Działy fitopatologii:
1.etiologia-zajmuje się przyczynami chorób infekcyjnych(np. wirusy, grzyby)
2.patogeneza:
-wyjaśnia mechaniczny rozwój choroby począwszy od zakażenia
-uwzględnia różnego rodzaju współdziałania między czynnikami chorobotwórczymi, warunkami środowiska i porażoną rośliną
-obejmuje zagadnienia dotyczące mechanizmów odporności rośliny na choroby
3.epidemiologia:
-omawia rozwój chorób i ich szkodliwość w populacji roślin
-zajmuje się źródłami infekcji, wpływem czynników zewnętrznych na rozwój chorób i rozprzestrzenianie się patogenów
4.ochrona roślin przed patogenami.
Klasyfikacja chorób roślin(podział etiologiczny):
1.choroby infekcyjne powodowane przez:
-wirusy
-organizmy mikoplazmopodobne, rikestiopodobne i spiroplazmy
-bakterie
-grzyby
-pasożytnicze choroby nasienne
2.choroby nieinfekcyjne (nieorganiczneg pochodzenia):
-czynniki atmosferyczne
-czynniki glebowe
Choroba rośliny jest w swej istocie zakłóconym przez czynniki zewnętrzne procesem fizycznym na tle długotrwałym, że prowadzącym do zmian strukturalnych tego organizmu, zagrażających istnieniu lub normalnemu rozwojowi całej rośliny lub jej części.
Patogeny wywołują choroby u roślin przez:
-osłabienie rośliny wskutek pobierania składników pokarmowych z komórek gospodarza,
-zatrzymanie lub zakłócenie metabolizmu komórek gospodarza przez toksyny, enzymy lub regulatory wzrostu,
-zablokowanie transportu składników pokarmowych i wody przez tkanki,
-skonsumowanie zawartości komórki.
Choroby rozpoznaje się na podstawie:
-objawów etiologicznych
-objawów chorobowych
Badania objawów chorobowych obejmują ustalenia:
-miejsca ich występowania
-tolerancji rośliny względem patogena
-zakażenia przez patogena małej wirulencji
-oddziaływania niesprzyjających patogenowi czynników zewnętrznych (nieodpowiednia temp., złe naświetlenia, szczególnie znaczące przy chorobach wirusowych)
Stadium procesu chorobotwórczego-cykl chorobowy: wystąpienie każdej choroby infekcyjnej poprzedza szereg następujących po sobie zjawisk, które składają się na proces chorobowy. Proces chorobowy czasami pokrywa się z cyklem życiowym patogena, ale nie zawsze.
Pasożytnictwo i patogeniczność:
-pasożytem jest organizm żyjący na żywej roślinie i otrzymujący z niej składniki pokarmowe
-zależności zachodzące między pasożytem i jego gospodarzem nazywa się pasożytnictwem
-pasożytnictwo jest rodzajem cudzożywności
Wśród pasożytów wyróżniamy:
-patogeny
-pasożyty niepatogeniczne
-symbionty
Straty spowodowane pasożytnictwem wynikają z:
-pobierania składników pokarmowych (zwykle mniejsza część całości: szkodliwość pasożyta zwykle nie jest proporcjonalna do jego zapotrzebowania na składniki odżywcze. Np. lokalne uszkodzenie podstawy łodygi zwykle zabija roślinę)
-wprowadzenia do rośliny toksyn
-uszkodzenia komórek i tkanek zakłócających transpiracje, wywołujących więdnięcie, nienormalne podziały komórek itp.
Patogeniczność jest:
-zdolnością pasożyta do zakłócenia jednej lub więcej żywych funkcji fizjologicznych rośliny
-pasożytnictwo odgrywa w tym procesie istotną, ale często nie najbardziej znaczną rolę
Cechy pasożytów:
-powinowactwo pasożytnicze
-agresywność
-patogeniczność
Powinowactwo pasożytnicze:
-jest wzajemną skłonnością pasożyta i żywiciela
-wyraża się trofizmem i przystosowaniem enzymatycznym czynnika chorobotwórczego względem żywiciela, które umożliwiają infekcję i kolonizację tkanek gospodarza, brak powinowactwa hamuje infekcję lub kolonizację.
Agresywność:
-jest zdolnością do zakażania , kolonizowania i wykorzystywania pokarmów rośliny
-zależy od cech patogena i żywiciela oraz czynników zew.
-jest mierzona progiem infekcyjnym, tj. mniejszą liczbą jednostek infekcyjnych patogena (liczba komórek bakterii, zarodników grzyba itp.) do zakażenia rośliny oraz czasem trwania infekcji i inkubacji choroby.
Patogeniczność jest:
-zdolnością pasożyta do wywoływania chorób
-wyrażana wirulencją, tj. stałą, genetyczną zdolnością patogena do wywoływania choroby
Rodzaje pasożytów:
- pasożyty obligatoryjne
-pasożyty fakultatywne
-saprotrofy fakultatywne
-półpasożyty
Pasożyty obligatoryjne:
-rozwijają się tylko na żywych roślinach
-zwykle zakażają rośliny w dobrej kondycji
-zakażają rośliny gł.przez naturalne otwory, rzadziej przez rany
-w większości przypadków nie dają się kodować na sztucznych podłożach
-zwykle naruszają rośliny wolno
-są reprezentowane przez m.in. organizmy grzybopodobne z gromady Plasmodiophoromycota i rodziny Pernosporaceae oraz grzyby z rzędów Erisphales i Uredinales
Pasożyty fakultatywne:
-żyją powszechnie jako saprotrofy, lecz w pewnych warunkach odżywiają się pasożytniczo
-łatwiej porażają rośliny osłabione
-zakażają rośliny gł. przez rany, czasami przez nieuszkodzoną skórkę
-rosną dobrze na sztucznych podłożach
-często wywołują nekrozy tkanek
-są reprezentowane przez m.in. Botrytis Cinerea i Pythium spp.
Saprotrofy fakultatywne:
-żyją gł. paożytniczo, chociaż czasami mogą rozwijać się saprotroficznie
-porażają rośliny w dobrej kondycji i osłabione
-zakażają rośliny gł. przez naturalne otwory, rany, czasami przez nieuszkodzoną skórkę
-na ogół rosną dobrze na sztucznych podłożach
-wywołują nekrozy tkanek
-przechodzą w cyklu rozwojowym fazę pasożytniczą i saprotroficzną
-są reprezentowane przez m.in. liczne grzyby z Ascomycota(Venturia inaequalis, Drepanopeziza ribis, Gnomonia spp.)
Zakres pasożytnictwa i specjalizacja pasożytnicza:
W zależności od liczby żywicieli patogeny dzielimy na:
-monofagiczne (liczne rdze, mączniaki prawdziwe, Venturia Inaequalis)-większość z nich to pasożyty obligatoryjne)
-polifagiczne (Pythium, Fusarium i Verticillum spp., Rhizoctonia solani)-większość z nich to pasożyty fakultatywne
-omnifagi (wszystko.żerne, Botrytis cinerea)-pasożyty słabości
Specjalizacja pasożytnicza wyraża się:
-przystosowaniem pasożyta do organu rośliny
-zdolnością tworzenia form specjalnych i ras fizjologicznych
Cechy form specjalnych i ras fizjologicznych:
a)forma specjalna:
-jest rodzajem przystosowania do gatunku np. Fusarium oxysporum f.sp. diantki-pasożytuje na goździku
-zwykle różnią się tylko nieznacznie cechami morfologicznymi
b)rasa fizjologiczna:
-jest formą przystosowania się do odmiany
-nie różni się morfologicznie od innych ras
-różnicuje się na podstawie patogeniczności względem różnych odmian danego gatunku.
W cyklu życiowym patogena wyróżniamy:
-inokulację
-penetrację
-ustanowienie infekcji
-kolonizację
-wzrost i reprodukcję patogena
-rozprzestrzenianie się patogena
-przeżywanie patogena poza rośliną gospodarzem.
Infekcja:
-jest pierwszym etapem rozwoju procesu chorobowego
-rozpoczyna się skontaktowaniem patogena z rośliną, a kończy się pasożytnictwem
-jest dokonywana biernie przez wirusy i mikoplazmy (są wprowadzane do rośliny przez wektory lub mechanicznie) lub czynnie(bakterie, organizmy grzybopodobne, grzyby, pasożytnicze rośliny nasienne) wskutek aktywności własnej patogenów
Fazami infekcji czynnej są:
-inolulacja
-wnikanie (penetracja)
-pasożytowanie
Pojęcia związane z inokulacją:
-inokulacja jest to skontaktowanie patogena z rośliną
-inokulum jest to jakakolwiek część patogena, która może zainicjować chorobę. U grzybów inokulum mogą być zarodniki, sklerocja lub fragmenty grzybni. U bakterii mikoplazm i wirusów inokulum jest zawsze cała bakteria, mikoplazma itp.
Inokulum dzieli się na:
-pierwotne-przeżywa przez zimę lub lato i wywołuje pierwszą infekcję na wiosnę, zwana infekcją pierwotną
-wtórne-pochodzi z pierwotnych infekcji i wywołuje wtórne infekcje
Źródłami inokulum są:
-szczątki porażonych roślin
-gleba
-nasiona
-organy wegetatywnego rozmnażania
-bulwy
-sąsiednie porażone rośliny lub plantacje
-plantacje znacznie oddalone
Inokulum może być przenoszone przez:
-wiatr
-wodę
-narzędzia
-wektory
Próg infekcji:
-jest liczbą propagul niezbędną do dokonania infekcji
-zależy gł. od infekcji patogena, następnie od odporności rośliny i warunków środowiska
-zapewnia wywołanie choroby, gdy przekroczy próg chorobowy.
Penetracja(miejsce i przebieg):
a)zranienia spowodowane przez
-wiatr, grad, burze
-zwierzęta, człowieka
b)naturalne otwory
-aparaty szparkowe
-przetchlinki, kanały w miodnikach kwiatów
-blizny po liściach lub owocach
-spękania korzeni wskutek ich rozgałęziania się
c)nieuszkodzone i pokryte kutykulą tkanki (dostępne tylko dla organizmów wydzielających kutynazę).
Szybkość kiełkowania zarodników i nasion zależy od:
-długości okresu spoczynku
-wilgotność
-czas wymaganego do wytworzenia innych zarodników (np. zoospor lub bazydiospor)
-ilość składników odżywczych
-obecności i składu organizmów antagonistycznych i nadpasożytniczych
Sposoby wnikania i zasiedlania rośliny przez grzyby:
a)wnikanie przez nieuszkodzoną skórkę:
-przez grzybnie powierzchniową z wytworzeniem haustoriów
-pod grzybnię podkutikularną
-przez appressorium z klinem infekcyjnym i grzybnią śródkomórkową
-przez appressorium z klinem infekcyjnym, grzybnią międzykomórkową i z haustoriami
b)wnikanie przez naturalne otwory:
-szparki
-przetchlinki, hydatody, kanały w miodnikach kwiatów
-blizny po liściach lub owocach
-spękania korzeni wskutek ich rozgałęzienia się
-hydatody
c)wnikanie przez rany
Wnikanie przez nieuszkodzoną skórkę:
-jest najbardziej rozpowszechnionym typem wnikania przez grzyby i jedynym sposobem wnikania przez rośliny pasożytnicze
-u grzybów jest poprzedzone wytworzeniem na strzępce delikatnych odgałęzień lub appressorium z klinem infekcyjnym
-odbywa się pod wpływem mechanicznego nacisku (do 7 atmosfer) i enzymatycznego rozmiękczenia ściany komórkowej
Wnikanie poprzedzają:
-rozpoznanie chemiczne gospodarza (kw.tłuszczowe, białka)
-u bakterii-zwiększenie liczebności inokulum wskutek rozmnażania się ich komórek
-u grzybów i pasożytniczych roślin nasiennych-pobieranie wody i pęcznienie odowiednio zarodników i nasion
Warunki środowiska wpływające na wnikanie:
a)woda:
-umożliwia przemieszczanie się bakterii i zarodników pływkowych
-jest niezbędne do kiełkowania zarodników większości patogenów
-rozpuszcza substancje wydzielane przez roślinę
b)temperatura:
-wpływa na szybkość reakcji fizjologicznych patogena
-ma różny wpływ zależności od gatunku patogena
-decyduje o dostępności wody
c)tlen:
-jest wymgany do oddychania i gromadzenia energii
d)pH środowiska:
-bakterie wymagają pH>7,0
-organizmy grzybopodobne i grzyby preferują pH>7,0
e)wydzieliny innych mikroorganizmów
f)skład i aktywność mikroorganizmów towarzyszących.
Inkubacja (wylęganie choroby):
-jest drugim etapem infekcyjnego procesu chorobowego
-rozpoczyna się po zakończeniu infekcji, a kończy ukazaniem pierwszych objawów chorobowych
-charakteryzuje się przyrostem liczbowym patogena w roślinie i kolonizacją coraz większych jej obszarów
-okres inkubacji trwa od 2-4 dni(choroby wirusowe, bakterie) do 2-3 lat (wiroidalne i mikoplazmatyczne choroby drzew)
Okres inkubacji zależy od:
-patogeniczności patogena, tj. zdolności do wywołania choroby
-agresywnośc, tj. infekcyjności(zdolności do zakażenia, szybkiego rozmnożenia i skolonizowania żywiciela)
-podatności genetycznej rośliny(gatunku, odmiany) na patogena i chorobę
-wieku rosliny lub jej organu
-temperatury
-okres inkubacji nie zależy od wirulencji patogena, tj. genetycznie uwarunkowanej zdolności do zakażenia okresu genotypu żywiciela
Porażenie bezobjawowe jest skutkiem:
-mniejszej wrażliwości rośliny
-tolerancji rośliny względem patogena
-zakażenia przez patogena o małej wirulencji
-oddziaływania niesprzyjających patogenowi czynników zewnetrznych (nieodpowiednia temp., niewłaściwy poziom naświetlenia-szczególnie znaczące przy chorobach wirusowych).
Choroba właściwa:
-jest trzecim etapem rozwoju infekcyjnego procesu chorobowego
-rozpoczyna się po zakończeniu inkubacji, a kończy się zwykle z końcem wegetacji rośliny lub jej śmiercią
-obejmuje zasiedlanie rośliny przez patogena i jego rozmnażanie
-wyraża się ukazaniem objawów chorobowych, których przebieg i obraz nazywa się syndromem choroby.
Warianty przebiegu choroby:
Wśród sprawców chorób wyróżnia się patogeny:
1.wyspecjalizowane w atakowaniu i zasiedlaniu:
a)organów rośliny:
-korzeni-Synchytrium endobioticum
-powierzchni liści i wnętrza komórek-grzyb z rzędu Erysiphales
-przestrzeni podkutykularnej-Venturia inaegualis, Diplocarpon rosae
b)określonych tkanek:
-tylko komórek floemu, zwłaszcza rurek sitowych i przyległych komórek miękiszu łykowego-mikoplazmy
-naczyń-Pseudomonas, Fusarium i Verticillum spp.
2.porażające lokalnie-uszkodzone są nieliczne komórki w pobliżu miejsca inekcji; objawami są plamistości
3.porażające systemicznie-uszkodzone są całe lub prawie całe rośliny(wirusy, niektóre bakterie i grzyby)
4.rzadko wywołujące hekrozy, zgorzele lub zgnilizny-patogeny obligatoryjne
5.zwykle wywołujące nekrozy, zgorzele lub zgnilizny-psożyty fakultatywne
6.zwiększające swoje wymiary wskutek wzrostu-organizmy grzybopodobne, grzyby i pasożytnicze rośliny nasienne
7.nie zwiększające swoich wymiarów:
-wiroidy i wirusy-namnażają się
-komórki bakterii-dzielą się co 20-30 min
8.tworzące zarodniki wewnątrz komórek(Synchytrium endobioticum, Plasmodiophora brassicae)
9.tworzące zarodniki w naczyniach(Ceratocystis ulmmi)
10.tworzące zarodniki pod powierzchnią lub na powierzchni liści.
Fizjologiczne mechanizmy oddziaływań patogenów na rośliny:
1.naruszanie transkrypcji kwasów nukleinowych-wiroidy
2.zakłócenie gospodarki substancjami wzrostowymi-wiroidy
3.zakłócenie układu translacyjnego komórek roliny wskutek jego zaangażowania do replikacji wirusa
4.tworzenie barier kalusowych na sitach-mikroplazmy
5.tworzenie toksycznych substancji nekroganicznych, które:
-nie są metabolitami patogenów
-są głównie melaninami tj. końcowymi produktami utleniania związków fenolowych i chinonowych
Enzymy:
1.są wielkocząsteczkowymi molekułami białkowymi katalizującymi procesy wewnątrzkomórkowe
2.są utworzone przez bakteie, patogeniczne organizmy grzybopodobne i grzyby
3.umożliwiają:
-wnikanie patogena-enzymy niszczące strukturę tkanki i ścianę komórkową
-odżywianie się patogena-enzymy rozkładające proste i złożone związki komórki rośliny gospodarza
4.nie są specyficzne ani dla patogena, ani dla rośliny, ani dla określonego układu patogen-roślina
5.są specyficzne względem substratu
6.są uruchamiane i blokowane w zależności od ilości substratów i produktów. Im więcej substratu jest rozłożonego tym mniej enzymów produkuje patogen
Bariery jakie muszą pokonać patogeny:
-wosk(siła mechaniczna patogena)
-kutyna(pokonywana już enzymatycznie
-celuloza
-pektyna
-celuloza(chemiceluloza, lignina)
-plazmoterma(białkowo-lipidowa)-półprzepuszczalna błona
-cytoplazma
Enzymy niszczące strukturę tkanki i ścianę komórkową:
-enzymy kutynolityczne (kutynazy)
-enzymy pektolityczne (pektynazy)
-enzymy celulolityczne (celulozy)
-enzymy hemicelulolityczne(hemicelulazy)
-enzymy ligniolityczne (ligninazy)
KUTYNA:
-gł. składniki warstwy kutikularnej
-jej górna warstwa pokryta jest woskiem, dolna dotyka pektyn i celulozy zew.ścian komórek epidermy
-jest nierozpuszczalnym poliestrem, nierozgałęzionych pochodnych hydroksy kwasów tłuszczowych zawierających od 16-18 atomów węgla
-jest rozkładana przez kutynazy do glukozy: kutynazy są esterazami rozkładającymi połączenia estrowe między molekułami kutyny i uwalniające monomery i oligomery składowe pochodnych kwasów tłuszczowych z nierozpuszczalnych polimerów kutyny
-są wytwarzane przez wiele grzybów i co najmniej 1 bakterię-Streptomyces scabies
ZWIĄZKI PEKTYNOWE:
a)wiążą komórki w tkankach roślin
b)wchodzą w skład ściany komórkowej, w których tworzą żel wypełniający przestrzenie między celulozowymi mikrofibrylami
c)polisacharydy, tj. polimeryczne łańcuchy galakturonianów, między którymi występują cząsteczki ramnozy z bocznymi odgałęzieniami galakturonianów
d)są rozkładane przez pektynazy, które:
-usuwa boczne odgałęzienia łańcuchów pektynowych ułatwiając dotęp enzymów skracających łańcuchy pektynowe od ich końców
-usuwa z pektyny grupy metylowe i powoduje powstawanie kwasu pektynowego i metanolu. Kwas pektynowy z kolei rozkładany jest przez enzymy z grupy poligalakturonaz
-biorą udział w wywoływaniu procesów gnilnych
-są wytwarzane przez kiełkujące zarodniki i wraz z innymi metabolitami patogenów(kutynazy, celulozy)uczestniczy we wnikaniu do gospodarza
-rozluźniaja zawartość tkanek i ułatwiają międzykomórkowe wnikanie patogena
-ułatwiają odżywianie się patogena
-są głównym czynnikiem indukującym powstanie zatyczek.
CELULOZA:
1.polisacharyd składa się z cząsteczek glukozy
2.występuje u wszystkich roślin wyższych
3.w postaci mikrofibryli jest szkieletowym komponentem ściany komórkowej
-w tkankach roślin stanowi od 12(tkanki niezdrewniałe)do 50%(drzewa, 90% bawełna)
4.jest rozkładana przez celulazy wytwarzane przez organizmy patogenne, które:
a)rozkładają celulozę do glukozy w 3 etapach:
-celulozy z grupy C1-rozrywają wiązania między fibrylami
-celulozy z grupy C2-rozkładają celulozy na celulosacharydy
-celulozy Cx tj.:celobiazy uwalniają disacharydy-celobiozę, β-glukozydazy rozkładaja celobiozę do glukozy
5.rozmiękczją i dezintegrują ścianę komórkową
6.ułatwiają wnikanie i rozprzestrzenianie się patogena w roslinie
7.uwalniając cukry proste, pożywienie dla wielu patogenów, zwiększają ich wigor i wirulencję.
HEMICELULOZY:
-wchodzą w skład fibrylarngo szkieletu
-polimery D-ksylazy z bocznymi łańcuchami arabinozy i innych
-są rozkładane przez hemicelulazy, tj.: w zależności od uwalnianego manomeru-ksylazy, arabinazy, glukanazy, mannazy uwalniające mono- i oligosacharydy
LIGNINY:
-otaczają celulozowe fibryle ścian komórkowych
-wchodzą w kład drewna-zawartość różna
-polimery alkoholi aromatyznych-odporne składniki ścian komórkowych
-są rozkładane przez stosunkowo niewiele mikroorganizmów, w tym gł. przez grzyby wywołujące zgniliznę drewna-Basidomycota
-są rozkładane przez ligninazy(częściwo przez sprawców brunatnej zgnilizny drewna)
-całkowicie przez sprawców białej zgnilizny drewna
BIAŁKA:
-mogą być katalizatorami reakcji komórkowych (enzymy) lub materiałem budulcowym (membrany)
-sa kompleksem ok. 20 różnych aminokwasów
-są rozkładane przez proteinazy na polipeptydy następnie peptydazy na peptyd i aminokwasy proteinazy zakłócają różne funkcje błon cytoplazmatycznych i enzymów
SKROBIA:
-gł. materiał zapasowy oślin
-syztetyzowana w chloroplastach i organellach nie uczestniczących w fotosyntezie-amyloplastach
-polimer glukozy i wystepuje w 2 formach:
1.amylazy-polimer mało rozgałęziony
2.amylopektyny-silnie rozgałęziony
-rozkładana przez α-amylazę, β-amylazę i zoamylazę do dekstryn, następnie do maltazy
TŁUSZCZE:
-są materiałami zapasowymi
-wchodzą w skład wosku i błon cytoplazmatycznych (fosfolipidy, glikolipidy)
-rozkładane przez lipazy.
TOKSYNY:
-mogą bezpośrednio zabijać komórkę gospodarza
-mogą być truciznami wielu gatunków roślin z różnych rodzin
-mogą oddziaływać tylko na kilka gatunków roślin lub odmian
-mogą oddziaływać miejscowo lub przemieszczać się na znaczne odległości-z korzeni do liści
-naruszają komórkę albo przez zmianę przepuszczalności błon komórkowych lub przez inaktywację lub inhibicję enzymów
-mogą działać jak antymetabolity indukujące niedobór substancji wzrostowych
-są zwykle produkowane przez patogeny w małych ilościach
Rodzaje toksyn:
1.toksyny specyficzne:
-są aktywne tylko względem rośliny gospodarza patogena
-są wytwarzane przez: Alternaria, Pseudomonas, Bipolaris, Periccunia
-decydują o poziomie patogeniczności patogena
-zwykle mogą wywoływać choroby, nawet bez obecności patogena
a)wiktoryna, która:
-wytwarzana przez Bipolaris victoriae infekujące podstawy źdźbła owsa odmiany Wiktoria z genem Ve
-jest przemieszczana do liści, gdzie wywołuje plamistości
-wywołuje zmiany histochemiczne i biochemiczne w gospodarzu(zmiany w strukturze ściany komórkowej, wzrost oddychania, spadek produkcji roślin)
-jest nieaktywna względem wszystkich innych odmian owsa
b)toksyna Y, która:
-pochodzi od rasy Helminthosporium maydis
-wywołje plamistości liści kukurydzy
-rozluźnia i unieczynnia mitochondria
-powoduje selektywne pobieranie jonów, zamykanie aparatów szparkowych hamuje wzrost korzeni
c)toksyna AF:
-produkowana przez Alternaria ssp.
-wywołuje plamistości u pomidora i tytoniu
2.toksyny niespecyficzne:
-są wytwarzane przez określonego patogena ale powodują podobne objawy u różnych gatunków roślin
a)lykomarazina, która:
-jest wytworzona przez Fusarium spp., gł. przez F otysporum f.sp.lycopersici
-jest dwupeptydem i inhibitorem jednego z regulatorów wzrostu pomidora
-powoduje więdniecie, nekrozy blaszek liściowych i zwijanie się liści pomidora wskutek zakłócenia zdolności błon plazmatycznych do zatrzymywania wody
b)kwas celterionowy, który:
-pochodzi od Alternaria solani, sprawcy alternariozy ziemniaka i pomidora
c)amyloforyna, która:
-powoduje zgorzel młodych pędów
-pochodzi od Erwinia amylovora, sprawcy zarazy ogniowej rośliny z Rosaceae
Mykotoksyny i ich funkcje:
-są produkowane przez grzyby, zwłaszcza przez Alternaria, Aspergillus, Fusarium i Penicillum spp.
-są głównie oksyczne dla zwierząt i ludzi
-powodują uszkodzenia skóry, nerek, wątroby i układu nerwowego oraz krwotoki i poranienia.
Najbardziej znane mykotoksyny:
1.afaltoksyny, które:
-zostały po raz pierwszy poznane jako metabolity Aspergillus flavas
-są produkowane przez liczne gatunki z rodzaju Aspergillus
-wystepując w koncentracji 20ppb(parts per bilion) dyskwalifikują produkt
-wywołują osłabienie, bak apetytu, zmniejszenie przyrostów masy ciała, raka wątroby
2.ochratoksyny, które:
-są metabolitami Aspergillus spp
-występuje gł. w ziarnie zbóż
-uszkadzają nerki
3.zearalenon, który:
-jest wytwarzany przez Fusarium spp.
-wywołuje porażenia
4.patulina, która:
-jest wytwarzana przez Aspergillus i Penicillum spp.
-ma właściwości kancerogenne
-atakuje układ nerwowy
-występuje gł. w owocach i ich przetworach
Regulatory wzrostu wydzielane przez patogena:
-działają w niskich koncentracjach
-zwiększają lub zmniejszają produkcję regulatorów wzrostu produkowanych przez roślinę
-mogą promować syntezę RNA-transportującego, która prowadzi do syntezy specyficznych enzymów kontrolujących biochemię i fizjologię rośliny
-zwiększenie oddychania roślin
-zmniejszają różnicowanie się komórek i tkanek
-opóźniają drewnienie ścian komórkowych
-zmniejszają przepuszczalność błon cytoplazmatycznych
-przyśpieszają starzenie się roślin
Patogeny mogą tworzyć:
-więcej lub te same regulatory wzrostu, które tworzy roślina
-więcej tych samych inhibitorów regulatorów wzrostu niż ilości tworzone przez roślinę
-nowe lub inne regulatory wzrostu lub inhibitory regulatorów wzrostu
-substancje stymulujące lub tłumiące produkcję regulatorów lub inhibitorów wzrostu
Najbardziej znanymi regulatorami wzrostu są:
1.auksyny:
a)sa reprezentowane przez kwas indolilo-3-octowy(IAA)
b)wpływaja na:
-wzrost i różnicowanie się komórek
-przepuszczalność błon cytoplazmatycznych
-oddychanie(wzrost)
-syntezę RNA transportującego wzrost, a stąd na syntezę enzymów, jak również białek budulcowych
c)produkowane przez patogeny mogą:
-blokować rozkład IAA roślinnego przez tłumienie oksydazy IAA
-wywoływać hipertrofię i hiperplazię
-zwiększenie oddychania
-opóźniać drewnienie ścian komórkowych
d)sa wytwarzane przez, np. Agrobacterium tumefaciens, Phytophthora infestans, Plasmodiophora brassica, Ustilago maydis
2.gibereliny:
a)są reprezentowane przez kwas giberelinowy
b)występują w roślinach zielnych
c)są wytwarzane przez wiele mikroorganizmów
d)zostały po raz pierwszy wyizolowane z grzyba Gibarella fujiknori, sprawcy choroby siewek ryżu
e)stymulują wierzchołkowy wzrost łodyg i korzeni
f)wspomagają kwitnienie i wzrost owoców
g)produkowane przez patogeny-prawdopodobnie hamują tworzenie roślinnych giberelin
3.cytokininy:
a)wpływają na wzrost i różnicowanie się komórek
b)hamują rozkład białek i kwasów nukleinowych, przez to ich zamieranie
c)są wydzielane przez Plasmodiophora brassicae, gatunki z rzędów Uredinales i Ustilaginalesoraz Verticillum
d)produkowane przez patogeny-zakłócaja wytwarzanie i dystrybucję roślinnych cytokinin.
4.etylen (postać gazowa):
a)wywołuje m.in. chlorozy liści
b)przyspiesza opadanie liści i dojrzewanie owoców
c)zwiększa przepuszczalność błon komórkowych
d)stymuluje syntezę lub aktywizuje wiele enzymów, które biorą udział w zwiększaniu odporności rośliny na choroby
e)jest wydzielany przez m.in. Blameriella jaapin, powodując przedwczesne opadanie liści.
PATOGENEZA
Podstawowymi procesami fizjologicznymi zakłóconymi przez patogeny rośliny są:
1.fotosynteza:
a)jest podstawową funkcją roślin zielonych, w której dokonuje się zmiana energii świetlnej wchemiczną
b)jest zakłócona przez wszelkie mikroorganizmy wywołujące chlorozy i nekrozy
c)maleje wskutek zmniejszania:
-syntezy chlorofilu i chloroplastów
-powierzchni asymilacyjnej (nekrozy, karłowatość, defoliacja)
-dostępu światła i CO2 do liści i przez naloty organizmów grzybopodobnych i grzybów
-odprowadzaniu asymilatów z liści i przez to zahamowania tempa fotosyntezy i biosyntezy chlorofilu
-ilości dostarczanej do liści wody
2.oddychanie-jest procesem, w którym komórki przez enzymatycznie kontrolowane utlenianie bogatych w energię węglowodanów i kwasów tluszczowych, uwalniaja energię w formie mogącej być wykorzystaną dla innych życiowych procesów komórki. Cały proces zamyka sie w tzw. Cyklu Krepsa zachodzącym w mitochondriach:
C6H12O6+6O2→6O2 +6H2O+678kcal
Dynamika zmian w oddychaniu zależy od:
a)fazy rozwoju choroby:
-oddychanie zaczyna rosnąć wkrótce po infekcji, zwykle w okresie pojawiania się pierwszych objawów chorobowych
-oddychanie rośnie szybko do czasu rozmnażania się i sporulacji patogena
-oddychanie po sporulacji spada do normalnego poziomu oddychania roślin zdrowych
b)wrażliwość rośliny na chorobę:
-oddychanie rośnie szybciej u odmian roślin odpornych, u których energia jest wykorzystywana w większej ilości do szybkiego uruchomienia mechanizmów odporności
c)u odmian wrażliwych oddychanie rośnie powoli po inkubacji, ale szybko spada po osiągnięciu maksimum.
Zmiany metaboliczne towarzyszące wzrostowi oddychania:
-wzrost aktywności lub koncentracji enzymów
-akumulacja i utlenianie związków fenolowych
-wzrost aktywności cyklu pentozowego (gł. Źródło z.fenolowych)
-wzrost fermentacji.
3.gospodarka wodna-bilans wodny rośliny zależy od ilości:
-pobranej i przeniesionej wody
-transpiracji lub utraty wody
a)pobieranie wody hamują patogeny:
-wywołujące gnicie korzeni(Fusarium, Gaeumannomyces, Phytophthora, Pythilum, Rhizoctonia, Verticillum spp.)
-zmniejszenie przewodności wodnej rośliny(Fusarium, Verticillum spp.)
-zwiększające transpirację(Diplocarpon, Venturia spp.)
b)przewodzenie wody może zostać zakłócone wskutek:
-zniszczenia szyjki korzeniowej lub podstawy łodygi (Erwinia, Didymella)
-zaczopowanie naczyń przez plechę grzyba lub kolonie bakteryjną
-patologicznych zmian w naczyniach
-zablokowania drożności naczyń przez uciskające komórki narośli
c)skutki zakłócenia gospodarki wodnej są:
-zmniejszenie pobierania i transportu składników mineralnych
-zmiany wartości stężeń substancji rozpuszczalnych i przez o zmiany w nim: stosunków osmotycznych i równowagi elektrolitycznej
-zatrzymanie metabolizmu rośliny.
4.przewodzenie asymilatów, które:
a)powstają w czasie fotosyntezy
b)przemieszczają się plasmodesmami i rurkami sitowymi do organów nie prowadzących fotosyntezy, gdzie są wykorzystywane lub przechowywane
c)wirusy utrudniają przewodzenie asymilatów wskutek:
-akumulacji skrobi w liściach, powodując ich grubienie i zwijanie się
-blokowanie aktywności enzymów katalizujących rozkład skrobi(mozaiki)
5.wzrost roślin:
a)zwykle zmniejsza się wskutek:
-zahamowania fotosyntezy
-niedostatku wody i skład.mineralnych
b)ulega zmianie wskutek:
-nierównomiernego rozwoju liści lub pędów
-zmianyrpodukcji lub dystrybucji substancji wzrostowych.
Przepuszczalność błon cytoplazmatycznych-błony komórkowe:
a)składają się z podwujnej warstwy molekuł lipidowych
b)funkcjonują jako przepuszczalne:
-bariery, które umożliwiają dostanie się do komórki tylko substancji jej potrzebnych i hamują się wydostawanie z komórki substancji jej niezbędnych
-pozwalają przepłynąć biernie małym cząstkom rozpuszczalnika w wodzie jak jonom, cukrom lub są one czynnie przepompowywane przez specjalne kanały utworzone przez białka
c)po infekcji zmieniają swą przepuszczalność czego skutkiem jest utrata elektrolitów tj. rozpuszcz. w wodzie jonow i cząstek komórki.
Odczytywanie informacji genetycznej-szczególne wirusy i obligatoryjne grzyby pasożytnicze naruszają proces odczytywania informacji przez:
-zmianę składu i struktury lub funkcji włókien chromatynowych związanych z DNA
-tworzenie nowych molekuł RNA za pośrednictwem enzymów patogena lub zmodyfikowanych enzymów gospodarza
-tworzenie nowych rybonukleoz-enzymów rozkładających RNA
-syntezę wiekszej ilości RNA, która: występuje u odmian b.odpornych, prowadzi do zwiększonej syntezy zw.kształtujących mechanizm odpornościowy komórki.
Reakcje rośliny odpornej-odporność na choroby jest cechą rośliny gospodarza nie pozwalającą wywołać choroby przez dostosowanego w niej patogena. Odporność jest uwarunkowana:
-posiadaniem genów odporności
-nabyciem odporności systemicznej
-zdolnością rozpoznania induktorów tj. protein, glukanów lub glikoprotein patogena
-posiadaniem pewnych cech fenotypowych kształtujących odporność bierną lub czynną rośliny względem patogena.
Odporność bierną kształtują:
a)ilość i jakość wosku pokrywającego komórki epidermy
b)obecność wosków na powierzchnie liści
c)grubość kutikuli
d)gruba ścina komórek wysyconą ligninami lub suberyną
e)liczba, kształt, wielkość i umiejscowienie szparek i przetchlinek
f)duży udział tkanek mech.
g)obecność zewnętrznych osłonek wiązek przewodzących
h)czas otwierania aparatów szparkowych
i)obecność inhibitorów kiełkowania w wydzielinach liści lub korzeni przez odporne rośliny:
-bzu, lnu, grochu na Fusarium spp.
-pomidora na Botrytis cinerea
j)brak induktorów patogenów tj. protein, glukanów lub glikoprotein patogena
k)brak struktur biochemicznych będących receptorami toksyn patogena
l)brak hormonów lub witamin niezbędnych dla patogena
m)obecność zw.fenolowych i produktów ich utleniania-chinonów, np.:
-fenoli w (ścianach) liściach jabłoni odpornych na Venturia inaegualis
-katechalu i florydzyny w bulwach ziemniaka odpornego na spongospora subterranea
-kwasu chlorogenowego w korzeniach ziemniaka odpornego na Verticillum spp.
n)glukanazy i chitanazy tworzone przez rośliny
o)wysokie ciśnienie osmotyczne umożliwiające patogenowi pobieranie substancji odżywczych z komórek rośliny.
Struktury i reakcje tworzone wskutek funkcjonowania odporności strukturalnej:
1.nabrzmiałe ściany komórkowe:
a)zawierają duże ilości bezpostaciowej lub włóknistej substancji, często nasycone związkami fenolowymi
b)powodują „uwięzienie” np.. komórek bakterii
c)są tworzone przez rośliny odporne m.in. na:
-bakterie patogeniczne
-dadosporium cucumerinum-sprawca parcha dyniowatych
-rośliny zdolne do lokalizacji wirusów w m-cu infekcji
2.lignitubury:
a)są otoczkami blokującymi strzępki lub haustoria patogenów
b)składają się ze zwykle szybko twardniejących śluzów np. kalozy
c)umożliwiają dalszy wzrost i kontakt z treścią komórek
d)są relatywnie mało skuteczna barierą
3.warstwa korka:
a)reprezentuje bariery histologiczne
b)tworzy się wokół miejsca infekcji lub wzdłuż całego poprzecznego przekroju
c)tłumi lub wstrzymuje dalsze rozprzestrzenianie się patogena
d)blokuje rozprzestrzenianie toksyn patogena
e)blokuje dopływ substancji odżywczych i wody do patogena
f)zwykle uśmierca oddzielone komórki, które często wykruszają się
g)jest tworzona przez:
-bulwy ziemniaka po infekcji Streptomyces scabies sprawca parcha zwykłego ziemniaka
-liście drzew pestkowych zaatakowanych przez Clasterosporium corpophilum-sprawca dziurkowatości liści
4.gumy:
a)są tworzone najczęściej u zaatakowanych drzew pestkowych
b)odkładają się między komórkami lub wew.komórek wokół miejsca infekcji
c)funkcjonują podobnie jak warstwa korka.
5.tylozy:
a)są warstwami protoplastu przyległych przyległych komórek parenchymatycznych
b)hamują wzrost patogena, dyfuzji toksyn do i składników odżywczych ze zdrowych organów rośliny.
6.reakcja nadwrażliwości:
a)prowadzi do śmierci komórek zainfekowanych i często komórek do nich przyległych
b)wyraża się:
-przemieszczaniem jądra w kierunku utworu patogena
-tworzeniem ziarnistych struktur przybierających kolor brunatny
-brunatnieniem i zamieraniem komórek wraz z patogenem
-zwykle odrzuceniem martwej komórki
c)występuje u:
-bulw ziemniaka odpornych na synchytrium endobioticum-rak ziemniaka
-odmian pszenicy odpornych na Blumeria graminis
d)może również wystąpić u całej rośliny prowadząc do jej śmierci, która:
eliminuje roślinę jako źródło infekcji
-uśmierca patogena
-występuje np. u odpornych odmian ziemniaka .
Reakcje tworzone wskutek funkcjonowania odporności biochemicznej:
1.wzrost poziomu zw.fenolowych w tym:
a)pochodnych fenoli obecnych przed infekcją
b)pochodnych fnoli i innych zw. nieobecnych u zdrowej rośliny
2.uwalnianie fungitoksycznych fenoli z nietoksycznych kompleksów fenolowych
3.powstawanie bardziej toksycznych zw. w wyniku enzymatycznego utleniania pochodnych fenoli do np. kwinonów, chinonów:
a)oksydazy polifenolowe
b)peroksydazy
4.indukcja syntezy enzymów, np. PALu katalizującego biosyntezę większości fenoli
5.tworzenie substratów odpornych na enzymy patogena np. kompleksów zw.pektynowych białek Mn i K
6.odkładanie warstw kalozy w pobliżu miejsc infekcji
7.inaktywowanie enzymów lub toksyn patogena
8.uwalnianie zw. fungitoksycznych z kompleksów nietoksycznych np. cyjanki z obojętnych roslinie glikozydów lub estrów cyjanogennych
FITOALEKSYNY:
1.są róznymi zw. chem. Powstajacymi w komórkach otaczających komórki zaatakowane przez patogeny
2.powstają w odpowiedzi na:
a)pewne niespecyficzne substancje „stymulujace” ścianom komórkowych org. Grzybopodobnych i grzybów (glukan, chitozan)
b)oddziaływanie stresów np. zranienia, temp.
3.są reprezentowane przez:
a)pizatynę, która:
-tworzy się w endokarpie strąków grochu odpornego na Ascochyta pisi
-jest związkiem organicznym, cyklicznym z pierścieniami
b)fazeolinę, która
-tworzy się w strąkach fasoli
-tłumi bardziej grzyby, nie będące patogenami fasoli niż jej patogeny
c)risztynę:
-zw. fenolowy tworzony w liściach ziemniaka po infekcji przez Phytophthora infestan
-nie zwiększa odporności roślin
Roślina broni się przed patogenami wskutek:
-niedopuszczanie do infekcji
-utrudnia patogenowi penetrację i zasiedlanie tkanek
-tłumienia rozwoju i rozm. Patogena
-niwelowania negatywnych skutków działania patogena
SYMPTOMATOLOGIA-zajmuje się obserwacją, opisem i klasyfikacją objawów chorób roślin powodowanych przez czynniki chorobotwórcze.
Mechanizmy powstawania objawów chorobowych zależy od:
-sposobu działania patogena
-reakcji rośliny na działanie patogena
Objawy chorobowe mogą być:
-systematyczne lub miejscowe-lokalne w całej roślinie-wirusowe choroby
-zewnętrzne lub wewnętrzne
-makroskopowe lub mikroskopowe
Klasyfikacja objawów chorobotwórczych:
-właściwe-objawy chorobowe-zmiany zachodzące u chorych roślin
-objawy(oznaki)-etiologiczne-struktury patogena
Najczęściej występujące rodzaje właściwych objawów chorobowych:
1.więdnięcia:
a)są wyrazem obniżenia turgoru w komórkach rośliny, wskutek wystąpienia deficytu wody
b)powstają w wyniku:
-braku wody w glebie
-sumy fizjologicznej
-utraty zdolności absorbowania wody przez uszkodzony korzeń
-obniżenia lub zatrzymania transportu wody wskutek uszkodzenia szyjki korzeniowej, podstawy łodyg lub naczyń
-utraty wody wskutek uszkodzenia kutikuli lub zakłócenia funkcjonowania plazmodermy, np. przez toksyny.
2.nekrozy i martwice:
a)są czynnikiem zamarcia:
-komórek np. porażonych wirusem
-grupy komórek np. porażonych przez: Pseudomonas spp, Blumeralia jaapi(sprawcę drobnej plamistości liści drzew pestkowych), Uercospora beticola(chwościk buraka)
-wskutek np.: tkanek ksylemu lub floemu-sprawcy wirusa Y ziemniaka (Venthormonas canpesthis-sprawca czarnej zgnilizny kapustnych, Ceratocystis ulmi-sprawca cholenderskiej choroby wiązów)
b)objawiają się zbrunatnieniami i zasychaniem w miesiącach nekrotyzowych
c)są wynikiem działania:
-enzymów lub toksyn patogena
-substancji nekrogenicznych powodujących jako rezultaty w komórkach roślin w czasie patogenezy
-innych wcześniejszych zaburzeń rośliny
3.zgnilizny:
a)są odmiany nekroz
b)są wynikiem degradacji tkanek i zawartość komórek
c)mogą być:
-mokre, zwykle soczyste fragmenty rośliny są maziste, bezpostaciowe, cuchnące
-suche-zwykle bogate w tkankę wzmacniającą lub zdrewniają się fragmenty roślin do próchnienia
4.zrokowacenia:
a)powodują w wyniku tworzenia się kalusa wokół znekrotyzowanej tkanki
b)w zależności od szybkości nekrotyzowanych tkanek przez patogena, aktywność rośliny w tworzeniu kalusa dzielimy je na zrokowacenia:
-otwarte
-zamknięte
5.zmiany zabarwienia:
a)są odchyleniem od typowej dla danej rośliny barwy liści, kwiatów, owoców
b)są wynikiem hamowania lub przyspieszania syztezy barwników
c)są reprezentowane przez:
-żółtanki-efekt zahamowania syntezy chlorofilu, zwykle brak Mg, Fe, N lub siarki
-białanki-efekt zahamowania syntezy wszystkich barwników
-mozaiki (łagodne lub ostre)-efekt odbarwienia niektórych miejsc tkanki
-pstrość-wysyp barw ostro obrysowanych
-smugowatość-smugowate zabarwienia, np. nerwem liści
-czerwienienie liści-pędów-efekt nadmiernej produkcji autocyjanów
6.zniekształcenia:
a)karłowatość-zahamowanie wzrostu rośliny spowodowane np. przez:
-wirod karłowatości złocienia
-Tilefa cortroversa-sprawdzy śmierci karłowatej pszenicy
b)krzeczastość-efekt rozwoju licznych pędów z pączków, które powinny pozostać uśpione, jest powodowane np. przez:
-grzyby z rodzaju Taplima
-OMP
c)zniekształcenie liści:
-zwijanie
-marszczenie
-kędzierzawość
-wyboistość
-zanikanie, paprociowość, nitkowatość
d)zniekształcenia kwiatu:
-skracanie
-pofałdowanie
-przekształcone w kwiaty workowe
-jednostronny rozwój
-fylodie-zamiana płatów słupków do pręcików w drobne, zielone listki (zwykle na skutek OMP)
7.narośla:
a)jest zaburzeniem wzrostu wskutek zakłócenia gospodarki hormonalnej
b)jest skutkiem:
-hiperplazji-zbyt szybkiego podziału komórek
-hipertrofi-worzenie zbyt dużych komórek
c)tworzą m.in. Agrobacterium tunefariens, Plasmodiophora brassicae, Ustilago maydis
8.rany:
a)są skutkiem przerwania całości tkanek
b)mogą być spowodowane przez:
-czynniki atmosferyczne(wiatr, grad)
-zwierzęta
-owady z aparatem gębowym kłująco-ssącym
c)mogą być:
-powierzchniowe
-wgłębne
9.wydzieliny:
a)powstały wskutek porażenia różnych organów roślin przez bakterie, grzyby
b)mogą być:
-mętne
-białe
-różowe
-brunatne
-śluzowate, np. ogórka porażonego przez: Pseudomonas Syningae pralchymans(sprawcy kańciastej plamistości ogórka)
-gumowe, np.: czereśni porażonej przez Pseudomonas Syringowe-spawcy rka bakteryjnego drzew owocowych; drzew iglastych powodujacych przez Arnilariamekca.
Oznaki etiologiczne-są widocznymi utworami patogena na lub w danej roślinie. Przykłady oznak fizjologicznych:
-wysięki śluzowe, składające się z komórek bakterii ich śluzowatych wydzielin
-biały nalot tworzony przez grzybnię grzybów z rzędu Erysifales
-różowe skrzywienia endospor grzybów z rzędu Clearales
-owocniki
DZIAŁ EPIDEMIOLOGIA
Cele epidemiologii:
-badanie warunków sposobu powstawania epidemii
-przebiegu i zmienności ilościowej choroby w populacji roślin
Różnice między choroba a epidemią:
a)choroba wynika ze współdziałania:
-patogena
-rośliny gospodarza
-warunków środowiska
b)epidemia wynika ze współdziałania:
-patogena
-rośliny gospodarza
-warunków środowiska
-czasu
-człowieka
Rola patogenów wpływająca na rozwój epidemii:
1.infekcyjność-zdolność do zakażenia
2.patogeniczność, np.:
a)intensywność wywołanej choroby
b)szybkość opanowywania tkanek i roślin
c)reproduktywność
3.ilość tworzonego inokulum
4.źródło infekcji pierwotnej, np.:
a)wegetatywność pasożytnicza formy patogenów zimujące w roślinach wieloletnich, zimotrwałych lub organach rozmnażania
b)saprofityczne
c)formy przetrwalnikowe patogenów
d)formy patogenów zimujące w glebach wirusów
5.miejsce zimowania, np.:
a)na roślinach wieloletnich
b)rośliny zimotrwałe
c)organach rozmnażania wegetatywnego
d)na lub w nasionach
e)w glebie fakultatywne pasożyty, saprofity względne, wirusy
f)wektorach zimujących na roślinach uprawianych pod osłonami
6.rozmieszczenie źródeł pierwotnych infekcji w uprawie roślin uwzględniając:
a)odległość rośliny od źródeł infekcji
b)równomierność rozmieszczenia źródeł infekcji
c)porażeniu względem przeważającego kierunku wiatru
d)odległość patogena od źródeł infekcji
8.długość cyklu chorobowego, który zależy od:
a)rodzaju cyklu rozwojowego patogena, np.:
-jednocykliczny-Ustilago spp., huby
-wielocykliczny-gatunki z Peronospordes
b)zdolności reprodukcyjnej patogena
9.potencjał reprodukcyjny patogena, który zależy od:
a)szybkości reakcji lub podziałów(wirusy, bakterie)
b)liczby tworzonych zarodników(organizmy grzybopodobne, grzyby)
10.miejsce tworzenia inokulum patogena, np.:
a)na powierzchni liści
b)wewnątrz porażonych organów
c)w perytecjach, piknidiach itp.
d)w glebie
11.sposób rozprzestrzeniania patogena, w tym przez:
a)wiatr-zarodniki grzybów
b)wodę-biernie lub czynnie, np.:
-orzęsione komórki bakterii
-zarodniki pływkowe organizmów grzybopodobnych
-komórki bakterii i zarodniki grzybów w kroplach deszczu
c)zwierzęta, np.:
-wirusy
-OMP
-Erwinia amylovora-sprawca zarazy ogniowej roślin z Rosaceae
-Ceratocystis ulmi-sprawca holenderskiej choroby wiązów
d)człowiek w czasie, np.:
-zabiegów pielęgnacyjnych
-transportu
-handlu
e)zarodniki grzybów: Synchytrium endobioticum przenosi potato virus X.
Cechy roślin wpływające na rozwój epidemii:
1.poziom i rodzaj genetycznej odporności, tj.:
a)udział roślin z genami odporności pionowej
b)poziom odporności poziomej
2.stopień genetycznej jednolitości uprawianych roślin, który zależy od:
a)rozmieszczenia roślin na obszarze
b)tempa naturalnej zmienności genetycznej roślin(rośliny samopylne, obcopylne, rozmnażane wegetatywnie, generatywnie)
3.długość upraw, np.:
a)uprawy jednoroczne-zwykle rośliny zielne, bardziej wrażliwe na patogeny(bardziej sprzyjają epidemią)
b)uprawy wieloletnie-zwykle rośliny zdrewniałe
4.wiek rośliny gospodarza; wyróżnia się patogeny atakujące rośliny:
a)w stadiach jawenilnych
b)tworzące młode liście
c)w fazie intensywnego wzrostu
d)po osiągnięciu określonego stadium dojrzałości
e)w 2 lub 3 fazach z przerwami w fazach pośrednich
Rola i rodzaje czynników naturalnych w rozwoju epidemii:
1.woda:
a)wspomaga tworzenie świeżych przyrostów, zwykle bardzo podatnych na infekcje
b)wzmacnia kondycję rośliny i przez to uodparnia je na patogeny
c)na ogół sprzyja zarodnikowaniu organizmów grzybopodobnych i grzybów
d)jest niezbędna do kiełkowania zarodników organicznych, grzybopodobnych i grzybów z wyjątkiem gatunku z rzędu Eryspihales
e)ułatwia przemieszczanie się zarodników i komórek bakterii
f)może obniżyć loty wektorów(obfite deszcze) i przez to występowanie wirusów
g)może ranić organy roślin(silne deszcze, grad)
h)może zmywać zarodniki i komórki bakterii i przez to obnirzyć występowanie choroby
i)umożliwia przemieszczanie się wektorów glebowych
2.temperatura:
a)może stresować rośliny i zmniejszać ich odporność na patogeny
b)może powodować powstawanie ran (uszkodzenia mrozowe)
c)redukować lub eliminować źródła pierwotnej infekcji
d)może zmniejszać aktywność wektorów wirusów i OMP
e)przede wszystkim decyduje o aktywności patogenów przez:
-oddziaływanie na ich tempo wzrostu penetracji tkanek, namnażania i rozmrażania
-wpływa na okres inkubacji i długość cyklu chorobowego
f)może uwalniać rośliny od wirusów i OMP, bakterii, organ.grzybopodobnyh i grzybów
g)wpływa na czas i stopień uwilgotnienia powietrza
3.prądy powietrza:
a)są nośnikiem propagul patogenów
b)umożliwiają bezpośrednie przenoszenie patogenów wskutek ocierania się liści i pędów roslin porażonych ze zdrowymi
c)wpływają na loty wektorów patogenów
Rola człowieka w rozwoju epidemii:
1.uprawa roślin
2.zmianowanie
3.uprawa roślin pod osłonami
4.pobór gatunków i odmian roslin uprawnych
5.wybór miesiąca uprawy, uwzględniając:
a)pH gleby
b)stosunki wodno-powietrzne
c)stopień nagromadzenia inokulum patogenów
d)sąsiedztwo źródeł infekcji
6.używanie zakażonego materiału rozmnożeniowego
7.stosowanie niewłaściwych technologii uprawy roślin, np.:
a)zbyt intensywne nawożenie N
b)zbyt gęste wysiewanie nasion lub wysadzanie sadzonek
c)zbyt intensywna uprawa gleby
d)niewłaściwe nawodnienie roślin
e)powodowanie uszkodzeń płodów roślin w czasie zbiorów
Rodzaje i rola żywych organizmów żywych w rozwoju epidemii:
1.wektory wirusów i OMP
2.pośredni żywiciele grzybów(np.Uredinales) i wektorów(mszyce dwudomowe)
3.rośliny dzikie-dodatkoi żywiciele patogenów
4.mikroorganizmy:
a)fyllosfery
b)rizosfery
c)symbiotyczne
d)wolno żyjżce w glebie
Rola czasu:
1.sprzyja gromadzeniu się inokulum
2.wpływa na stoień odporności roślin
3.wiąże się ze zmianami temp. i wilgotności środowiska
Mierniki poziomu rozwoju choroby:
1.częstość występowania choroby, która:
-jest liczba obiektów chorych, np.: całych roślin poszcególnych liści, kwiatów, owoców
-jest najlepszym informatorem o skali postępów epidemii
-nie informują o stopniu porażenia rośliny lub jej organu
2.najsilniejsze choroby, które:
-wyrażają procent lub proporcję pow.rośliny porażonej lub objętości organu uszkodzonego przez patogena
-jest najczęściej wyrażona w skalach 0-5 lub 0-10
-bardziej precyzyjnie przedstawia stan rozwoju choroby
3.obniżka plonu, która:
a)jest różnicą, która między teoretycznym plonem rośliny zdrowej i rzeczywistym plonem rośliny chorej
b)jest miarą szkodliwości roślin
4.strata ekonomiczna, która:
a)albo jest różnicą między zyskiem otrzymanego z plonu rośliny zdrowej i plonu porażonej
b)lub wynika z poniesionych kosztów ochrony roślin
5.ilość inokulum obecnego na danym obszarze, która wyraża np.:
a)liczba zarodników znajdujących się w powietrzu
b)liczba jednostek infekcyjnych obecnych w glebie
Rozwój, przebieg i rodzaje epidemii chorób roślin-rodzaje epidemii:
1.monocykliczne, które:
-są wywołane przez patogeny w 1 cyklu chorobowym w roku, np. przez grzyby z rzędu Ustilaginales
-liczne patogeny glebowe wywołują choroby owiędowe
-inicjują tylko źródło infekcji pierwotnej będące jedynymi źródłami inokulum tworzonymi w ciągu całego okresu wegetacyjnego
-są wynikiem tylko jednorazowego porażenia.
2.policykliczne, które:
a)są wywoływane przez patogeny o wielu cyklach chorobowych w roku przez:
-grzyby z rzędu Paronsporales
-przedstawiciele z rzędu Erisphales
-grzyby z gromady Ascomycota
-grzyby mitosporale
-wirusy, zwłaszcza przenoszone przez wektory
b)są inicjowane przez formy zimujące patogenów i rozszerzone przez ich wtórne źródła infekcji
3.rozwijająde się w cyklach wieloletnich:
a)są wywołane przez patogeny przez patogeny cyklu chorobowym trwającym kilka lat
b)dotyczy zwykle trwałych organów roślin, np. pni i klonów drzew.
Krzywe przyrostu epidemii:
1.charakteryzuje rozwój epidemii w czasie, które:
a)przebiegają w zależności od:
-patogeniczności patogena
-tempa rozmnażania się patogena
-podatności rośliny na patogena i chorobę
-warunków środowiska
b)pozwalają porównać przebieg epidemii choroby w:
-różnych warunkach na różnych terenach, względem epidemii innej choroby
Warunki rozwoju epidemii:
1.występowanie sprzyjającej kombinacji czynników środ. w drugim okresie czasu lub w regularnie i często powtarza się w okresach na dużej powierzchni
2.obecność mniej lub bardziej genetycznie jednorodnych upraw roślin na dużych powierzchniach
3.obecność ruinulentego patogena wśród lub w pobliżu roślin uprawnych gospodarzy.
Epidemia rozwija się tylko wtedy gdy najbardziej sprzyja kombinacji czynników środ. tj. temp., wilgotność. Spotyka się z fazą lub fazami wrażliwości rośliny i z okresem pojawiania się inokulacji, penetracji, infekcji i reprodukcji patogena. W każdym nowym stanowisku kombinacja przedstawionych wyżej czynników musi wystąpić, aby doszło do infekcji roślin. Ponadto kombinacja taka musi się powtórzyć wielokrotnie w obrębie tego stanowiska w celu wystarczającego rozmnażania się patogena i rozszerzania obszaru jego występowania.
Wskaźnik szkodliwości patogenów:
1.współczynnik szkodliwości choroby
q= 100
p2-plon roślin zdrowych
pch-plon roślin chorych, który:
-wyraża w % część plonu utraconego w wyniku wystąpienia choroby
-pozwala określić stopień braku zaspokojenia potrzeb żywnościowych
2.strefa finansowa:
Wu=Wo-Wch
Wu-wartość zbioru uratowanego dzięki zabiegom
Wo-wartość zbioru dzięki ochronie
Wch-wartość zbioru z chorych roślin
3.wskaźnik ekonoiczny ochrony roślin:
E=
K-koszt zabiegu ochrony, który informuje ile złotych dała każda złotówka wyłożona na koszty ochrony
4.próg ekonomiczny szkodliwości choroby:
Wu>K
tj. wartość zbioru uratowanego, dzięki ochronie jest przynajmniej równa kosztom zabiegów.
Ogólne zasady ochrony roślin:
1.zasada opłacalności, którą się pomija gdy:
a)wystąpi choroba
b)pojawi się obiekt kwarantanny
2.zasada minimalizowania szkód ekologicznych, która zakłada, że:
-celem ochrony roślin nie jest całkowite wyniszczenie patogenów lecz utrzymanie ich na poziomie ekonom. Nieszkodliwości
-stosowanie metody ochronyroślin są jak najmniej szkodliwe dla środowiska
3.zasada stosowania zintegrowanych systemów ochrony
4.zasada profilaktycznego działania
a)w 1 kolejności ochrona roślin
b)w 2 kolejności potrzeba leczenia roślin.
Metody ochrony roślin:
1.agrotechniczne
2.kwarantannowe
3.fizyczne
4.biologiczne
5.hodowlane
I.Agrotechniczne metody ochrony roślin:
1.Agrotechniczne metody ochrony roślin polegają na stosowaniu technologii uprawy roślin zmniejszające prawdopodob. wystąpienie choroby.
2.W integrowanych systemach ochrona roślin przed chorobami metody agrotechniczne są zawsze metodami podstawowymi i muszą być uzupełniane innymi metodami tylko gdy nie zapewniają wystarczającej ochrony.
Zalety i wady agrotechnicznych ,metod ochrony roślin:
a)zalety:
-nie wymagają żadnych dodatkowych kosztów poza kosztami prawidłowo wykonanych zabiegów agrotechnicznych.
-nie ingerują w środowisko i nie stanowią zagrożenia
b) wady:
-ograniczona i niska skuteczność
Rodzaje agrotechnicznych metod ochrony roślin:
1.Wybór stanowiska pod uprawy roślin, które zależy od:
a)składu mikroorganicznego, pH gleby
b)nasłonecznienie
c)uwilgotnienie
d)napowietrzenie
2.Przygotowanie pola pod uprawę roślin, które powinno:
a)zmniejszyć poziom inokulum patogenów
b)optymalizować stosunki powietrzno-wodne
3. ........................., które powinno:
a)zmniejszyc lub zlikwidować inokulum patogenów,
b)sprzyjać rozwojowi:
-autogonistów
-silnych sapotrofów
-synbiontów
c)poprawić:
-struktury gleby
-zaopatrzeniu gleby w składniki mineralne i wodę
4.Reguluje odczyn gleby, która powinna
a)nie sprzyjać rozwojowi patogenów
b)być dostosowana do technicznych wymagań roślin
5)prawidłowe nawożenie które powinno:
a)zaspokoić zapotrzebowanie roślin w makro i mikro elementy: N,P,Mg i Bar
b)powinny kształtować:
-pH gleby
-strukturę gleby
-stosunki wodno-powietrzne gleby
-opór mikrobiologiczny gleby
6.Uprawa roślin ochronnych zatrzymujących wektory patogenów
7.Uprawa roślin pół polowych
8.Dobór właściwego materiału wzmocnieniowego, który powinien być:
a)dowolny
b)wolny od patogenów, tj. pochodzących np. z:
-terenów o warunkach klimatycznych nie sprzyjających patogenom
-terenów odizolowanych od innych upraw
9.Mikrorozmnażanie in vitro
10.Wybór właściwego terminu i sposobu siewu i sadzenia
11.Stosowanie właściwej gęstości siewu lub sadzenia która wpływa na:
a)kondycję roślin
b)mikroklimat w zbieraniu roślin
c)łatwość i tempo przenoszenia się patogenów
d)jakość wykonywania zabiegów agrotechnicznych i zabiegów ochrony roślin
12.Niszczenie chwastów które:
a)obniżają wzrost i rozwój roślin
b)zwiększają zagęszczenie roślin
c)mogą być alternatywnymi lub dostosowanymi żywicielami patogenów lub ich wektorów
d)mogą być żywicielami pośrednimi patogenów lub wektorów
13.Zbiór roślin, który powinien:
a)ograniczać powierzchnie roślin przez patogeny
b)minimalizować uszkodzenie roślin i ich płodów
14.Niszczenie źródeł infekcji przez:
a)usuwanie roślin chorych
b)niszczenie resztek pożniwnych
c)niszczenie chwastów
II. Kwarantanna jako metoda ochrony roślin
Kwarantanna jest systemem organizacyjno-kontrolnym którego celem jest:
1.Zapobieganie przenoszeniu chorób szkodników i chwastów na nowe obszary
2.Zlokalizowanie i niszczenie wykrytych ognisk nowych chorób
3.Kwarantanna opiera się na zbiorze przepisów i porozumień zawartych w ustawie z dnia 12.07.1999r. o ochronie roślin uprawnych(Dz.U.nr 90, poz 446) oraz w aktach wykonanych do ustawy i na działalności specjalnych instytucji będących częścią Inspekcji Ochrony Roślin.
Przepisy i porozumienie kwarantannowe ustalają:
1.Zasady obrotu materiałem w zasięgu krajowym i międzynarodowym
2.Wymagania dotyczące zdrowotności przesyłanych lub przewożonych roślin
Wykonawcy przepisów kwarantannowych:
1. Państwowe Inspekcjie Ochrony Roślin
2.Wojewódzcy Inspektorzy ochrony roślin
Organizacje kwarantanny:
1.Kwarantanna zewnętrzna, która:
a)obejmuje teren całego kraju lub grupy krajów(np. kraje Uni Europejskiej)
b)chroni kraj przed nowymi agrofobami(patogeny, szkodniki, chwasty)
c)jest reprezentowana przez Graniczne Slużby Kwarantanny Roślin
2.Kwarantanna wewnętrzna, która:
a)obejmuje tylko teren kraju
b)lokalizuje ogniska chorób z listy kwarantannowej i zapobiega rozprzestrzenianiu sie tych chorób
c)zobowiązuje producentów do:
-zgłoszenia służbą kwarantannowym objawów chorób kwarantannowych
-podporządkowania się zarządzeniom służb kwarantannowych
Fizyczne metody ochrony roślin-redukują lub eliminują patogeny w materiale roślinnym lub w podłożu, w którym mogą być uprawiane rośliny przy pomocy czynników fizycznych. Czynniki fizyczne wykorzystywane w ochronie roślin:
1.podwyższona temp., która:
a)przy 65-70oC zabija większość patogenów glebowych, pozostawiając przy życiu dużą część mikroorganizmów pożytecznych,
b)przy 50-52oC i utrzymywana przez 20-60 min. Eliminuje wiele patogenów zasiedlających nasiona i organy wegetatywnego rozmnażania,
c)jest wykorzystywana w termoterapii wirusów, wiroidów i OMP
2.obniżona temp., która:
a)gł. wstrzymuje aktywność wielu patogenów
3.promieniowanie, które:
a)ograniczone do długości >360nm hamuje zarodnikowanie m.in. Alternaria, Botytis, Stemphylium
Biologiczna ochrona roślin przed chorobami
Biologiczna ochrona roślin przed patogenami jest oparta na osiągnięciach inżynierii genetycznej, wiedzy o interakcjach roślina-patogen i wiedzy o produkcji roślinnej.
Def.1.biologiczna ochrona jest obniżeniem ilości inokulum lub aktywności chorobotwórczej patogena wskutek oddziaływania jednego organizmu lub więcej organizmów innych niż człowiek.
Def.2.biologiczna ochrona jest wykorzystaniem naturalnych lub zmodyfikowanych organizmów, genów lub ich produktów w celu obniżenia skutków oddziaływań organizmów niepożądanych i faworyzowania organizmów pożytecznych, takich jak uprawy, drzewa, zwierzęta, owady i mikroorganizmy.
Biologiczna ochrona roślin przed chorobami obejmuje:
1.modyfikowanie zabiegów uprawnych w celu sprzyjania rozmnażaniu miejscowych antagonistów i symbiontów
2.introdukowanie żywych antagonistów lub symbiontów do środowiska lub na rośinę
3.izokulowanie roślin niekompatybilnymi awirulentnymi lub słabo wirulentnimi organizmami.
Mechanizmy wykorzystywane w biologicznej ochronie roślin:
1.antybioza
2.konkurencja o miejscelub substrat
3.pasożytnictwo
4.hypowirulencja
5.ochrona krzyżowa
6.symbioza
Cele biologicznej ochrony roślin:
1.zwiększenie produkcji roślinnej w ramach istniejących zasobów przez:
a)nawadnianie roślin uprawnych w rejonach z niedoborem wody
b)zwiększenie powierzchni uprawnej wskutek zagospodarowania nieużytków i obszarów leśnych
c)zahamowania tempa zmniejszania się obszarów produkcyjnych z powodu ich przeznaczenia pod budynki, ulice i oddziaływania erozji
d)zwiększenie lub co najmniej utrzymanie poziome produkcji żywności z jednostki powierzchni chroniąc nieodtwarzalne zasoby i przeciwdziałając ich zmniejszaniu się. Rolnictwo musi być produkcyjne, ale musi być również zachowawcze
e)zwiększanie zdrowotności roślin
f)bardziej efektywne wykorzystanie nawozów wskutek:
-zmniejszania występowania patogenów systemu korzeniowego
-modyfikowania genetycznego roślin
-wykorzystania populacji mikroorganizmów umożliwiających mineralizację związków organicznych i absorpcję związków nieorganicznych oraz tłumiących aktywność patogenów
g)tłumienie lub niszczenie inokulum patogenów
h)ochronę roślin przed infekcją
i)zwiększenie tolerancji roślin na patogeny
j)łagodzenie lub unikanie oddziaływania stresów abiotycznych
h)stosowanie właściwego następstwa roślin
2.unikanie rozwoju patogenów odpornych na środki chemiczne przez stosowanie środów chemicznych:
a)w mieszaninach, z przerwami lub przemiennie w kolejności uniemożliwiającej wyselekcjonowanie szczepów odpornych
b)o mniejszej specyficzności działania
c)we właściwym terminie
d)we właściwych dawkach, gdyż:
-dawki zbyt wysokie zwiększają presję selekcyjną
-dawki subletalne przyspieszają przystosowanie się grzyba do środowiska. Im bardziej jest specyficzne oddziaływanie czynnika biologicznego, fizycznego lub chemicznego na mikroorganizmy, tym węższy jest zakres zakłócanych procesów metabolicznych i tym większe jest prawdopodobieństwo obniżenia oddziaływania danego czynnika z powodu genetycznych zmian w populacji.
3.stosowanie metod ochrony roślin nieszkodliwych dla środowiska przez:
a)introdukowanie założenia, że ochrona biologiczna jest pierwszą, a nie ostatnią strategią zwalczania sprawców chorób i skutków ich oddziaływania
b)wprowadzanie strategii, które są efektywne, ekonomiczne, bezpieczne
c)stosowanie środków chemicznych mało szkodliwych lub nieszkodliwych dla środowiska
d)stosowanie środków chemicznych o niskiej toksyczności dla organizmów stałocieplnych(klasa III i IV)
e)obniżenia temp. termicznego odkażania gleby ze 100oC do 60oC
f)wszechstronnego wykorzystania zabiegów agrotechnicznych zwiększający opór biologiczny środowiska gleby i rośliny względem patogenów(np. nawożenie organiczne)
g)stosowanie materiału rozmnożeniowego wolnego od patogenów
h)przestrzeganie kwarantanny
i)stosowanie ochrony krzyżowej, inokulowanie roślin awirulentnymi lub słabo wirulentnymi szczepami patogena.
4.adoptowanie zabiegów kompatybilnych z rolnictwem zachowawczym, które m.in. zakłada, że:
a)uprawa nie zależy od zewnętrznej energii lub zasobów pokarmowych
b)systemy rolnicze nie są systemami samo zanieczyszczającymi się
c)wielkości energii netto są pozytywne
d)używanymi zasobami energii są tylko zasoby odnawialne
e)zasoby rolnicze są rozprzestrzeniane między zbiorowiskami, nie zaś koncentrowane
f)zasoby są kapitałem produkcyjnym zachowawczym dla następnych pokoleń
g)rolnictwo oparte jest na uprawach wielogatunkowych i integracji upraw drzew oraz roślin zielnych, jak również roślin dzikich
Składowymi biologicznej ochrony roślin przed patogenami są:
1.patogen
2.roślina gospodarz
3.autagonicność
4.symbionty
Niektóre organizmy niszczące lub tłumiące patogeny rośliny:
1.nadpasożyty np.:
a)grzyby z rodzaju Trichodernna, szczególnie T.harazianum pasożytujące m.in. grzybnie Rhizoctonia i Scleroticum spp. I tłumiąca rozwój np. Puthium, Fusarium
b)Sporidesmium sclerotivorum, Glocladium virens i Coniothyrium minitatus-pasożyty i antagoniczności Scleriotinia sclerotiorum
c)Chaetanium spp.-tłumiące Venturia inaegualis
d)Tuberculina maxima-pasożytujące na Cronartium ribicola
e)Darluca filum-pasożytujące na wielu rdzach
f)Ampelomyles guisgualis-pasożytujące na wieu mączniakach prawdziwych
g)Gonatobotrys simplex-pasożytujący na Alternaria spp.
Mechanizmy oddziaływań mikroorganizmów antagonistycznych na patogeny roślin:
1.bezpośrednie pasożytowanie na patogenie
2.współzawodnictwo z patogenem o pokarm
3.bezpośredni wpływ toksyczny na patogena przez wydzielaniesubstancji antybiotycznych
4.pośrednie oddziaływanie toksyczne na patogena przez substancje lotne, np. etylen uwalniany w trakcie aktywności metabolistycznej antagonisty
Mechanizmy oddziaływań grzybów mikoryzowanych na patogeny roślin:
1.zwiększenie wigoru rośliny
2.poprawa zaopatrzenia roślin w składniki mineralne, zwłaszcza w : P, N, K, Cu, Zn, Ca, Mg
3.wzrost udziału lignin
4.zmiana ilości i składu wydzielin korzeniowych
5.zwiększenie koncentracji w komórkach związków fenolowych
6.indukcja fitoaleksyn
7.konkurencja z patogenem o miejsce w korzeniu.
Najczęściej wykorzystywane mikroorganizmy w produkcji biopreparatów:
1.Agrobacterium radibacter-obecnie w szczepionce „Polagracyne” przeciw Agrobacterium tumefaciens
2.Bacillus subtilis
3.Pseudomonas fluorescens
4.Streptenyces spp.
5.Gliocladum viernes
6.Phleobiepis gigantea
7.Trichoderme spp., np. T.harzianum
Metody hodowlane w ochronie roślin przedchorobami:
a)zalety:
-skuteczność
-taniość
-obojętność dla roślin
b)wady:
-duża trudność i kosztowność wyhodowania odpornej odmiany(12-14 lat)
Mierniki poziomu odporności roślin na choroby:
1.liczbowy próg infekcyjny-liczba propagul patogena niezbędna do dokonania infekcji
2.liczba próg choroby-liczba propagul patogena niezbędna do wywołania choroby
3.tempo penetracji roślin przez patogena
4.tempo i intensywność rozmnażania lub namnażania się patogena w roślinie
5.intensywność zarodnikowania patogena na roślinie chorej
6.długość okresu inkubacji
7.stopień zakłócenia podstawowych procesów fizjologicznych roślin
8.obniżka plonu roślin chorych względem rośliny zdrowej
Sposoby postępowania z odmianami roślin wrażliwych na patogena:
-wyeliminowanie z dalszej hodowli lub produkcji
-wprowadzenie do produkcji, gdy patogeny na które są wrażliwe są łatwe do zwalczania
-dalsza hodowla w celu wzbogacenia odmiany w niezbędne geny odporności.
Źródła genów odporności:
-niespokrewnione rośliny lub inne odmiany
-stare odmiany
-spokrewnione rośliny dzikie
-wytworzone mutanty.
Niezbędne warunki i trudności hodowli odpornościowej roślin:
-konieczność wywołania choroby u roślin
-niestabilność odporności-może być wywołana wskutek zmiany warunków środowiska
-konieczność określania i utrzymania optymalnych warunków w czasie inokulacji roślin
-konieczność utrzymania roślin w kontrolowanych warunkach po infekcji roślin
-precyzyjne określenie występowania i szkodliwości choroby
Techniki hodowlane używane w hodowli odpornościowej:
1.selekcja masowa nasion, które:
a)polega na wyborze nasion z najbardziej odpornych roślin uprawnych w polu
b)jest metodą prostą, ale ulepsza rośliny wolne, nie zapewnia kontroli źródeł pochodzenia pyłku u roślin obcopylnych
2.linie czyste lub selekcja rodowodowa, które:
a)polegają na rozmnażaniu bardzo odpornych roślin i ich potomstwo
b)wielokrotnym testującym inokulowaniu wybranych roślin w celu zbadania stabilności ich odporności
c)są najbardziej efektywne u roślin samopylnych, a bardzo trudne u roślin obcopylnych
3.krzyżowanie wsteczne, które:
a)polega na krzyżowaniu z jednym z rodziców lub roślin dziko o wyższej odporności na patogena po czym i odporne na pojedynki są skutecznie krzyżowane z wrażliwą odmianą
b)jest wielokrotnie powtarzane do czasu ustabilizowania się uzyskanych cech genetycznych
c)jest łatwiejsze do stosowania u roślin obcopylnych, niż samopylnych
4.hodowle wsobne, które:
a)polegają na zapylaniu roślin własnym pyłkiem
5.zmiana poziomu ploidulności:
a)polega na tworzeniu:
-euploidów
-aeuploidów
b)heteracja, tj. bujność mieszańcowa prowadząca do silnego wzrostu odpornościowego.
Typy odporności roślin na patogeny:
1.odporność rzeczywista:
a)jest kontrolowana genetycznie przez obecność jednego, kilku lub wielu genów odporności roślin
b)jest wyrazem niekompatybilności w wyniku braku:
-chemicznego rozpoznania między gospodarzem a patogenem
-zdolności roślin do ochrony przed patogenem przy pomocy różnych mechanizmów ochronnych obecnych w roślinie przeinfekcyjnie lub uaktywnionych po infekcji patogena
c)występuje w formie:
-odporności poziomej
Cechy wyróżniające odporność poziomą:
-kontrolowanie odporności przez wiele genów (odporność paligenowa lub multigenowa)
-wpływanie przez geny na wiele procesów fizjologicznych warunkujących powstawanie mechanizmów obronnych roślin
-brak zdolności ochronnych przed infekcją roślin odpornych poziomo tylko opóźnienie infekcji i rozprzestrzenianie się choroby
Cechy wyróżniające odporność pionową:
-kontrolowanie odporności przez jeden lub kilka genów(odporności monogeniczne lub oligogeniczne)
-niezgodność patogena z gospodarzem i reakcje nadwrażliwości
-tłumienie zainicjonowania związku patogena z gospodarzem
-hamowanie rozwoju epidemii przez ograniczanie wielkości inicjalnego inokulum
-brak zmienności w zależności od warunków środowiska.
Odporność pozorna wyróżnia się:
a)uciekaniem chorobie, gdy:
-nasiona rośliny kiełkują szybciej lub siewki umacniają się przed nadejściem sprzyjającej patogenowi temp.
-niektóre rośliny są wrażliwe na patogena tylko w dalszych fazach wzrostu
-w polu rośliny wrażliwe są przedzielane roślinami odpornymi
-czynniki środ. inne mogą hamować sporulację przeżywalności i infekcyjności patogena(niesprzyjające czynniki klimatyczne, obecność nadpasożytów)
-czynniki środowiskowe ograniczają rozmieszczenie patogena
b)tolerancja, gdy plonuje:
-roślina dobrze mimo, że jest porażona patogenem
-roślina nie ma receptorów niezbędnych patogenowi do nawiązania współżycia
Cechy różniące odporność pionową i poziomą:
-całkowita odporność gospodarcza w przypadku odporności pionowej roślin brak zupełnej odporności lub zupełnej wrażliwości w przypadku odpowiednich poz.
-łatwość kształtowania odporności pionu przez hodowle roślin-duża stabilność i niedostępność w strukturę genetyczną
Zalety i wady odporności pionowej:
-oddziaływanie na określonego patogena lub rasę patogena
-duża skuteczność szczególnie w uprawach jednorocznych
-większ skuteczność w stosunku do patogenów rozmnażających i rozprzestrzeniających się wolno, np. Fusarium spp. lub patogenów mało podatnych na mutacje, np. Paccinus graminis
-zależność stabilności odpornościowej od tzw. silnych genów
-stosunkowo szybkie załamanie się odporności
Zalety i wady odporności poziomej:
-brak specyficzności oddziaływania na określonego patogena lub czas patogena
-brak możliwości wpływania przez patogena na mechanizmy kształtujące odporność poziomo
-powszechna obecność tej odporności u roślin dzikich i uprawnych
-skuteczność względem wszystkich ras patogena włączając rasy najbardziej patogeniczne
-zmniejszanie efektywności odporności pionowej (efekt zacieniania)
-krzyżowanie genetyczne zróżnicowanych odmian, im szersze jest podstawą genetyczną
TEORIA „GEN NA GEN” (teoria komplementarności genów). Tezy:
1.każdemu genowi odporności gospodarza odpowiada gen wirulencji patogena i vice versa
2.każdy gen gospodarza może być zidentyfikowany przez odpowiedni (komplementarny) gen patogena i vice versa
3.odmiany z określonym genem odporności może porazić tylko rasa patogena z komplementarnym genem patogeniczności.
Teoria gen na gen umożliwia:
-identyfikację ras fizjologicznych patogena na podstawie reakcji odmian wskaźnikowych(testerów) z pojedynczym genem odporności lub różnymi znanymi kombinacjami genów odporności
-poznanie genów odporności genotypów rośliny po jej inokulacji oznaczonymi rasami patogena
-zrozumieć i prawidłowo interpretować genetyczne uwarunkowania odporności roślin na patogeny i mechanizm powiązań między rośliną a jej patogenem na poziomie genetycznym
-poznać zjawiska przełamywania odporności rośliny na czynniki chorobotwórcze.
Kombinacje genetyczne i typy reakcji chorobowych w układzie gospodarz-patogen, z których każdy ma po jednym genie wirulencji i awirulencji oraz po jednym genie odporności i wrażliwości. Cechy odporności lub wrażliwości rośliny:
Geny wirulencji lub awirulencji patogena |
R (odporne) dominujące |
r (wrażliwe) recesywne |
A (awirulentne) dominujące |
AR (-) |
Ar (+) |
a (wirulentne) recesywne |
AR (+) |
ar (+) |
+ wrażliwość |
||
1.tylko kombinacja „AR” jest odporna
2.kombinacja „Ar” infekcja zachodzi
3.kombinacja „aR” infekcja zachodzi
4.kombinacja „ar” infekcja zachodzi.
Typy współdziałań dwóch genów odporności gospodarza i odpowiednich dwóch genów wirulencji patogena oraz rodzaje reakcji chorobowych:
(-) odporność - niekompatybilność
(+)wrażliwość - zgodność
Cechy odporności( R ) lub wrażliwości ( r ) roślin:
Geny wirulencji (a) lub awirulencji (A) patogena |
R1R2 |
R1r2 |
r1R2 |
r1r2 |
a1a2 |
+ |
+ |
+ |
+ |
A1A2 |
- |
- |
- |
+ |
A1a2 |
- |
- |
+ |
+ |
a1A2 |
- |
+ |
- |
+ |
Wnioski:
1.rośliny wrażliwe (r1; r2) nie posiadające genów odporności są atakowane przez przez wszystkie rasy patogena
2.rasy patogena z genami wirulencji (a1a2) względem genów odporności gospodarza (R1 R2)
3.patogen tylko z jednym genem wirulencji (a1 lub a2) może atakować rośliny posiadające odpowiedni gen odporności (odpowiednio R1 lub R2).
Chemiczne metody ochrony roślin przed chorobami:
-chemiczna ochrona roślin przed chorobami polega na zwalczeniu patogenów substancjami chemicznymi, które są dla nich toksyczne. Substancje te nazywa się fungicydami.
-fungicydy albo hamują kiełkowanie, wzrost i rozmnażanie patogenów, albo są względem nich śmiertelne.
Kryteria oceny fungicydów:
1.toksyczność względem patogenów roślin, która:
a)jest najważniejszą cechą określającą skuteczność fungicydu
b)może być wyrażona liczbą ED50 (effective dose; wartość substancji badanej, obniża jej wartość o 50%)), która:
-określa dawkę fungicydu hamująca wzrost grzybni lub kiełkowanie zarodników o 50%posiada miano „ppm” (parts per milion) w odniesieniu do substancji aktywnej fungicydu
-dzieli fungicydy na:
I - bardzo toksyczne - ED50,1ppm
II - toksyczne - ED50=1-10ppm
III - mało toksyczne - ED50=11-100ppm
IV - bardzo mało toksyczne - ED50>100ppm
c)może być również wyrażone, np. ED90, ED99 lub krzywą toksyczności
d)powinna uwzględnić:
różną aktywność fungicydu w zależności od warunków testowania
-wybiórczą skuteczność względem różnych grup grzybów
e)dzieli fungicydy na:
-fungicydy o bardzo szerokim zakresie działania, toksyczne dla wszystkich gromad grzybów (związki rtęci)
-fungicydy o dobrym zakresie działania -toksyczne dla całych gromad (większość fungicydów beszymidazolowych)
-fungicydy o średnim zakresie działania-toksyczne dla gatunków jednego rzędu i nieliczne gatunki z innych gromad [(fungicydy ditiokarbaminowe: mankozeb, meneb)kaptan]
-fungicydy o małym zakrese aktywności-toksyczne tylko dla gatunków jednego rzędu lub klasy (metalaksyl)
2.toksyczność względem organizmów stałocieplnych, która:
a)jest mierzona dawką etalny LD50(lethal dose)powodująca śmierć 50% osobników poddanych działaniu danej substancji
b)dzieli fungicydy na klasy toksyczności doustnej i doskórnej
c)jest również wyrażana:
-toksycznością ostrą-stopień zagrożenia po jednorazowym wchłonięciu stosunkowo dużej dawki fungicydu
-toksycznością chromiczną-stopień zagrożenia przy dłużej trwającym lub stałym kontaktem z fungicydami może się ujmować w postaci:
•drażnienia skóry i błon śluzowych
•alergii
•chorób rakowych (działanie kancerogenne)
•uszkodzenia płodu (działanie teratogenne)
3.fitotoksyczność, która przejawia się:
a)poparzeniami-fungicydy miedziowe stosowane w czasie długich opadów, niskiej temp.
b)nekroz-fungicydy siarkowe stosowane w zbyt wysokich dawkach i wysokiej temp.
c)ordzawienie owoców
d)zahamowanie kiełkowania nasion i wzrostu roślin
4.wpływ fungicydów na środowisko
5.ekonomiczna efektywność stosowania fungicydu. Która:
a)zależy od:
-skuteczności fungicydów
-ceny fungicydów
-dawki i sposobu zastosowania fungicydów
b)jest wyrażona wskaźnikiem ekonomicznej efektywności zastosowania fungicudu:
E=
Wu-wartość zbioru uratowanego dzieki zabiegowi ochrony
K-koszt zabiegu ochrony, który: informuje ile złotówek dala każda złotówka wyłożona na koszty ochrony.
Zasady bezpiecznego stosowania fungicydów i bezpiecznej pracy przy ich stosowaniu:
1.nie wolno zatrudniać kobiet i osób młodocianych przy chemicznych zabiegach ochrony roślin
2.fungicydy muszą być przechowywane tylko w orginalnych opakowaniach i tylko w osobnych magazynach
3.opakowania po fungicydach muszą być niszczone
4.pracownicy wykonujący zabieg ochrony roślin muszą być przeszkoleni, świadomi zagrożeń i muszą znać sposoby przeciwdziałań tym zagrożeniom i zasoby postępowania po zatruciu
5.w czasie pracy z fungicydami nie wolno jeść, pić i palić papierosów. Przed i po pracy z fungicydami nie wolno spożywać alkoholu
6.przy stosowaniu silnie toksycznych fungicydów należy używać odpowiednich strojów ochronnych
7.po wykonaniu zabiegu należy umyc całe ciało, a zwłaszcza ręce i twarz
8.do sporządzenia cieczy roboczej i mycia aparatury ochrony roślin należy używać wody z ujęć nie wykorzystywanych do konsumpcji
9.należy przestrzegać okresów prewencji, tj. nie należy wchodzić na teren uprawy roślin potraktowanych fungicydem przed upływem tego okresu
Sposoby ochrony zdrowia konsumentów produktów roślinnych traktowanych fungicydami:
-oznaczanie pozostałości fungicydów (pestycydów)
-przestrzeganie przepisów korencji. Okres karencji-prawnie określany czas, jaki musi upłynąć od ostatniego zabiegu chemicznego do czasu zbioru płodu roślinnego.
Formy użytkowe fungicydów:
1.funkcje pyliste, np.:
a)suche zaprawy nasienne
b)fungicydy pyliste do odkażania gleby
c)fungicydy opylania roślin
2.fungicydy w postaci stężonych roztworów
3.fungicydy w postaci emulsji olejowych
4.fungicydy w postaci proszków do zawiesin
Sposoby stosowania fungicydów w ochronie roślin:
1.opryskiwanie, które:
a)stosuje się najczęściej
2.opylaniu, które:
a)jest bardzo rzadko stosowane
b)jest mało efektywne i szkodliwe dla środowiska
3.zaprawianie nasion i innych organów rozmnażania, które:
a)jest najprostszym i najtańszym sposobem fungicydów
b)jest najmniej szkodliwe dla środowiska
c)może być:
-suche
-mokre
-półmokre
-typu „slurry”-zaprawianie w papce z fungicydu
4.doglebowe stosowanie fungicydów, które:
a)stosuje się najczęściej w szklarniach i inspektach
b)wykorzystuje:
-fungicydy pyliste
-fumiganty o dużej prężności par-bromek metylu, chloropikryna, dwusiarczek węgla, formalina
5.odkażanie i gazowanie pomieszczeń fungicydami:
a)zmywanie ścian, podłóg w magazynach, przechowalniach itp. CuSO4 lub formaliną
b)gazowanie SO2 magazynów i przechowalni przy 25-30oC i wilgotności 90-95%.
6.ochrona i leczenie ran drzew i krzewów
Sposoby działania fungicydów w różnych fazach choroby i w stosunku do tkanek roślin:
1.fungicydy o działaniu zapobiegawczym, które:
a)chronią roślinę tylko przed infekcją
b)chronią roślinę tylko do czasu utrzymania się jednolitej warstwy ochronnej
c)muszą być stosowane częściowo w okresach intensywnego wzrostu i intensywnych opadów
2.fungicydy o działaniu interwencyjnym, które:
a)działają zapobiegawczo i mogą zahamować rozwój patogena w początkowej fazie procesu chorobowego, tj. w czasie infekcji lub tuż po jej zakończeniu
b)np. niszczą strzępki na powierzchni liści , hamują rozwój strzępki przenikającej przez kutykulę lub skórkę, hamują rozwój pierwotnych strzępek grzybni pasożytniczej
c)są reprezentowane przez:
-fungicydy dodynowe
-fungicydy benzymidazolowe
-fungicydy triazolowe
3.fungicydy o działaniu systematycznym, które:
a)pobierane przez tkanki roślin i w nich transportowane
b)prezentowane przez:
-fungicydy benzymidazolowe
-fungicydy fenyloamidowe
-fungicydy morfolinowe
-fungicydy pirymidynowe
-fungicydy triazolowe
c)pozwalają używać małych ilości preparatów roboczych
d)mogą być stosowane rzadziej w okresie wegetacji
e)sprzyjają powstawaniu ras odpornych
4.fungicydy o działaniu wyniszczającym, które:
a)niszczą inokulum, np. w resztkach roślin
b)są reprezentowane, np. przez:
-fungicydy dodynowe
-fungicydy benzymidazolowe
-fungicydy triazolowe
Warunki grzybobójczego działania fungicydów:
1.rozpuszczalność fungicydu w wodzie i tłuszczach
2.zdolność przenikania przez:
a)chitynę i β-glukan
b)celulozę-występuje w ścianie komórkowej, np. przedstawicieli gromady Oamycota.
Rodzaje procesów fizjologicznych patogenów zakłócanych przez fungicydy:
1.oddychanie (uwalnianie energii), które:
a)jest blokowane m.in. przez fungicydy:
-miedziowe
-rtęciowe
-zawierające związki cyny
b)blokują enzymy z wlnymi grupami:
-tiolowymi (-SH)
-aminowymi (-NH2)
-iminowymi (=NH)
-hydroksylowymi (-OH)
-karboksylowymi(-COOH)
2.selektywna przepuszczalność plazmalenny, która:
a)jest zaburzana przez fungicydy dodynowe
3.biosynteza białektabulinowych, która:
a)warunkuje powstawanie wrzeciona kariokinetycznego w czasie mitozy i zajście mitozy
b)jest blokowane przez fungicydy benzymidazolowe i antybiotyki
c)wyraża się wstrzymaniem wzrostu strzępek infekcyjnych grzybów wskutek braku podziału komórek szczytowych
4.biosynteza kwasów nukleinowych, które:
a)wnika z zablokowania polimerazy RNA
b)jest zakłócana przez fungicydy fenyloamidowe.
5.biosynteza ergosterolu, która:
a)decyduje o:
-składzie i funkcjonowaniu błon plazmatycznych
-produkcji ważnych regulatorów wzrostu
b)jest zakłócana wskutek blokowania demetylacji węgla w pozycji 14 w łańcuchu prekursorów ergosterolu
c)jest zakłócona m.in. przez fungicydy triazolowe, pirymidynowe, morfolinowe
d)są efektywne wyłącznie względem patogenów o długim i przewidywalnym czasie infekcji
e)mogą być stosowane rzadziej niż fungicydy zapobiegawcze.