Materiał obowiązujący na egzamin z fitopatologii, specjalność Kształtowanie Terenów Zieleni

WYKŁADY

1. Podstawowe pojęcia z fitopatologii

Choroba rośliny - polega na długotrwałym zakłóceniu funkcji fizjologicznych, co objawia się zmianami w wyglądzie i uniemożliwia ich rozwój. Jest zakłóceniem czynności życiowej, co prowadzi do strat. Zakłócenie harmonii w czynnościach życiowych.

Definicja ekonomiczna → chora roślina daje plon mniejszy lub gorszej jakości, niż to jest właściwe dla danego gatunku lub odmiany.

Choroba nieinfekcyjna /niepasożytnicza, nieożywiona, abiotyczna/ - wywołują choroby roślin, jednak nie powodują zakażenia; choroby fizjologiczne. Nie przenoszą się z rośliny na roślinę.

• Wady genetyczne

• Abiotyczne czynniki środowiska rośliny

• Temperatura

• Woda

• Substancje toksyczne

• Nieodpowiednie nawożenie

Choroba infekcyjna /pasożytnicza, ożywiona, biotyczna/ - czynniki te bytują w środowisku roślin, w określonych warunkach dokonują infekcji (zakażenia), a następnie rozwijają się w zakażonych roślinach, żyją ich kosztem i wywołują choroby zakaźne.

• Wirusy

• Wiroidy

• Fitoplazmy

• Baktrerie

• Pierwotniaki (Protozoa)

• Organizmy grzybopodobne (Chromista)

• Grzyby (Fungi)

• Pasożytnicze rośliny nasienne

Patogen - czynnik chorobotwórczy. Patogeny żyją

1. Na roślinach → patogeny zewnętrzne

2. W roślinach → endobionty

1. W przestrzeniach międzykomórkowych

2. Wewnątrz komórek roślin gospodarzy

Patogeniczność - zdolność do wywoływania choroby. To pojęcie odnosi się do dwóch żywych organizmów, między którymi utrzymują się stosunki zwane jako:

• Pasożytnictwo antagonistyczne - pobieranie z tkanek rośliny wody, substancji pokarmowych, zakłócenie licznych funkcji fizjologicznych

• Układ szkodliwy dla roślin, prowadzi do pojawienia się objawów chorobowych

Patogeneza - warunki powstawania i rozwoju procesu chorobowego.

Pasożyt roślin - rozwija się na żywych organach roślinnych, pobiera z nich wodę i substancje pokarmowe, a także rozmnaża się na roślinie żywicielskiej. Mogą nawiązywać z roślinami żywicielskimi kontakt symbiotyczny lub mogą być szkodliwe dla rośliny żywicielskiej i te organizmy nazywamy patogenami.

Inokulum - organizm patogena, jego część lub kolonia przenoszona na organizm gospodarza.

Porażenie lokalne - wywołuje wytwarzanie w roślinie sygnałów, które powodują że inne organy i miejsca rośliny, które nie zetkneły się bezpośrednio z patogenem stają się odporne.

Porażenie systemiczne - roślina zaatakowana przez grzyby, bakterie lub wirusy reaguje wytwarzając lokalne nekrozy, które hamują dalszy rozwój patogena, ponadto wytwarza cząsteczkę sygnalną, która uruchamia mechanizmy obronne rośliny.

2. Podział pasożytów

1. Pasożyty obligatoryjne / bezwzględne / mogą się odżywiać, rosnąć i rozmnażać tylko na żywych organizmach [wiroidy, wirusy, fitoplazmy, pierwotniaki gromady Plasmodiophoromycota, grzyby rdzawnikowe, mączniaki prawdziwe, większość mączniaków rzekomych]

2. Pasożyty fakultatywne / okolicznościowe / żyją powszechnie jako saprofity lecz w pewnych warunkach przystosowują się do odżywiania pasożytniczego. Patogeny te mogą przenosić się z martwego podłoża na żywe organy roślin, a powszechność źródeł infekcji stwarza duże zagrożenie dla roślin uprawnych. Dobrze rosną na sztucznych pożywkach. [oprócz grzybów (np. Fusarium, Alternaria) do tej grupy należy większość bakterii powodujących choroby roślin

3. Saprotrofy okolicznościowe żyją głównie pasożytniczo lecz w pewnych warunkach mogą żyć saprotroficznie. Można je hodować na sztucznych pożywkach, lecz w tych warunkach rzadko się rozmnażają. Cechą charakterystyczną jest przechodzenie w cyklu rozwojowym fazy saprotroficznej i pasożytniczej, w każdej z tych faz są zdolne do określonego rodzaju rozmnażania

4. Saprotrofy obligatoryjne cudzożywne, nie obejmują patogenów roślin

3. Specjalizacja pasożytnictwa

Monofagi - przystosowane do jednego gatunku żywiciela [mączniaki prawdziwe, rdze]

Polifagi - porażają wiele gatunków roślin, przy czym zakres roślin żywicielskich polifagów bywa bardzo różny, od gatunków jednego rodzaju do gatunków z różnych rodzajów, a nawet rodzin i rzędów [Verticillium albo-atrum, Chondrostereum purpureum]

Oligofagi - zwierzęta cechujące się pewnym stopniem specjalizacji pokarmowej, mogące odżywiać się jedynie kilkoma pokrewnymi rodzajami pokarmów, jak np. stonka ziemniaczana, żerująca wyłącznie na kilku gatunkach roślin psiankowatych.

Omnifagi - patogeny wszystkożerne [Borytis cinerea]

Forma specjalna - wyspecjalizowany biotyp lub grupa biotypów patogena w ramach gatunku, zdolna do porażenia określonego gatunku rośliny żywiciela.

Rasa fizjologiczna - biotyp lub grupa biotypów w ramach gatunku, nie różniących się morfologicznie, lecz posiadających odmienne cechy fizjologiczne i patogeniczność w stosunku do określonych odmian roślin gospodarza.

4. Zmienność patogenów

Rozpatruje się w dwóch ujęciach:

• Zmienność osobnicza - daje początek zmianom populacji, a dalszy przebieg zależy od warunków środowiska. Dla patogenów najważniejszym elementem środowiska jest skład populacji roślin żywicielskich. Jeżeli skład ten jest stały, to pomiędzy patogenami i żywicielami wytwarza się stan równowagi względnej, a nasilenie chorób zależy od czynników zewnętrznych, głównie od temperatury i wilgotności.

• Zmienność populacji patogena

Patogeny różnią się znacznie zmiennością i zdolnością do tworzenia nowych ras. W największym stopniu zdolność tę mają wyspecjalizowane pasożyty bezwzględne, zwłaszcza rdze wśród grzybów oraz wirusy. Pasożyty okolicznościowe i saprofity okolicznościowe, będące przeważnie polifagami, wykazują mniejszą zmienność, ale także znacznie trudniej jest wyhodować odmiany roślin uprawnych odporne na tę grupę patogenów.

5. Fazy choroby infekcyjnej

INOKULACJA

↑

INFEKCJA → INKUBACJA → CHOROBA WŁAŚCIWA → WYZDROWIENIE I WYRÓWNANIE LUB ŚMIERĆ

ROŚLINY

Inokulacja poprzedza infekcję, zetknięcie się czynnika chorobotwórczego z rośliną. Wnikanie patogenów do roślin. Czynniki chorobotwórcze mogą zarazić rośliny przez:

1. Zranienia

2. Naturalne otwory

3. Organy nie pokryte kutykulą

Infekcja rozpoczyna się wraz z wniknięciem patogena do tkanki żywiciela, a kończy się nawiązaniem kontaktu pasożytniczego. Wyróżnia się kilka etapów infekcji grzybów i bakterii:

1. Etap wstępny

Grzyby → pobudzenie zarodników do kiełkowania

Bakterie → rozmnożenie kolonii bakterii / wnikanie do tkanek /

2. Etap penetracji tkanek rośliny żywicielskiej

Wytwarzanie enzymów /patogeny/

Reakcja obronna roślin

Czas trwania kilka do kilkunastu godzin.

3. Nawiązanie kontaktu pasożytniczego

Czerpanie substancji pokarmowych z tkanek rośliny /patogeny/

Reakcja obronna roślin

INKUBACJA Długość okresu inkubacji zależy od patogena - od kilku dni do kilku miesięcy

SYMPTOMACJA wystąpienie objawów

6. Zakażanie roślin przez wirusy, fitoplazmy, bakterie i grzyby

WIRUSY

Zakażają rośliny tylko w sposób bierny, przez drobne zranienia, w wyniku których komórki nie zamierają, ponieważ wirusy mogą namnażać się tylko w żywych komórkach. Miejscem infekcji mogą być uszkodzenia spowodowane przez owady o kłująco-ssącym aparacie gębowym oraz uszkodzenia mechaniczne w postaci złamanych włosków i drobnych zranień skórki zielonych organów roślin.

FITOPLAZMY

Zakażają rośliny tylko w sposób bierny. Patogeny te są wprowadzane do tkanek przez wektory, głównie skoczki, oraz przenoszone przy rozmnażaniu wegetatywnym porażonych roślin.

BAKTERIE

Bakterie zakażają rośliny przez szparki, przetchlinki i hydatody oraz przez włoski, miodniki i rany. Zakażenie liści bakteriami przez szparki powoduje choroby objawiające się plamistością liści.

GRZYBY

Zakażenie roślin może nastąpić przez: nieuszkodzoną skórę, naturalne otwory lub rany. Infekcja przez skórkę wymaga zdolności do przenikania przez pokrywającą ją kutykulę oraz przez celulozową ścianę komórek epidermy.

7. Rodzaje i mechanizmy odporności roślin na choroby

Odporność bierna (aksenia) = przedinfekcyjna - mechanizmy obronne w roślinie przed infekcją. Jest to jeden z najczęściej występujących rodzajów odporności związanej głównie z budową anatomiczną rośliny. Cecha ta jest stała i występuje niezależnie od tego, czy roślina ma kontakt z patogenem, czy też nie ma.

Odporność czynna = poinfekcyjna - polega na zmianach strukturalnych lub biochemicznych zachodzących w komórkach rośliny żywicielskiej pod wpływem kontaktu z patogenem. Zmiany te powodują zahamowanie lub przerwanie infekcji.

Odporność nabyta = indukowana - odporność rośliny na powtórne zakażenie tym samym lub innym czynnikiem chorobotwórczym. Na ogół jest stanem krótkotrwałym. Nie dziedziczy się.

Odporność pionowa = wertykalna = odporność specyficzna, warunkowana przez jeden lub kilka genów dominujących, jest nietrwała, podlega załamaniom ze względu na pojawienie się nowych ras patogenów.

Odporność pozioma = horyzontalna = odporność niespecyficzna, warunkowana przez wiele genów (poligeniczna), jest trwała i trudna do przełamania, ma duże praktyczne znaczenie.

8. Epidemiologia chorób roślin

Epidemia - masowe występowanie choroby zakaźnej na określonym terenie i w określonym czasie.

Pandemia - epidemia o dużym zasięgu z tendencją do rozszerzania się na nowe obszary, a nawet kontynenty.

Endemia - epidemia lokalna bez tendencji do rozszerzania się.

Warunki powstawania epidemii. Epidemia choroby rozwija się w następstwie zakłócenia równowagi w trójkącie oddziałujących na siebie czynników: wrażliwej rośliny żywicielskiej, patogena i (korzystnych) warunków środowiska.

1. Obecność patogena o dużej zdolności do zakażania i opanowania rośliny oraz spowodowania choroby, zdolnego do masowego rozmnażania i rozsiewania się, o małych wymaganiach wobec środowiska.

2. Występowanie podatnej rośliny na dużych powierzchniach. Uprawa na dużych powierzchniach jednorodnych genetycznie roślin, podatnych na choroby, stwarza bardzo korzystne warunki do rozwoju epidemii. W uprawie jest dużo odmian o cennych cechach użytkowych, ale wysokiej podatności na choroby.

3. Warunki środowiska sprzyjające rozwojowi patogena:

1. duża wilgotność

2. optymalna temperatura (dla większości grzybów klimatu umiarkowanego 15-26^oC)

3. duża rola wiatru

Źródła infekcji: opadłe liście, chora roślina, jak również forma patogena np. rodzaj zarodników grzyba. Szczególne znaczenie dla rozwoju epidemii mają źródła infekcji pierwotnej (pierwsza infekcja roślin w danym roku ich uprawy):

1. Wegetatywne, pasożytnicze formy patogenów przeżywające okres zimy w roślinach wieloletnich, zimotrwałych lub w częściach roślin przeznaczonych do rozmnażania np. bulwy, cebule, nasiona)

2. Saprotroficzne formy patogenów przeżywające okres przerwy w wegetacji roślin w glebie lub resztkach porażonych roślin (np. grzyb Venturia inaequalis na opadłych liściach jabłoni)

3. Przetrwalnikowe formy patogenów (np. zarodniki przetrwalnikowe - oospory, teliospory lub przetrwalniki grzybniowe - sklerocja)

Na roślinach porażonych w wyniku infekcji pierwotnych patogeny rozmnażają się i tworzą nowe inokulum, np. ogromne ilości zarodników konidialnych, które dokonują infekcji wtórnych.

Infekcje wtórne - są odpowiedzialne za szybki rozwój epidemii.

Cykl chorobowy - czas od infekcji do wytworzenia nowego inokulum.

Rozprzestrzenianie się patogenów:

• Anemochoria - rozprzestrzenianie się patogenów z prądami powietrza (przede wszystkim grzyby)

• Antropochoria - rozprzestrzenianie się czynników chorobotwórczych przy udziale człowieka

• Zoochoria - przenoszenie patogenów roślin przez zwierzęta

• Hydrochoria - przenoszenie patogenów przez wodę

9. Metody ochrony roślin przed chorobami

Metoda hodowli odpornościowej - hodowla odmian odpornych na choroby. Jej zadaniem jest uzyskanie nowych genotypów roślin odpornych na choroby, a jednocześnie dających wysoki plon dobrej jakości. Prowadzi się ją wykorzystując metody konwencjonalne (selekcja, krzyżowanie) oraz metody indukowane (mutacje).

Metoda agrotechniczna - stosowanie zabiegów agrotechnicznych w taki sposób, aby zapewnić roślinom optymalne warunki wzrostu i rozwoju

+ metoda tania - nieskuteczna w pełni

+ bezpieczna dla środowiska

Elementy metody agrotechnicznej: niszczenie źródeł infekcji, zmianowanie, odpowiedni odczyn gleby, harmonijne nawożenie, stosowanie zdrowych nasion i organów wegetatywnego rozmnażania, odpowiedni termin siewu i sadzenia, gęstość siewu, niszczenie chwastów.

Kwarantanna roślin - celem kwarantanny jest niedopuszczenie do wprowadzenia i rozprzestrzeniania się groźnych chorób, szkodników i chwastów na nowe obszary. Rozróżnia się kwarantannę zewnętrzną i wewnętrzną.

Metoda biologiczna - biologiczna ochrona roślin przed chorobami jest to ograniczenie rozwoju lub występowania patogenów roślin za pomocą czynników biologicznych (np. saprotroficznych grzybów).

Wykorzystuje się przede wszystkim zjawisko antagonizmu mikrobiologicznego.

Metoda fizyczna - polega głównie na niszczeniu patogenów lub zahamowaniu ich rozwoju za pomocą wysokiej, podwyższonej lub niskiej temperatury. Mniejszą rolę odgrywa stosowanie promieni nadfioletowych i promieni Roentgena.

Metoda chemiczna - stosujemy głównie przeciwko chorobom powodowanych przez grzyby, w mniejszym stopniu przeciwko chorobom powodowanym przez bakterie i mikoplazmy. Środki grzybobójcze - fungicydy i bakteriobójcze - bakteriocydy, należą do grupy pestycydów. Podział środków chemicznych na fungicydy i bakteriocydy nie jest ścisły, ponieważ wiele związków, np. związki miedzi, działa przeciwko obu tym grupom patogenów.

Sposoby działania fungicydów w różnych fazach rozwoju chorób infekcyjnych:

1. zapobiegawcze - przed infekcją; fungicydy stosowane w ochronie roślin działają na powierzchni organów nie dopuszczając do infekcji; zapobiegawcze działanie większości fungicydów polega na niszczeniu inokulum co chroni rośliny przed infekcją; opryskiwania zapobiegawcze muszą być powtarzane (zmywanie przez deszcz, przyrosty nowej powierzchni roślin nie pokrytej preparatem); fungicydy o działaniu zapobiegawczym to: f. miedziowe (Miedzian 50 WP), siarkowe (Siarkol Extra)

2. interwencyjne - w czasie infekcji i bezpośrednio po infekcji; fungicyd o działaniu interwencyjnym jest zdolny zahamować patogena w początkowej fazie procesu chorobotwórczego; najlepsze działanie interwencyjne: fungicydy dodynowe (Syllit), benzimidiazolowe (Topsin), triazolowe (Baycor, Systhane, Score)

3. wyniszczające - od fazy opanowania tkanek i wystąpienia pierwszych objawów choroby; fungicyd niszczy wytworzone zarodniki i części grzybni, wnika do tkanek rośliny (f. systemiczny)

Sposoby działania fungicydów w stosunku do tkanek rośliny. Niektóre nowoczesne środki grzybobójcze mają zdolność do przenikania w głąb tkanek miękiszowych, a nawet przemieszczania się tkankami przewodzącymi. Środki te zaliczamy do fungicydów systemicznych.

Działanie systemiczne mają:

• f. fenyloamidowe (Ridomil, Garlben)

• f. pirymidynowe (Nimmod, Rubigan)

• f. triazolowe (Baycor, Systhane, Score)

Mechanizmy grzybobójczego działania fungicydów na komórki grzybów:

• zakłócenie procesów energetycznych (np. f. miedziowe, siarkowe; nie powodują szybkiego uodparniania się)

• zakłócenie mitotycznego podziału jądra komórkowego (f. benzimidiazolowe)

• blokowanie biosyntezy ergosterolu [inhibitory biosyntezy ergosterolu = IBE] (f. triazolowe)

Ergosterol odgrywa bardzo ważną rolę w budowaniu i funkcjonowaniu błon plazmatycznych u grzybów.

Odporność grzybów na fungicydy. Powszechnie stosowane fungicydy systemiczne spowodowały bardzo niekorzystne zjawisko odporności grzybów na fungicydy. Pierwsze sygnały o odporności grzybów na fungicydy systemiczne pojawiły się na przełomie lat 60. i 70. XX w. (odporne Botrytis cinerea i Venturia inaequalis na f. benzimidiazolowe).

Obecnie zjawisko odporności na fungicydy stwierdzono u kilkudziesięciu różnych gatunków grzybów (na f. benzimidiazolowe, fenylamidowe, diodynowe, ostatnio też triazolowe).

Sposoby zapobiegania powstawaniu form grzybów odpornych na fungicydy:

• produkcja i stosowanie fungicydów wieloskładnikowych, zawierających 2-3 substancje aktywne o różnych mechanizmach grzybobójczego działania

• reakcja fungicydów - przemienne stosowanie fungicydów

Integrowana ochrona roślin (IPM) - równoczesne wykorzystanie wszystkich dostępnych metod zwalczania agrofagów w celu skutecznego, bezpiecznego i opłacalnego ograniczenia liczebności agrofagów do poziomu, poniżej którego nie wyrządzają one szkód gospodarczych.

10. Choroby różaneczników

Nieinfekcyjne:

• nieprawidłowy odczyn podłoża

• nadmiar wapnia - chloroza liści

• zbyt duże nasłonecznienie

• zbyt niska temperatura

• brak wody

Infekcyjne:

• fytoftoroza różaneczników

• choroby pędów i liści → mączniak prawdziwy różaneczników

• brązowienie brzegów i wierzchołków liści → Pestalotia sp.

• Choroby pąków i kwiatów → Briosia azaleae (wektorem jest skoczek różany)

• występujące na danym terenie czynniki chorobotwórcze, często wspólne dla różnych gatunków np. Pythium sp. Rhizoctonia solani, Botrytis cinerea

11. Choroby roślin iglastych

Infekcyjne:

• ochojnik świrkowo - modrzewiowy (smerkun szyszniak) [wełniste wydzieliny na igłach, w VI opad igieł]

• mszyca świerkowa zielona [masowe opadanie igieł świerka kłującego, ogołocone gałęzie całkiem wczesną wiosną]

• miodownica szpilkowa wełnista [mszyce żerują na dolnej stronie zeszłorocznych igieł. Uszkodzone igły żółkną i opadają]

• zgorzele siewek, zgnilizna sadzonek: Pythium sp., Fusarium sp., Botrytis cinerea (szara pleśń), Rhizoctonia solani [ korzenie gniją, zgnilizna podstaw łodyg - sosny, tuje, daglezje]

• fytoftoroza Phytophtora sp. [ zamieranie roślin, szeroki zakres żywicieli /różaneczniki i iglaste/

• zamieranie pędów jałowca Phomopsis juniperovora [jałowiec, cis, modrzew, jedlica, sosna Banksa]

• zamieranie pędów drzew i krzewów iglastych Pestalotiopsis funerea [cyprysik, jałowiec, świerk, sosna, jedlica, cis, żywotnik, choina]

• rdza wejmutkowo - porzeczkowa [na pędach wejmutki pomarańczowe ecja]

• brunatnienie i zamieranie zewnętrznych łusek Botrytis cinerea [jeżeli drzewa rosną blisko siebie]

• osutki [żółte plamy, przebarwienia całych igieł, po 2 roku igły opadają, owocniki grzybów ponad osutki]

• sadzakowatość igieł [ciemne, łatwo ścieralne naloty, jest to grzybnia, owocniki i zarodniki wielu różnych grzybów zwanych łącznie sadzakami]

• rdza pęcherzykowata igieł sosny Coleosporium tussilaginis

• rdza świerka i różanecznika Chrysomyxa rhododendrii

• rdza gruszy na jałowcu Gymnosporangium sabinae

• rdza jałowca i różowatych Gymnosporangium confusum

Nieinfekcyjne:

• czerwienienie i opadanie igieł → jako skutek przymrozków

• opadanie tegorocznych igieł → po ostrych zimach, gdy ziemia była głęboko zamarznięta

• przebarwienia igieł → często w wyniku chlorozy, brak jednego lub kilku makro- lub mikroelementów

• zatrucie igieł → znajdujące się w atmosferze substancje toksyczne np. SO₂

12. Szara pleśń na warzywach, roślinach sadowniczych oraz ozdobnych

Grzyb Botrytis cinerea

Występuje powszechnie jako saprofit, rozwijający się na martwych szczątkach roślin. W Polsce wyrządza największe szkody na roślinach warzywnych, ozdobnych i przemysłowych oraz na krzewach owocowych. Choroba ta występuje coraz powszechniej na jabłkach w przechowalniach.

Objawy występują na wszystkich nadziemnych organach roślin i we wszystkich fazach ich rozwoju. Zależnie od rodzaju porażonego organu i fazy choroby, na roślinach występują objawy w postaci brunatnych plam, lokalnej zgorzeli i obumierania całych organów, zgnilizny i wreszcie oznak etiologicznych w formie szarego nalotu i czarnych sklerocjów.

---