Войти
Жизненный цикл возбудителя черной гнили, Xanthomonas campestris pathovar campes Патология растений (также фитопатология ) - это научное исследование заболеваний у растений, вызываемых патогенами (инфекционными организмами) и условиями окружающей среды (физиологическими факторами).). Организмы, вызывающие инфекционные заболевания, включают грибы, оомицеты, бактерии, вирусы, вироиды, вирус. -подобные организмы, фитоплазмы, простейшие, нематоды и паразитические растения. Не включены эктопаразиты, такие как насекомые, клещи, позвоночные или другие вредители, которые влияют на здоровье растений, поедая их ткани. Патология растений также включает изучение идентификации патогенов, этиологии болезней, циклов болезней, экономических последствий, эпидемиологии болезней растений, устойчивости растений к болезням, того, как болезни растений влияют на людей и животных, генетики патосистем, и лечение болезней растений.
Борьба с болезнями растений имеет решающее значение для надежного производства продуктов питания и создает серьезные проблемы при сельскохозяйственном использовании земли, воды, топлива и других ресурсов. Растения как в естественных, так и в культурных популяциях обладают естественной устойчивостью к болезням, но есть многочисленные примеры разрушительных воздействий болезней растений, таких как Великий голод в Ирландии и каштановый ожог, а также повторяющиеся тяжелые заболевания. болезни растений, такие как рисовый пигмент, нематода соевых бобов и рак цитрусовых.
. Однако борьба с болезнями является достаточно успешной для большинства сельскохозяйственных культур. Борьба с болезнями достигается за счет использования растений, которые были выведены с целью обеспечения хорошей устойчивости ко многим болезням, и подходов к выращиванию растений, таких как севооборот, использование семян, свободных от патогенов, подходящей даты посадки и плотности посадки, контроль полевой влажности и пестицидов. Постоянный прогресс в науке о патологии растений необходим для улучшения контроля над болезнями и для того, чтобы идти в ногу с изменениями давления болезней, вызванными продолжающейся эволюцией и перемещением патогенов растений и изменениями в методах ведения сельского хозяйства.
Болезни растений причиняют большие экономические потери фермерам во всем мире. Подсчитано, что в крупных регионах и для многих видов сельскохозяйственных культур болезни обычно снижают урожайность растений на 10% каждый год в более развитых регионах, но потери урожая от болезней часто превышают 20% в менее развитых регионах. По оценкам Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН, вредители и болезни являются причиной около 25% потерь урожая. Чтобы решить эту проблему, необходимы новые методы раннего обнаружения болезней и вредителей, такие как новые датчики, обнаруживающие запахи растений, и спектроскопия и биофотоника, которые могут диагностировать здоровье растений и метаболизм.
мучнистая роса, биотрофный гриб Большинство фитопатогенных грибов принадлежат к аскомицетам и базидиомицетам. Грибки воспроизводят как половым путем, так и бесполым путем образования спор и других структур. Споры могут распространяться на большие расстояния по воздуху или воде, или они могут передаваться через почву. Многие грибы, обитающие в почве, способны сапротрофно жить, проводя часть своего жизненного цикла в почве. Это факультативные сапротрофы. Грибковые заболевания можно контролировать с помощью фунгицидов и других методов ведения сельского хозяйства. Однако новые расы грибов часто развиваются, устойчивые к различным фунгицидам. Биотрофные грибковые патогены колонизируют живые ткани растений и получают питательные вещества из живых клеток-хозяев. Некротрофные грибковые патогены инфицируют и убивают ткани хозяина и извлекают питательные вещества из мертвых клеток хозяина. К значительным грибковым патогенам растений относятся:
рисовый бласт, вызываемый некротрофным грибком оомицеты являются грибоподобными организмами. Они включают в себя некоторые из наиболее разрушительных патогенов растений, включая род Phytophthora, который включает возбудителей фитофтороза картофеля и внезапной гибели дуба. За корневую гниль.
ответственны определенные виды оомицетов. Несмотря на то, что они не являются близкими родственниками грибов, оомицеты разработали аналогичные стратегии заражения. Оомицеты способны использовать эффекторные белки для отключения защитных сил растения в процессе заражения. Патологи растений обычно группируют их с грибковыми патогенами.
К значительным патогенам оомицетов относятся:
Некоторые слизистые плесени в Phytomyxea вызывают серьезные заболевания, в том числе корень у капусты и ее родственников и мучнистая парша в картофеле. Они вызваны видами Plasmodiophora и Spongospora соответственно.
болезнь коронной желчи, вызываемая Agrobacterium Большинство бактерий, связанных с растениями, на самом деле сапротрофные и не причиняют вреда сам завод. Однако небольшое количество, около 100 известных видов, способны вызывать болезни. Бактериальные заболевания гораздо более распространены в субтропических и тропических регионах мира.
Большинство патогенных бактерий растений имеют палочковидную форму (бациллы ). Чтобы иметь возможность колонизировать растение, у них есть определенные факторы патогенности. Известно пять основных типов факторов бактериальной патогенности: использование ферментов, разрушающих клеточную стенку, токсинов, эффекторных белков, фитогормонов и экзополисахаридов.
Патогены, такие как Виды Erwinia используют ферменты, разрушающие клеточную стенку, чтобы вызвать мягкую гниль. Виды Agrobacterium изменяют уровень ауксинов, вызывая опухоли с фитогормонами. Экзополисахариды продуцируются бактериями и блокируют ксилемные сосуды, что часто приводит к гибели растения.
Бактерии контролируют продуцирование через кворум-зондирование.
Vitis vinifera с инфекцией Ca. Phytoplasma vitis Значительные бактериальные патогены растений:
Фитоплазмы и Спироплазмы - это род бактерий, у которых отсутствуют клеточные стенки, и они связаны с микоплазмами, которые являются патогенами человека. Вместе они упоминаются как молликуты. У них также, как правило, меньше геномов, чем у большинства других бактерий. Обычно они передаются сокососущими насекомыми и переносятся во флоэму растения, где оно воспроизводится.
Вирус табачной мозаики Существует много типов вируса растений, а некоторые даже бессимптомны. В нормальных условиях вирусы растений вызывают только потерю урожая. Следовательно, попытки контролировать их экономически нецелесообразны, за исключением случаев, когда они заражают многолетние виды, например фруктовые деревья.
Большинство вирусов растений имеют небольшие одноцепочечные РНК геномы. Однако некоторые вирусы растений также имеют геномы двухцепочечной РНК или одно- или двухцепочечной ДНК. Эти геномы могут кодировать только три или четыре белка : репликазу, белок оболочки, белок движения, чтобы позволить клетке перемещаться через плазмодесмы, а иногда и белок, допускающий передачу вектором. Вирусы растений могут иметь еще несколько белков и использовать множество различных методов молекулярной трансляции.
Вирусы растений обычно передаются от растения к растению с помощью вектора, но также имеет место механическая передача и передача через семена. Передача переносчиков часто осуществляется насекомым (например, тлей ), но некоторыми грибами, нематодами и простейшими оказались вирусными векторами. Во многих случаях насекомое и вирус являются специфическими для передачи вируса, например, цикадка свеклы, которая переносит вирус curly top, вызывающий заболевание у нескольких сельскохозяйственных культур. Одним из примеров является мозаичная болезнь табака, при которой листья становятся карликовыми, а хлорофилл листьев разрушается. Другой пример - густая верхушка банана, где растение карликово, а верхние листья образуют плотную розетку.
Корневые нематоды галлы Нематоды - маленькие многоклеточные червеобразные животные. Многие живут свободно в почве, но есть некоторые виды, паразитирующие на растениях корни. Они представляют собой проблему в тропических и субтропических регионах мира, где могут заразить сельскохозяйственные культуры. Картофельные цистные нематоды (Globodera pallida и G. rostochiensis) широко распространены в Европе, Северной и Южной Америке и ежегодно причиняют ущерб в размере 300 миллионов долларов США. У корневых узловатых нематод довольно широкий круг хозяев, они паразитируют на корневых системах растений и, таким образом, напрямую влияют на потребление воды и питательных веществ, необходимых для нормального роста и размножения растений, тогда как цистовые нематоды, как правило, способны инфицировать лишь несколько видов. Нематоды способны вызывать радикальные изменения в клетках корня, чтобы облегчить свой образ жизни.
Существует несколько примеров заболеваний растений, вызываемых простейшими (например, Phytomonas, кинетопластид ). Они передаются в виде прочных зооспор, которые могут выжить в состоянии покоя в почве в течение многих лет. Кроме того, они могут передавать растительные вирусы. Когда подвижные зооспоры вступают в контакт с корневым волоском, они производят плазмодий, который проникает в корни.
Некоторые бесцветные паразитические водоросли (например, Cephaleuros ) также вызывают болезни растений.
Растения-паразиты, такие как заразиха, омела и повилика включены в исследование по фитопатологии. Повилика, например, может быть каналом для передачи вирусов или вирусоподобных агентов от растения-хозяина к растению, которое обычно не является хозяином, или для агента, который не передается посредством прививки.
Споры : Споры фитопатогенных грибов могут быть источником инфекции для растений-хозяев. Сначала споры прикрепляются к кутикулярному слою на листьях и стеблях растения-хозяина. Для этого инфекционная спора должна быть перенесена из источника патогена, это происходит с помощью ветра, воды и переносчиков, таких как насекомые и люди. При благоприятных условиях спора будет производить модифицированные гифы, называемые зародышевой трубкой. Эта зародышевая трубка позже образует выпуклость, называемую аппрессорием, которая образует меланизированные клеточные стенки для создания давления толчка. Как только тургорное давление накапливается, аппрессорий оказывает давление на кутикулярный слой в виде затвердевшего штифта для проникновения. Этому процессу также способствует секреция из аппрессория ферментов, разрушающих клеточную стенку. Как только проникающий штифт входит в ткань хозяина, он развивает специализированные гифы, называемые гаусториями. В зависимости от жизненного цикла патогенов этот гаусторий может проникать в соседние клетки и питать их внутриклеточно или существовать межклеточно внутри хозяина.
• Гниль
• Ржавчина
• Голова
• Желтая жилка мозаика
Абиотические нарушения могут быть вызваны естественными процессами, такими как засуха, мороз, снег и град ; затопление и плохой дренаж; дефицит питательных веществ ; отложение минеральных солей, таких как хлорид натрия и гипс ; ожог ветром и поломка от урагана; и лесные пожары. Подобные нарушения (обычно классифицируемые как абиотические) могут быть вызваны вмешательством человека, что приводит к уплотнению почвы, загрязнению воздуха и почвы, засолению, вызванному орошением и дорогами. засол, чрезмерное применение гербицидов, неуклюжее обращение (например, повреждение деревьев газонокосилкой) и вандализм.
листья орхидей с вирусными инфекциями Эпидемиология: изучение факторов, влияющих на вспышку и распространение инфекционных заболеваний.
Треугольник болезней растений Тетраэдр болезней (пирамида болезней) наилучшим образом отражает элементы, связанные с болезнями растений. В основе этой пирамиды лежит треугольник болезней, состоящий из таких элементов, как хозяин, патоген и среда. В дополнение к этим трем элементам люди и время добавляют остальные элементы, чтобы создать тетраэдр болезней.
История: Исторически известные эпидемии болезней растений, основанные на огромных потерях:
- Фитофтороз картофеля в Ирландии
- Болезнь голландского вяза
- Фитофтороз каштана в Северной Америке
Факторы, влияющие на эпидемии:
Хозяин: уровень устойчивости или восприимчивости, возраст и генетика.
Патоген: количество инокулята, генетика и тип воспроизводства
Устойчивость растений к болезням - это способность растения предотвращать и устранять инфекции, вызываемые патогенами растений.
Структуры, которые помогают растениям предотвращать заболевания: кутикулярный слой, клеточные стенки и замыкающие клетки устьиц. Они действуют как барьер для предотвращения проникновения патогенов в растение-хозяин.
Когда болезни преодолевают эти барьеры, рецепторы растений инициируют сигнальные пути для создания молекул, которые конкурируют с чужеродными молекулами. На эти пути влияют и запускают гены в растении-хозяине, и они подвержены влиянию генетической селекции для создания разновидностей растений, устойчивых к деструктивным патогенам.
Патология растений возникла с древних времен, начиная с Теофраста, но научные исследования начались в раннем современном периоде с изобретением микроскопа и были разработаны в 19 веке.
