Choroby powodowane przez organizmy grzybopodobne z królestwa Chromista, gromady Oomycota, rzędu Peronosporales, rodziny Pythiaceae
Słownik niezrozumiałych pojęć tutaj
Wprowadzenie
Przedstawiciele rodziny Pythiaceae tworzą delikatne strzępki, które tylko u niektórych przedstawicieli rodzaju Phytophthora są zakończone ssawkami (haustoriami) penetrującymi przestrzenie między- i śródkomórkowe rośliny gospodarza. Są to organizmy grzybopodobne, które tworzą strzępki sporangialne (sporangiofory) ze sporangiami (zarodniami pływkowymi lub zoosporangiami) zawierającymi zarodniki pływkowe (zoospory) lub strzępki konidialne podobne do strzępek wegetatywnych, albo zróżnicowane na część generatywną i część wegetatywną. Mimo obecności takiego zróżnicowania, strzępki przedstawicieli tej grupy organizmów grzybopodobnych mają nieograniczony wzrost. Zarodnie pływkowe są umiejscowione wewnątrz lub na zewnątrz zasiedlonej rośliny. Zarodniki konidialne przy niskiej temperaturze i dużej wilgotności przekształcają się w zarodnie pływkowe z zarodnikami pływkowymi, rzadko (gdy jest ciepło i sucho) kiełkują bezpośrednio, funkcjonując przez to jak typowe zarodniki konidialne. Zdolność tworzenia zarodników pływkowych i zarodników konidialnych świadczy, że rodzina Pythiaceae reprezentuje organizmy z pogranicza orgnizmów wodnych i lądowych. Ściana komórkowa przedstawicieli Pythiaceae jest zbudowana z celulozy i glukanu.
|
Cykl rozwojowy Phytophthora infestans - rozwój bezpłciowy (a-l), rozwój płciowy (ł-r): zainfekowana roślina (a), zainfekowana bulwa (b), infekcja młodej rośliny przez strzępki z bulwy (c), strzępki sporangialne (lub konidialne) na zainfekowanych młodych roślinach (d), na bulwach (d') i na liściach (d''), sporangium (e), zarodnia pływkowa (f), zarodnia pływkowa z uwalniającymi się zarodnikami pływkowymi (g), dwuwiciowe zarodniki pływkowe (h), kiełkujący zarodnik konidialny (i), infekcja rośliny przez dwuwiciowe zarodniki pływkowe lub zarodniki konidialne (j), zainfekowany liść (k), infekcja bulw przez dwuwiciowe zarodniki pływkowe (l), różnoimienne strzępki (ł), różnicowanie się plemni (m) i lęgni (n), plazmogamia (o), oospora (p), kiełkująca oospora (r) |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
Od lewej: Phytophthora infestans: sporangiofory (sf) ze sporangiami (s, 1-5), Pythium debaryanum: sporangia ze sporangiosporami (6), P. infestans: sporangia i sporangiospory (7-9); zgrubienie sporangioforu jest miejscem przyczepu sporangiospory (9) |
Procesem płciowym u przedstawicieli rodziny Pythiaceae jest gametangiogamia. Lęgnia jest gładka lub pokryta kolcami i przeważnie zawiera jedną oosferę (komórkę jajową). Towarzyszą jej jedna lub wiele plemni, które powstają albo na odgałęzieniu strzępki, z której uformowała się lęgnia, albo pod lęgnią na wspólnej strzępce, lub na strzępce z innej plechy. Efektem procesu płciowego jest utworzenie oospory. Warunkiem powstania oospor gatunków z rodzaju Phytophthora jest obecność dwóch typów kojarzeniowych. W Polsce stwierdzono występowanie obydwu typów płciowych P. infestans, tj. A1 i A2.
 |
 |
Od lewej: plemnie i lęgnia w oogamii Pythium sp. (1), oospory Pythium medicaginis w tkance rośliny (2) |
Większość patogenicznych gatunków z rodziny Pythiaceae jest organizmami glebowymi, zakażającymi podziemne i przyziemne organy roślin. Spośród przedstawicieli rodzaju Phytophthora, tylko P. infestans, sprawca zarazy ziemniaka i pomidora, infekuje części nadziemne roślin i bulwy; nie poraża korzeni.
Patogenom tej rodziny sprzyjają obecność wody i stosunkowo niska temperatura, tj. w granicach 12-23oC.
Przedstawiciele tej grupy patogenów rozprzestrzeniają się przy udziale wody, gleby, z prądami powietrza i wraz z porażonymi organami roślin.
Patogeny z rodziny Pythiaceae zimują jako grzybnie w glebie lub porażonych organach roślin oraz w postaci zarodników przetrwalnikowych, tj. oospor.
Organizmy patogeniczne z rodziny Pythiaceae występują w dwóch rodzajach, które można rozróżnić według następującego klucza:
1. |
Trzonki sporangialne lub konidialne nie zróżnicowane lub słabo zróżnicowane; zarodniki zwykle powstają w pęcherzyku plazmy wypływającej z zarodni przez dłuższą lub krótszą, rurkowatą szyjkę .............................................................................................................................................................................................................................................................................................................. Pythium |
2. |
Trzonki konidialne wykształcone, ale o nieograniczonym wzroście; zarodnie pływkowe czasami stają się konidiami kiełkującymi w strzępkę grzybni ............................................... Phytophthora. |
Najbardziej znaczącymi gospodarczo patogenami z rodziny Pythiaceae są:
|
|
|
|
|
Patogeny z rodziny Pythiaceae są przyczynami zgorzeli siewek, zgnilizny korzeni i przyziemnych organów prawie wszystkich roślin warzywnych, kwiatów, zbóż, drzew owocowych, ozdobnych i leśnych. Phytophthora infestans wywołuje plamistości i zgnilizny liści, łodyg i bulw ziemniaków lub owoców pomidora. W latach 1845 i 1846 w Irlandii P. infestans wywołała jedną z najbardziej znanych w historii epidemii zarazy ziemniaka. Z tego powodu z głodu umarło około 1 miliona osób i ponad 1,5 miliona wyemigrowało, głównie do Ameryki Północnej.
Cechą diagnostyczną fytoftorozy drzew i krzewów są czerwonobrunatne przebarwienia wewnętrznej kory zainfekowanych organów (głównie korzeni i przyziemnych części pni oraz pędów). Cecha ta odróżnia fytoftorozy od przebarwień powodowanych przez inne czynniki chorobotwórcze, np. silne mrozy.
 |
 |
 |
 |
 |
Góra: zgorzel siewek buraka ze sprawcą Pythium debaryanum (z - zwężenie szyjko korzeniowej w miejscu infekcji); dół od lewej: zgorzel przedwschodowa i osłabione rośliny z powodu infekcji przez Pythium sp. (1), liście pomidora i bulwa ziemniaka zainfekowane przez Phytophthora infestans (2-4) |
Ochrona roślin przed patogenicznymi przedstawicielami rodziny Pythiaceae obejmuje m.in. (1) unikanie stanowisk okresowo zalewanych, (2) uprawianie odmian dostosowanych do warunków glebowych stanowiska uprawy, (3) wysiewanie nasion lub wysadzanie sadzonek w glebę ogrzaną i przewietrzoną, (4) unikanie stosowania nadmiernych dawek nawozów azotanowych, (5) zmianowanie roślin, (6) stosowanie kompostów z kory drzew zamiast torfu w uprawach szklarniowych i inspektowych, (7) dezynfekowanie termiczne lub chemiczne gleby i urządzeń szklarniowych oraz inspektowych, (8) zaprawianie nasion lub wzbogacanie gleby antagonistycznymi organizmami z rodzajów Penicillium, Streptomyces i Trichoderma i (9) zaprawianie nasion oraz podlewanie lub opryskiwanie roślin fungicydami zawierającymi w szczególności chloranil, diazoben, ferbam, kaptan, metalaksyl, związki miedzi i tiuram.
Cel ćwiczenia
1. |
Poznanie objawów chorobowych zgorzeli siewek buraka i metod ochrony roślin przed sprawcami tej choroby. |
2. |
Poznanie symptomów chorobowych zarazy ziemniaka i metod ochrony roślin przed sprawcą tej choroby. |
3. |
Poznanie objawów fytoftorozy drzew i krzewów oraz metod ochrony roślin przed sprawcami tej choroby. |
4. |
Wykonanie rysunków i opisów morfologicznych Phytophthora infestans. |
Materiał
Atlasy chorób ziemniaka i roślin okopowych. Materiał zielnikowy z objawami zgorzeli siewek buraka, zarazy ziemniaka i fytoftorozy drzew i krzewów.
Ćwiczenie
1. |
Na podstawie atlasu chorób roślin okopowych i materiału zielnikowego narysuj i opisz objawy zgorzeli siewek buraka. Uzupełnij przygotowaną diagnozę wynikami obserwacji miejsca porażenia pod mikroskopem stereoskopowym. |
2. |
Wykorzystując atlas chorób ziemniaka i materiał zielnikowy narysuj i opisz objawy chorobowe występujące na częściach nadziemnych i bulwach ziemniaka porażonych przez Phytophthora infestans, sprawcę zarazy ziemniaka. Porównaj rośliny i bulwy zdrowe z porażonymi. Określ umiejscowienie na liściu oznak etiologicznych przyczyny zarazy ziemniaka. |
3. |
Pobierz igłą preparacyjną kilka pojedynczych strzępek tworzących nalot na spodniej stronie porażonego liścia ziemniaka oglądanego pod mikroskopem stereoskopowym. Przygotuj z pobranych strzępek preparat mikroskopowy w kwasie mlekowym zabarwionym błękitem metylowym. Oglądając preparat pod mikroskopem świetlnym narysuj i opisz morfologię grzybni i zarodników Phytophthora infestans. Zwróć uwagę na grubość ścian grzybni i zarodników. Oceń obecność przegród w strzępkach i sposób ich zakończenia. Zauważ występowanie zgrubień w miejscach przyczepu zarodników do strzępek. Zarodniki P. infestans są bardzo wrażliwe na wysychanie. Gdy wilgotność względna powietrza spada poniżej 100% zarodniki te zamierają w ciągu kilku godzin. W obecności wody zarodnik kiełkuje albo bezpośrednio w strzępkę kiełkową, która wnika przez szparkę i infekuje liść, lub przekształca się w zarodnię pływkową zawierającą dwuwiciowe zarodniki pływkowe. Zarodniki kiełkują w szerokim zakresie temperatury, tj. od 1,5 do 24oC. Jednak powyżej 20oC zarodniki tracą żywotność po 1-3 godzinach w suchym powietrzu i po 5-15 godzinach w powietrzu wilgotnym. Sposób kiełkowania jest również silnie uzależniony od temperatury. Niska temperatura sprzyja tworzeniu zarodników pływkowych. Wyższe temperatury prowadzą do tworzenia strzępki kiełkowej. Temperaturą optymalną dla tworzenia strzępki kiełkowej jest 24oC, natomiast 12oC sprzyja powstawaniu zarodników pływkowych. Zarodniki pływkowe mogą przeżywać w kropli wody przez 15 minut w wysokiej temperaturze i do 24 godzin, gdy temperatura się obniża. |
4. |
Wykorzystując dostępne materiały i internet narysuj i opisz objawy fytoftorozy. |
5. |
Wykorzystując internet i/lub aktualne Zalecenia Ochrony Roślin uzupełnij brakujące dane w tabeli podanej niżej. |
Choroba |
Nazwa środka |
Sposób działania [kontaktowy, interwencyjny (wgłębny), |
Dawka/ha |
Toksyczność |
Karencja |
Substancja czynna |
Rodzaj zakłócanego procesu życiowego |
Uwagi (zalecany sposób stosowania, przeciwskazania, ED50, LD50, ect.) |
Zgorzel siewek roślin, zgnilizna korzeni i przyziemnych części roślin (Pythium debaryanum) |
||||||||
Zaraza ziemniaka i pomidora (Phytophthora infestans) |
||||||||
Fytoftorozy roślin (Phytophthora spp.) |
Pytania
1. |
Dlaczego zmianowanie roślin jest mało skuteczną metodą ich ochrony przed czynnikami sprawczymi zgorzeli siewek? |
2. |
Jakie są warunki sprzyjające wystąpieniu zarazy ziemniaka? |
3. |
Co jest źródłem pierwotnej infekcji zarazy ziemniaka? |
4. |
Jakie są metody zapobiegania i zwalczania zarazy ziemniaka? |
5. |
Dlaczego Phytophthora infestans wytwarza oospory bardzo rzadko? |
6. |
Czym różnią się fungicydy kontaktowe od systemicznych? |
7. |
Narysuj i opisz cykl rozwojowy Phytophthora infestans. |
8. |
Jakie warunki uprawy sprzyjają sprawcom fytoftorozy drzew i krzewów? |
9. |
Czym rożni się zgorzel przedwschodowa od zgorzeli powschodowej? |
10. |
Czy obecność celulozy w ścianie komórkowej przedstawicieli Pythiaceae ma wpływ na wybór fungicydów do ochrony roślin przed patogenami tej rodziny? |
11. |
Czy w ścianie komórkowej grzybów z królestwa Fungi występuje celuloza? |
Literatura
Schumann G. L. Selected plant pathogenic lower fungi. APS Press Slide Collections 1990.