Патология растений — Plant pathology

Завод патологии (также фитопатологии ) является научное исследование болезней в растениях , вызываемых патогенными микроорганизмами (инфекционные организмы) и условий окружающей среды (физиологические факторы). Организмы, вызывающие инфекционные заболевания, включают грибы , оомицеты , бактерии , вирусы , вироиды , вирусоподобные 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. Завод патология также включает в себя изучение идентификации патогена, этиология болезни, болезнь, циклы экономического воздействия, растения эпидемиологии заболевания , устойчивость к болезням растений , как болезни растений воздействуют на человек и животное, pathosystem генетику и управление болезнями растений.

СОДЕРЖАНИЕ

• 1 Обзор
• 2 Растительные патогены
  • 2.1 Грибы
    • 2.1.1 Аскомицеты
    • 2.1.2 Базидиомицеты
  • 2.2 Грибоподобные организмы
    • 2.2.1 Оомицеты
    • 2.2.2 Фитомиксея
  • 2.3 Бактерии
    • 2.3.1 Фитоплазмы и спироплазмы
  • 2.4 Вирусы, вироиды и вирусоподобные организмы
  • 2.5 Нематоды
  • 2.6 Простейшие и водоросли
  • 2.7 Паразитические растения
• 3 Общие методы патогенного заражения
• 4 Физиологические расстройства растений
• 5 Эпидемиология
• 6 Устойчивость к болезням
• 7 Менеджмент
  • 7.1 Внутренний карантин
  • 7.2 Портовый и пограничный досмотр и карантин
  • 7.3 Культурный
  • 7.4 Устойчивость растений
  • 7.5 Химическая промышленность
  • 7.6 Биологические
  • 7.7 Интегрированный
• 8 История
• 9 См. Также
• 10 Ссылки
• 11 Внешние ссылки

Обзор

Борьба с болезнями растений имеет решающее значение для надежного производства продуктов питания и создает серьезные проблемы при использовании земли, воды, топлива и других ресурсов в сельском хозяйстве. 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 бактериальный ожог каштана , а также повторяющиеся тяжелые болезни растений, такие как засорение риса , нематода соевых бобов и цитрусовые. язвы .

Однако борьба с болезнями является достаточно успешной для большинства сельскохозяйственных культур. Борьба с болезнями достигается за счет использования растений, которые были выведены для обеспечения хорошей устойчивости ко многим заболеваниям, и подходов к выращиванию растений, таких как севооборот , использование семян, свободных от патогенов, подходящая дата посадки и густота растений , контроль влажности поля и пестициды. использовать. Постоянный прогресс в науке о патологии растений необходим для улучшения борьбы с болезнями и для того, чтобы не отставать от изменений давления болезней, вызванных продолжающейся эволюцией и перемещением патогенов растений, а также изменениями в методах ведения сельского хозяйства.

Болезни растений наносят большой экономический ущерб 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 вызывают около 25% потерь урожая. Чтобы решить эту проблему, необходимы новые методы раннего обнаружения болезней и вредителей, такие как новые датчики, обнаруживающие запахи растений, а также спектроскопия и биофотоника , которые могут диагностировать здоровье растений и их метаболизм .

Патогены растений

Грибы

Большинство фитопатогенных грибов относятся к аскомицетам и базидиомицетам . Грибки размножаются половым и бесполым путем за счет образования спор и других структур. Споры могут распространяться на большие расстояния по воздуху или воде, или они могут передаваться через почву. Многие почвенные грибы способны жить сапротрофно , проводя часть своего жизненного цикла в почве . Это факультативные сапротрофы. С грибковыми заболеваниями можно бороться с помощью фунгицидов и других методов ведения сельского хозяйства. Тем не менее, новые расы грибов часто развиваются , устойчивые к различным фунгицидов. 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:

Аскомицеты

• Fusarium spp. (Болезнь фузариозного увядания)
• Thielaviopsis spp. (язвенная гниль, черная корневая гниль, корневая гниль Thielaviopsis )
• Verticillium spp.
• Magnaporthe grisea (рисовый пудинг )
• Sclerotinia sclerotiorum (хлопковая гниль)

Базидиомицеты

• Ustilago spp. (головня) ячменная головня
• Rhizoctonia spp.
• Phakospora pachyrhizi (соевая ржавчина)
• Puccinia spp. (сильная ржавчина злаков и трав)
• Armillaria spp. (виды опята, вирулентные возбудители болезней деревьев)

Грибоподобные организмы

Оомицеты

В оомицете являются грибковыми организмами. К ним относятся некоторые из наиболее разрушительных патогенов растений, в том числе род Phytophthora , который включает возбудителей фитофтороза картофеля и внезапной гибели дуба . Некоторые виды оомицетов несут ответственность за корневую гниль .

Несмотря на то, что оомицеты не были тесно связаны с грибами, они разработали аналогичные стратегии заражения. Оомицеты способны использовать эффекторные белки для отключения защиты растений в процессе заражения. Патологи растений обычно относят их к патогенам грибов.

К значительным возбудителям оомицетов относятся:

• Pythium spp.
• Phytophthora spp., Включая фитофтороз во время Великого ирландского голода (1845–1849).

Фитомиксея

Некоторые миксомицетов в Phytomyxea вызывает серьезные заболевания, в том числе клуба корня в капусте и его родственников и порошистой в картофеле. Они вызываются видами Plasmodiophora и Spongospora соответственно.

Бактерии

Большинство бактерий , связанных с растениями, на самом деле сапротрофны и не причиняют вреда самому растению. 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 вырабатываются бактериями и блокируют сосуды ксилемы , что часто приводит к гибели растения.

Бактерии контролируют выработку факторов патогенности посредством определения кворума .

Значительные бактериальные патогены растений:

• Burkholderia
• Протеобактерии
  • Xanthomonas spp.
  • Pseudomonas spp.
• Pseudomonas syringae pv. томат заставляет растения томата производить меньше фруктов, и он «продолжает адаптироваться к помидору, сводя к минимуму его распознавание иммунной системой томата».

Фитоплазмы и спироплазмы

Фитоплазма и спироплазма — это виды бактерий, у которых отсутствуют клеточные стенки, и они связаны с микоплазмами , которые являются патогенами человека. Вместе они называются молликутами . У них также, как правило, меньше геномов, чем у большинства других бактерий. Обычно они передаются сокососущими насекомыми , попадая во флоэму растения, где оно воспроизводится.

Вирусы, вироиды и вирусоподобные организмы

Есть много типов вирусов растений , а некоторые даже протекают бессимптомно . В нормальных условиях вирусы растений вызывают только потерю урожая . Следовательно, пытаться контролировать их экономически нецелесообразно, за исключением случаев, когда они заражают многолетние виды, такие как фруктовые деревья.

Большинство вирусов растений имеют небольшие одноцепочечные геномы РНК . 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 обеспечить движение от клетки к клетке через плазмодесмы , и иногда белок, который обеспечивает передачу с помощью вектора. Вирусы растений могут иметь еще несколько белков и использовать множество различных методов молекулярной трансляции.

Вирусы растений обычно передаются от растения к растению переносчиком , но также возможны механические и семенные передачи. Переносчиками инфекции часто являются насекомые (например, тля ), но было показано , что некоторые грибы , нематоды и простейшие являются вирусными переносчиками. Во многих случаях насекомое и вирус являются специфическими для передачи вируса, например, цикадка свеклы, которая переносит вирус курчавой верхушки, вызывающий заболевание на нескольких сельскохозяйственных культурах. 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 тугую розетку.

Нематоды

Нематоды — маленькие многоклеточные червеобразные животные. Многие свободно живут в почве, но есть некоторые виды, паразитирующие на корнях растений . Они представляют собой проблему в тропических и субтропических регионах мира, где могут заразить посевы . 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 в Европе. У корневых узловатых нематод довольно широкий круг хозяев, они паразитируют на корневой системе 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 только несколько видов. Нематоды способны вызывать радикальные изменения в клетках корня, чтобы облегчить свой образ жизни.

Простейшие и водоросли

Есть несколько примеров заболеваний растений, вызываемых простейшими (например, Phytomonas , кинетопластиды ). Они передаются в виде прочных зооспор, которые могут выжить в состоянии покоя в почве в течение многих лет. Кроме того, они могут передавать вирусы растений . Когда подвижные зооспоры вступают в контакт с корневыми волосками, они производят плазмодий, который проникает в корни .

Некоторые бесцветные паразитические водоросли (например, Cephaleuros ) также вызывают болезни растений.

Паразитические растения

Растения-паразиты, такие как заразиха , омела и повилика , включены в изучение 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 с помощью прививки.

Распространенные патогенные методы заражения

• Ферменты, разрушающиеклеточную стенку : они используются для разрушения клеточной стенки растений , чтобы высвободить питательные вещества внутри.
• Токсины : они могут быть неспецифичными для хозяина, которые повреждают все растения, или специфическими для хозяина, которые вызывают повреждение только растения-хозяина.
• Эффекторные белки : они могут секретироваться во внеклеточную среду или непосредственно в хозяйскую клетку, часто через систему секреции третьего типа . Известно, что некоторые эффекторы подавляют защитные процессы хозяина. Это может включать: снижение внутренних сигнальных механизмов растений или сокращение производства фитохимических веществ. Бактерии, грибки и оомицеты известны этой функцией.

Споры : споры фитопатогенных грибов могут быть источником инфекции для растений-хозяев. Сначала споры прилипают к кутикулярному слою на листьях и стеблях растения-хозяина. Для этого инфекционная спора должна переноситься от источника патогена, это происходит с помощью ветра, воды и переносчиков, таких как насекомые и люди. При благоприятных условиях спора образует 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. Основываясь на жизненном цикле патогенов, этот гаусторий может проникать в соседние клетки и питать их внутриклеточно или существовать межклеточно внутри хозяина.

• Мозаика из желтых прожилок

Физиологические расстройства растений

Абиотические расстройства 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 ; ожоги и поломки от штормов; 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 засолением дорог, чрезмерным применением гербицидов , неуклюжим обращением (например, повреждение деревьев газонокосилкой), и вандализм .

Эпидемиология

Эпидемиология: изучение факторов, влияющих на вспышку и распространение инфекционных заболеваний.

Тетраэдр болезней (пирамида болезней) лучше всего улавливает элементы, связанные с болезнями растений. В основе этой пирамиды лежит треугольник болезней, состоящий из таких элементов, как хозяин, патоген и окружающая среда. В дополнение к этим трем элементам люди и время добавляют оставшиеся элементы, чтобы создать тетраэдр болезней.

История: Исторически известные эпидемии болезней растений, основанные на огромных потерях:

— Фитофтороз картофеля ирландский

— Болезнь голландского вяза

— Фитофтороз в Северной Америке.

Факторы, влияющие на эпидемии:

Хозяин: уровень устойчивости или восприимчивости, возраст и генетика.

Возбудитель: количество инокулята, генетика и тип воспроизводства.

Устойчивость к болезням

Устойчивость растений к болезням — это способность растения предотвращать и устранять инфекции, вызываемые патогенами растений.

Структуры, которые помогают растениям предотвратить заболевание, включают: кутикулярный слой, клеточные стенки и замыкающие клетки устьиц. Они действуют как барьер, предотвращающий проникновение патогенов в растение-хозяин.

Как только 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 манипуляциям с помощью генетической селекции для создания разновидностей растений, устойчивых к деструктивным патогенам.

Управление

Внутренний карантин

Больной участок растительности или отдельные растения можно изолировать от других здоровых растений. Образцы могут быть уничтожены или перемещены в теплицу для обработки или изучения.

Портовый и пограничный досмотр и карантин

Другой вариант — избежать интродукции вредных неместных организмов, контролируя весь трафик и деятельность людей (например, Австралийская служба карантина и инспекции ), хотя законодательство и правоприменение имеют решающее значение для обеспечения долговременной эффективности. Сегодняшний объем мировой торговли предоставляет — и будет предоставлять — беспрецедентные возможности для интродукции вредителей растений. В Соединенных Штатах даже для получения более точной оценки количества таких интродукций и, следовательно, необходимости введения портового и пограничного карантина и инспекций потребуется существенное увеличение количества инспекций. В Австралии подобный недостаток понимания имеет другое происхождение: инспекции портов не очень полезны, потому что инспекторы слишком мало знают о таксономии. Часто встречаются вредители, которых правительство Австралии считает вредными, которых следует держать за пределами страны, но у которых есть близкие таксономические родственники, которые усложняют задачу. И инспекторы также сталкиваются с противоположным — безобидные туземцы, или неоткрытые туземцы, или только что обнаруженные аборигены, о которых им не нужно беспокоиться, но которых легко спутать с запрещенными иностранными членами семьи.

Рентгеновское и электронно-лучевое / электронно-лучевое облучение пищевых продуктов было испытано в качестве карантинной обработки для фруктовых товаров, происходящих с Гавайев . FDA США ( Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов ), USDA APHIS ( Служба инспекции здоровья животных и растений ), производители и потребители приняли результаты — более тщательное уничтожение вредителей и меньшее ухудшение вкуса, чем термическая обработка.

Культурный

В некоторых обществах земледелие ведется в небольших масштабах, за ними ухаживают народы, культура которых включает в себя сельскохозяйственные традиции, уходящие корнями в древние времена. (Примером таких традиций может быть обучение на протяжении всей жизни технике террасирования участка, прогнозирования погоды и реагирования на нее, внесения удобрений, прививки, ухода за семенами и специального садоводства.) Растения, за которыми пристально следят, часто получают выгоду не только от активной внешней защиты, но и от большей общая бодрость. Хотя это примитивно в смысле того, что это наиболее трудоемкое решение, там, где это практично или необходимо, его более чем достаточно.

Устойчивость растений

Сложные сельскохозяйственные разработки теперь позволяют производителям выбирать среди систематически скрещиваемых видов, чтобы обеспечить максимальную выносливость своих культур в соответствии с патологическим профилем конкретного региона. Селекционные методы совершенствовались на протяжении веков, но с появлением генетических манипуляций стал возможен даже более точный контроль свойств иммунитета сельскохозяйственных культур. Однако создание пищевых растений может быть менее выгодным, поскольку более высокая производительность часто компенсируется подозрительностью и негативным мнением об этом «вмешательстве» в природу.

Химическая

Многие природные и синтетические соединения могут использоваться для борьбы с вышеуказанными угрозами. Этот метод работает путем прямого уничтожения болезнетворных организмов или сдерживания их распространения; однако было показано, что это имеет слишком широкий эффект, как правило, чтобы быть полезным для местной экосистемы. С экономической точки зрения, все природные добавки, кроме простейших, могут лишить продукт статуса «органического», потенциально снижая ценность урожая.

Биологические

Севооборот может быть эффективным средством предотвращения закрепления паразитической популяции, поскольку организм, поражающий листья, будет голоден, когда листовая культура будет заменена клубневой культурой и т. Д. Могут существовать другие способы уничтожения паразитов без непосредственного нападения на них. .

Интегрированный

Использование двух или более из этих методов в комбинации дает более высокие шансы на эффективность.

История

Патология растений возникла в древности, начиная с Теофраста , но научные исследования начались в период раннего Нового времени с изобретением микроскопа и развились в 19 веке.

Заболевание растений

Фитопатология (фито — растение и патология) — наука о болезнях растений, вызванных патогенами (инфекционные болезни) и экологическими факторами (физиологические факторы). Включает разработку средств борьбы с заболеваниями, профилактику поражения растений.

В России первым систематически изучать и преподавать фитопатологию стал профессор ботаники С. И. Ростовцев. В 1894 году он стал читать первый в России курс патологии растений в Московском сельскохозяйственном институте, и в 1914—1915 организовал при институте фитопатологическую станцию [1] .

Известные фитопатологи СССР:

• А. С. Бондарцев
• И. И. Ванин
• С. И. Ванин
• Ю. И. Власов
• Н. А. Наумов
• Т. Д. Страхов
• А. А. Ячевский

Согласно современным представлениям заболевания высших растений можно классифицировать, согласно вызывающим их причинам, следующим образом [2] :

1. Инфекционные или биотические заболевания:
   • Заболевания, вызванные грибами (фитофтороз, мучнистая роса и ложная мучнистая роса, головня злаков, ржавчина пшеницы);
   • Заболевания, вызванные прокариотами (корончатый галл, бактериальный ожог плодовых культур);
   • Заболевания, обусловленные паразитическими высшими растениями (омела, повилика, арцеутобиум) и зелёными водорослями;
   • Заболевания, вызванные вирусами (вирус табачной мозаики, вирус кустистой карликовости малины) и вироидами (вироид веретеновидности клубня картофеля);
   • Заболевания, причиной которых служат нематоды (луковичная нематода);
   • Заболевания, вызванные одноклеточными эукариотами (кила капусты);
   • Заболевания, обусловленные поражением членистоногими (паутинный клещ, тля).
2. Не инфекционные заболевания, обусловленные действием абиотических факторов:
   • Нарушение физиологии растений в результате слишком высокой или низкой температуры;
   • Нарушения, обусловленные затоплением или засухой;
   • Нарушение жизнедеятельности в результате недостаточной или избыточной освещенности;
   • Нарушение физиологических процессов в результате нехватки кислорода;
   • Нарушения, связанные с загрязнением воздуха;
   • Нарушения, обусловленные дефицитом минеральных элементов;
   • Физиологические нарушения, обусловленные присутствием токсичных элементов минерального питания;
   • Нарушения связанные с повышенной или пониженной кислотностью субстрата;
   • Нарушения физиологии в результате действия токсичных химических веществ (пестицидов);
   • Нарушения физиологии, обусловленные неправильными практиками культивации растений.

Фитопатология основана на данных анатомии и физиологии растений, микробиологии, микологии, генетики, селекции и растениеводства.

На основе фитопатологических исследований в сельском хозяйстве строится система защиты растений от вредителей и болезней.

Общая фитопатология

Объектом общей фитопатологии являются:

• возбудители болезней, причины и условия их возникновения,
• закономерности развития, распространения, массовых вспышек (эпифитотий)
• общие анатомо-физиологические изменения в больных организмах
• иммунитет и карантин растений
• организацию службы защиты растений от вредителей и болезней
• подготовку прогнозов появления болезней
• средства и методы защиты растений

Частная фитопатология

Частная (специальная) фитопатология исследует болезни сельскохозяйственных культур.

Болезни семян выделяют в отдельную дисциплину «патология семян растений» (автор термина — датский учёный Пьер Нергор).

Лесная фитопатология

Наука о болезнях деревьев и кустарников, о разрушениях мёртвой древесины.

Фитопатология декоративных растений

Инфекционные заболевания

Грибы

Оомицеты

Бактериальные заболевания

Среди бактерий есть и некоторые фитопатогенные виды, вызывающие бактериозы. Например, Agrobacterium tumefaciens вызывает образование так называемых «корончатых галлов» и бактериального рака у двудольных растений, Pseudomonas syringae вызывает бурое слизеточение, обморожения, повреждения плодов и пятнистость листьев растений, бактерии рода Erwinia вызывает болезни картофеля и других растений, называемые чёрная ножка (подвид E. carotovora subsp. carotovora) и мягкую гниль (подвид E. carotovora subsp. atroseptica). E. carotovora subsp. carotovora развивается при температуре ниже 18 °C и вызывает симптом «чёрных чернил», в то время как E. carotovora subsp. atroseptica — выше 18 °C и данного симптома не вызывает.

https://ru.xcv.wiki/wiki/Plant_pathology
https://wikicom.ru/wiki/%D0%97%D0%B0%D0%B1%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5_%D1%80%D0%B0%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B9