным патогенам растений относятся:

Молликуты

Vitis vinifera с инфекцией " Ca. Phytoplasma vitis "

Фитоплазма и спироплазма являются облигатными внутриклеточными паразитами , бактериями, у которых нет клеточных стенок, и, как и микоплазмы , которые являются человеческими патогенами, они принадлежат к классу Mollicutes . Их клетки чрезвычайно малы, 1-2 микрометра в поперечнике. Они, как правило, имеют небольшие геномы (примерно от 0,5 до 2 Мб). Обычно они переносятся цикадками (цикаделлидами) и псиллидами , которые являются переносчиками сока насекомых. Они вводят бактерии во флоэму растения, где они размножаются. [19]

Вирус табачной мозаики

Вирусы

Многие вирусы растений вызывают только потерю урожая . Поэтому экономически невыгодно пытаться контролировать их, за исключением случаев, когда они заражают многолетние виды, такие как фруктовые деревья. [ необходима цитата ]

Большинство вирусов растений имеют небольшие одноцепочечные геномы РНК . Некоторые также имеют двухцепочечную РНК или одно- или двухцепочечную ДНК . Они могут кодировать только три или четыре белка : репликазу , белок оболочки, белок движения для облегчения перемещения от клетки к клетке через плазмодесмы , а иногда и белок, который обеспечивает передачу вектором. [ требуется ссылка ]

Вирусы растений обычно передаются вектором , но также происходит механическая и семенная передача. Переносчиками часто являются насекомые , такие как тля ; другие - грибы , нематоды и простейшие . Во многих случаях насекомое и вирус специфичны для передачи вируса, например, свекловичная цикадка , которая переносит вирус курчавости верхушки, вызывающий заболевание у нескольких сельскохозяйственных культур. [20]

Нематоды

Галлы галловой нематоды

Некоторые нематоды паразитируют на корнях растений . Они представляют собой проблему в тропических и субтропических регионах. Картофельные цистообразующие нематоды ( Globodera pallida и G. rostochiensis ) широко распространены в Европе и Америке, ежегодно нанося ущерб в Европе на сумму 300 миллионов долларов . У корневых нематод довольно большой круг хозяев, они паразитируют на 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 заражать только несколько видов. Нематоды способны вызывать радикальные изменения в клетках корней, чтобы облегчить свой образ жизни. [22]

Простейшие

Некоторые болезни растений вызываются простейшими, такими как Phytomonas , кинетопластид . [23] Они передаются в виде прочных зооспор , которые могут выживать в состоянии покоя в почве в течение многих лет. Кроме того, они могут переносить вирусы растений . Когда подвижные зооспоры вступают в контакт с корневым волоском, они производят плазмодий, который проникает в корни . [ требуется ссылка ]

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 . [24]

Листья орхидеи с вирусными инфекциями

Эпидемии

Растения подвержены эпидемиям болезней.

Портовый и пограничный контроль и карантин

Ввоз вредных неместных организмов в страну можно сократить, контролируя трафик людей (например, Австралийская карантинная и инспекционная служба ). Глобальная торговля предоставляет беспрецедентные возможности для ввоза вредителей растений. [McC 1] В Соединенных Штатах даже для того, чтобы получить более точную оценку количества таких ввозов, потребуется существенное увеличение инспекций. [McC 2] В Австралии аналогичный недостаток понимания имеет другое происхождение: портовые инспекции не очень полезны, потому что инспекторы слишком мало знают о таксономии. Часто встречаются вредители, которых австралийское правительство отнесло к категории вредных, чтобы не допускать их в страну, но у которых есть близкие таксономические родственники, что запутывает вопрос. [BH 1]

Рентгеновское и электронно- лучевое облучение пищевых продуктов было опробовано в качестве карантинной обработки для фруктовых товаров, поступающих с Гавайев . FDA ( Управление по контролю за продуктами питания и лекарственными средствами США ), USDA APHIS ( Служба инспекции здоровья животных и растений ), производители и потребители одобрили результаты — более полное уничтожение вредителей и меньшее ухудшение вкуса, чем при тепловой обработке. [25]

Международная конвенция по защите растений (МКЗР) ожидает, что молекулярная диагностика для инспекций будет продолжать совершенствоваться. [26] В период с 2020 по 2030 год МКЗР ожидает дальнейшего совершенствования технологий для снижения затрат и повышения производительности, хотя и не для менее развитых стран, если только не изменится финансирование. [26]

Химический

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

Биологический

Севооборот является традиционным и иногда эффективным средством предотвращения распространения вредителей и болезней, а также имеет ряд других преимуществ. [27]

Другие биологические методы включают инокуляцию. Защита от заражения Agrobacterium tumefaciens , вызывающего желчные заболевания у многих растений, может быть обеспечена путем погружения черенков в суспензию Agrobacterium radiobacter перед тем, как поместить их в землю для укоренения. [28]

Экономическое воздействие

Болезни растений наносят большой экономический ущерб фермерам во всем мире. По оценкам, в крупных регионах и для многих видов сельскохозяйственных культур болезни обычно снижают урожайность растений на 10% каждый год в более развитых условиях, но потери урожая из-за болезней часто превышают 20% в менее развитых условиях. Продовольственная и сельскохозяйственная организация подсчитала, что вредители и болезни ответственны за 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 метаболизм растений . [29]

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

Смотрите также

Примечания

  1. ↑ стр.  17, «Однако очевидно, что продолжающийся рост мировой торговли и путешествий предоставит возможности для транспортировки неместных видов в США темпами, беспрецедентными в мировой истории».
  2. ^ стр.  17, «Более полная оценка частоты и разнообразия неместных растений, особенно тех, которые были привезены в качестве загрязнителей в грузах, вероятно, потребует существенного увеличения усилий по проверке со стороны персонала APHIS».
  1. ^ стр.  39, Таблица 2

Ссылки

  1. ^ Агриос ГН (1972). Фитопатология (3-е изд.). Academic Press.
  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 по фитопатологии, комплексная и молекулярная фитопатология , Elsevier, 2007, страницы 3-17, ISSN 0928-3420, ISBN 9780444521323, https://doi.org/10.1016/B978-044452132-3/50003-1.
  4. ^ Бегеров, Д.; Шефер, А. М.; Келлнер, Р.; Юрков, А.; Кемлер, М.; Обервинклер, Ф.; Бауэр, Р. (2014). "Ustilaginomycotina.". В McLaughlin, DJ; Spatafora, JW (ред.). Mycota. Т. VII, часть A. Систематика и эволюция (2-е изд.). Berlin.: Springer-Verlag. стр. 295–329.
  5. ^ Робертс П. (1999). Грибы, образующие ризоктонию . Кью: Королевские ботанические сады. стр. 239. ISBN 1-900347-69-5.
  6. ^ "Ржавчина сои". Национальный центр информации об инвазивных видах . 2012-02-24 . Получено 2020-12-06 .
  7. ^ «Грибы», Лилиан Э. Хоукер, 1966, стр. 167
  8. ^ Дейли, Джейсон (15 октября 2018 г.). «Этот огромный грибок огромен, как три синих кита». Smithsonian.com . Смитсоновский институт . Получено 21 октября 2018 г. .
  9. ^ ab Davis N (9 сентября 2009 г.). «Геном ирландского возбудителя картофельного голода расшифрован». Хаас и др . Институт Брода Массачусетского технологического института и Гарварда . Получено 24 июля 2012 г.
  10. ^ Sutton, John Clifford; Sopher, Coralie Rachelle; Owen-Going, Tony Nathaniel; Liu, Weizhong; Grodzinski, Bernard; Hall, John Christopher; Benchimol, Ruth Linda (1990-01-06). "Этиология и эпидемиология корневой гнили Pythium в гидропонных культурах: современные знания и перспективы". Summa Phytopathologica . 32 (4): 307–321. doi : 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. doi :10.1111/mpp.12190. PMC 6638381. PMID  25178392 . 
  12. ^ Grünwald NJ, Goss EM, Press CM (ноябрь 2008 г.). "Phytophthora ramorum: патоген с исключительно широким кругом хозяев, вызывающий внезапную гибель дуба на дубах и фитофтороз древесных декоративных растений". Molecular Plant Pathology . 9 (6): 729–40. doi :10.1111/J.1364-3703.2008.00500.X. PMC 6640315 . PMID  19019002. 
  13. ^ «Ученые обнаружили, как смертельные грибковые микробы проникают в клетки-хозяева». (VBI) в филиалах Virginia Tech . Physorg. 22 июля 2010 г. Получено 31 июля 2012 г.
  14. ^ Швельм, Арне; Бадстобер, Джулия; Бульман, Саймон; Дезуаньи, Николя; Этемади, Мохаммад; и др. (2018). «Не в вашей обычной десятке лучших: простейшие, которые заражают растения и водоросли». Молекулярная патология растений . 19 (4): 1029–1044. doi : 10.1111/mpp.12580. PMC 5772912. PMID  29024322. 
  15. ^ Джексон Р. В., ред. (2009). Патогенные бактерии растений: геномика и молекулярная биология . Caister Academic Press. ISBN 978-1-904455-37-0.
  16. ^ Burkholder WH (октябрь 1948). «Бактерии как патогены растений». Annual Review of Microbiology . 2 (1 том): 389–412. doi :10.1146/annurev.mi.02.100148.002133. PMID  18104350.
  17. ^ An SQ, Potnis N, Dow M, Vorhölter FJ, He YQ, Becker A и др. (октябрь 2019 г.). «Механистические взгляды на адаптацию хозяина, вирулентность и эпидемиологию фитопатогена Xanthomonas». FEMS Microbiology Reviews . 44 (1): 1–32. doi : 10.1093/femsre/fuz024 . PMC 8042644. PMID  31578554 . 
  18. ^ «Исследовательская группа раскрывает секреты работы патогена томатов». Virginia Tech. 2011.
  19. ^ Гаспарич, Гейл Э. (2010). «Спироплазмы и фитоплазмы: микробы, связанные с растениями-хозяевами». Biologicals . 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. doi : 10.1094/PD-89-0480 . PMID  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. ^ 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. .
  25. ^ Moy JH, Wong L (2002). «Эффективность и прогресс в использовании радиации в качестве карантинной обработки тропических фруктов — исследование случая на Гавайях». Radiation Physics and Chemistry . 63 (3–6). Elsevier BV: 397–401. Bibcode : 2002RaPC...63..397M. doi : 10.1016/s0969-806x(01)00557-6. ISSN  0969-806X. S2CID  93883640.
  26. ^ ab Международная конвенция по карантину и защите растений (МККЗР) (2021). Стратегические рамки Международной конвенции по карантину и 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.). Совет: Севооборот в органических системах земледелия (отчет). Национальный центр соответствующих технологий . Получено 4 мая 2016 г.
  28. ^ Райдер МХ, Джонс Д.А. (1991-10-01). «Биологический контроль корончатого галла с использованием штаммов Agrobacterium K84 и K1026». Функциональная биология растений . 18 (5): 571–579. doi :10.1071/pp9910571.
  29. ^ Мартинелли Ф., Скаленге Р., Давино С., Панно С., Скудери Г. и др. (январь 2015 г.). «Усовершенствованные методы обнаружения болезней растений. Обзор» (PDF) . Агрономия для устойчивого развития . 35 (1): 1–25. doi :10.1007/s13593-014-0246-1. S2CID  18000844.
  30. ^ Веласкес AC, Кастроверде CD, Он SY (май 2018 г.). «Война между растениями и патогенами в условиях изменяющегося климата». Current Biology . 28 (10). Cell Press : R619–R634. doi :10.1016/j.cub.2018.03.054. PMC 5967643. PMID  29787730 . 

Внешние ссылки