Phytophthora sojae - Phytophthora sojae

Phytophthora sojae
Vědecká klasifikace Upravit
Clade:SAR
Kmen:Oomycota
Objednat:Peronosporales
Rodina:Peronosporaceae
Rod:Phytophthora
Druh:
P. sojae
Binomické jméno
Phytophthora sojae
Kaufm. & Gerd., 1958

Phytophthora sojae je oomycete a půda rostlinný patogen který způsobuje kmen a kořenová hniloba z sója. Toto je nejčastější onemocnění ve většině regionů pěstujících sóju a hlavní příčina ztráty plodin.[1] Ve vlhkých podmínkách se patogen produkuje zoospory které se pohybují ve vodě a přitahují je kořeny sóji. Zoospory se mohou připojit ke kořenům, klíčit a infikovat rostlinné tkáně. U nemocných kořenů se vyvíjejí léze, které se mohou šířit po stonku a nakonec zabít celou rostlinu. Phytophthora sojae také vyrábí oospory které mohou zůstat v půdě v klidu přes zimu nebo déle a klíčit, když jsou příznivé podmínky. Oospory se mohou šířit také zvířaty nebo stroji.[2]

Phytophthora sojae je diploidní organismus s a genom velikost 95 Mbp (Miliony párů bází).[3]

Přírodní chemikálie farinomalein (metabolit z entomopatogenní houba Paecilomyces farinosus[3]) prokázal silnou a selektivní inhibici (0,15-5 μg / disk) proti osmi izolátům rostlinných patogenů Phytophthora sojae.[2] Tyto výsledky naznačují, že farinomalein může být užitečný jako kandidát pesticid pro léčbu Phytophthora hniloba stonku v sóji.[2]

Phytophthora sojae je tak podobný Phytophthora megasperma že se často navzájem mýlí. V prvních letech výzkumu Phytophthora sojae a Phytophthora medicaginis byly známé jako Phytophthora megasperma F. sp. glyciny a Phytophthora megasperma F. sp. medicaginis.[1] Nedávné objevy o jejich molekulární struktuře však prokázaly, že jsou skutečně jednoznačné druh.

Hostitelé a příznaky

Phytophthora sojae infikuje rostliny sóji (Glycine max) a mnoho členů rodu Lupinus.[4] Mají schopnost infikovat sójové boby kdykoli během procesu vývoje, včetně vývoje semen.

Způsobují rozpad osiva a před a postemergentní tlumení když je půda po výsadbě zaplavena. Jakmile sazenice začnou klíčit z půdy, může se zdát, že mají světle hnědou měkkou hnilobu.[5]

Způsobuje také hnilobu kořenů a stonků a závažnost infekce závisí na tom, jak citlivá nebo tolerantní je rostlina k patogenům. U vysoce tolerantní rostliny sóji způsobí hniloba kořenů jednoduše zakrnění a mírné zakrnění rostliny chlorotické místo zabití rostliny. Naproti tomu infekce nízko tolerantní rostliny sóji bude s největší pravděpodobností vést ke smrti rostliny. Infekce se zahajuje v kořenech a poté postupuje několik uzly až stonek, kořen a stonek zhnědnou a listy žluté.[5] Jak patogen postupuje, celá rostlina se transformuje do oranžově hnědé barvy. Zvadlé listy se ohýbají směrem k rostlině a zůstávají připoutané, když podlehnou smrti.[6]

Listová plíseň je také příznakem Phytophthora sojae, zvláště když rostlina nedávno zažila silný déšť. Rostlina sóji má odolnost související s věkem, kdy starší listy nejsou náchylné k listové plísni.[7]

Sójová pole infikovaná Phytophthora sojae lze snadno spatřit hledáním zakrnělých rostlin sóji nebo hledáním prázdných skvrn na místech, kde byla osiva sóji vysazena.

Mikroskopická identifikace oospory, která měří asi 40 mikrometrů v průměru ze vzorku rostliny sóji, je jednoznačným znakem Phytophthora sojae. Oospores obecně měří kolem 20-45 mikrometrů v průměru a mají velmi silné buněčné stěny celulózy pro přezimování.[7]

Cyklus nemocí

Phytophthora sojae přezimuje v rostlinných zbytcích a půdě jako oospory. Opora se vytvářejí po muži gameta, antheridium a ženská gameta, oogonium, podstoupit oplodnění a poté sexuální rekombinaci (redukční dělení buněk ). Mají silné buněčné stěny s celulóza což jim umožňuje přežít drsné podmínky v půdě bez klíčení již několik let. Začnou klíčit, jakmile je na jaře příznivý stav prostředí (viz § Životní prostředí ) a vyrábět sporangie. Mohou klíčit buď přímo, nebo nepřímo. Při přímém klíčení sporangie přímo pronikají do hostitelských buněk na špičkách kořenů rostliny (pokud jsou na dosah). Nepřímé klíčení zahrnuje uvolňování sporangií zoospory (pokud je kořen ve větší vzdálenosti od sporangií) který encyst na hostitelských rostlinných buňkách a klíčit. Zoospory jsou biflagellate asexuální pohyblivé spory. Jsou rozptýleny proudem vody v půdě a jsou schopny naočkovat kořeny rostlin nebo semen. Chemikálie jako např daidzeins a genistein se uvolňují na konci kořenů rostlin, které přitahují osvobozené zoospory.[8]

Jakmile se zoospory dostanou do kontaktu s kořenem hostitele, encystují na povrchu a rozbíjejí buněčnou stěnu rostlin pomocí proteolytický enzymy a začnou klíčit.[7] Jejich hyfy začne růst mezibuněčným prostorem rostlinných buněk. Po založení haustoria pro výživu se v kortikálních buňkách kořene začne vytvářet další oospory. Hostitelská rostlina začne vykazovat sekundární příznaky, jako je rakovina kmene, vadnutí a chloróza Phytophthora sojae pokračovat v reprodukci. Tato kontinuální reprodukce způsobí, že rostlina bude na konci sezóny mrtvá. Oospory se poté nechají přezimovat v troskách mrtvé rostliny a v půdě. Cyklus se opakuje ještě jednou na jaře, když jsou příznivé podmínky prostředí (viz § Životní prostředí ). Toto onemocnění je většinou lokalizováno tam, kde zoospory původně infikovaly hostitelskou rostlinu.

Phytophthora sojae je považován za monocyklický patogen a má ve svém cyklu jednu účinnou infekci. Je to proto, že oospory nerostou společně současně; spíše mají každý svůj zřetelný příznivý stav, ve kterém zahájí své klíčení.[7]

životní prostředí

Phytophthora sojae upřednostňovat pole, která jsou špatně odvodněná nebo vysoce náchylná k povodním. Řešení pouze vytvořením optimální drenáže neomezuje patogen, protože pole může být vystaveno nepřetržitému silnému dešti, který vyvolává záplavy.[9] Podobně jako ostatní Phytophthora, teplá půda, občasný déšť (včetně stříkajícího deště způsobeného deštěm) a větrné počasí jsou příznivými podmínkami pro vývoj a šíření nemoci. Optimální teplota pro její vývoj je nad 16 ° C.[7]

Řízení

Odpor hostitele je primární metodou kontroly Phytophthora sojae. Existují tři typy odporu: R gen zprostředkovaný odpor, odpor kořenů a částečný odpor.[10] V současné době jich je 14 RPS geny, což znamená 14 různých genů s jednou rezistencí, které byly identifikovány pro rezistenci zprostředkovanou R-geny a mapovány v sóji genom.[11] Největší poškození, které oomycete může způsobit, je skutečně léze. Odolnost kořenů je dědičná a obvykle se vyjadřuje v kořenech.[12] V tomto případě je nejvíce náchylný stonek klíčící sazenice. Jakmile se začnou objevovat první listy, je vyjádřen částečný odpor rostliny.[13] Kolonizace je snížena a léze jsou ve srovnání menší. Toto řízení brání zoosporům klíčit na špičce kořene, a proto nejsou schopny produkovat hyfy, které potřebuje k přežití.

Phytophthora sojae lze také ovládat pomocí fungicidy. Například, Metalaxyl Fungicid, který se konkrétně používá pro oomycety, se používá k ošetření semen sóji. Používá se k zabránění rozpadu osiva a tlumení před vzejitím. Bylo pozorováno, že tento fungicid je účinnější na vysoce tolerantních rostlinách sóji. Metalaxyl je nejúčinnější, když se aplikuje na půdu, protože umožňuje rostlině přijímat jej kořeny a prodloužit kontrolní období ve srovnání s aplikací na semeno.[14] Metalaxyl zabraňuje sporům Phytophthora sojae od vstupu do rostlinných tkání sóji. Stejně jako u všech fungicidů je Metalaxyl účinný pouze jako prevence a měl by být aplikován dříve, než se choroba uvízne v tkáních rostliny sóji.[14] Opětovné vysazení musí být provedeno, jakmile je pozorováno silné tlumení před vzejitím.

Zlepšení odvodnění a půdy zpracování půdy jsou kulturní praktiky, které mohou pomoci minimalizovat účinek Phytophthora sojae. Zlepšení zpracování půdy může pomoci eliminovat oospory z půdy. Opory jsou velmi pevné a mohou v půdě zůstat stagnovat po dlouhou dobu, a proto střídání plodin sám o sobě není efektivní.[7] Správné odvodnění pole brání zaplavení, a proto brání pohybu zoospór směrem k hostiteli.

Důležitost

Phytophthora kořenová a stonková hniloba sóji byla poprvé pozorována v Spojené státy v Indiana v roce 1948 a jeho původce, Phytophthora sojae, poprvé identifikován v roce 1958.[15] V 70. letech měly rostliny sóji pouze jeden gen s jedinou rezistencí, což znamená, že byly náchylnější k infekci.[9] Nakonec byly rostliny s tímto genem zabity novými závody z Phytophthora sojae. V důsledku toho několik států utrpělo značné ztráty výnosů, zejména ve státě Ohio, který za rok ztratil 300 000 akrů rostlin sóji. Brzy poté byla implementována celá řada nových metod prevence nemocí a ve výsledku je toto onemocnění v současnosti jednou z dobře zvládnutých a dobře známých sójových nemocí v USA.[1]

Původ

Nedávno se objevily důkazy, že rostliny sóji Jižní Korea a Čína měl rozmanitost odporu, která je v těchto zemích mnohem vyšší ve srovnání s jinými národy pěstujícími sóju.[6] To naznačuje, že rostliny sóji byly v těchto oblastech déle a měly tak více času na vyvinutí odolnosti proti různým chorobám včetně Phytophthora sojae.

Reference

  1. ^ A b C Schmitthenner, A.F. 1985. Problémy a pokrok v kontrole hniloby kořenů sóji u Phytophthora. Plant Disease 69: 362-368.
  2. ^ A b C Sastia Prama Putri, Hiroshi Kinoshita, Masayasu Kato a Takuya Nihira. Antimikrobiální a antioomycetické aktivity nového antibiotika farinomalein. Plakát Prezentace 2P-2124, výroční konference, Společnost pro biologické vědy a bioinženýrství, Japonsko, 28. října 2010.
  3. ^ A b Sastia P. Putri, Hiroshi Kinoshita, Fumio Ihara, Yasuhiro Igarashi a Takuya Nihira. Farinomalein, sloučenina nesoucí maleimid z entomopatogenní houby Paecilomyces farinosus. J. Nat. Prod., 2009, 72 (8), str. 1544-1546 doi:10.1021 / np9002806
  4. ^ http://nt.ars-grin.gov/fungaldatabases/new_allView.cfm?whichone=FungusHost&thisName=Phytophthora%20sojae&organismtype=Fungus&fromAllCount=yes[trvalý mrtvý odkaz ]
  5. ^ A b Jee, H., W. Kim a W. Cho. 1998. Výskyt hniloby kořenů Phytophthora na sóji (Glycine max) a identifikace kauzální houby. Crop Protection 40: 16-22.
  6. ^ A b Erwin, D.C. a O.K. Ribeiro. 1996. Phytophthora Diseases Worldwide. APS Press, St. Paul MN.
  7. ^ A b C d E F Agrios, George N. 2005. Patologie rostlin. 5. vyd. Elsevier Academic Press, Burlington, MA.
  8. ^ Morris, P.F. a E.W.B. Ward. 1992. Chemoatrakce zoospór sójového patogenu, Phytophthora sojaeisoflavony. Fyziologická a molekulární rostlinná patologie 40: 17-22
  9. ^ A b Schmitthenner, A.F. 1988. Phytophthora hniloba sóji. Stránky 71–80 v: Soybean Diseases of the North Central Region, T. D. Wyllie a D. H. Scott, eds. APS Press, St. Paul, MN.
  10. ^ Dorrance, A.E., H. Jia a T.S. Abney. 2004. Hodnocení rozdílů sóji pro jejich interakci s Phytophthora sojae. Pokrok v oblasti zdraví rostlin. doi:10.1094 / PHP-2004-0309-01-RS.
  11. ^ Qutob, D., P.T. Hraber, B.W. Sobral a M. Gijzen. 2000. Srovnávací analýza exprimovaných sekvencí v Phytophthora sojae. Plant Physiology 123: 243-254.
  12. ^ Walker, A. K. a Schmitthenner, A. F. 1984. Dědičnost tolerance na Phytophthora hniloba v sóji. Crop Sci. 24: 490-491.
  13. ^ Grau, C.R., A.E. Dorrance, J. Bond a J.S. Russin. 2004. Plísňové nemoci. Stránky 679–763 v: Sójové boby: Vylepšení, produkce a použití, 3. vydání. Agronomická monografie č. 16. H. R. Boerma a J. E. Specht, eds.
  14. ^ A b Anderson, T. R. a Buzzell, R. I. 1982. Účinnost metalaxylu při kontrole Phytophthora kořenová a stonková hniloba kultivarů sóji se liší v toleranci pole. Plant Dis. 66: 1144-1145
  15. ^ Kaufmann, M. J. a J. W. Gerdemann 1958. Kořenová a stonková hniloba sóji způsobená Phytophthora sojae n. sp. Phytopathology 48: 201-208.