Бактериальный ожог маниоки
| Бактериальный ожог маниоки | |
|---|---|
| Причинные агенты | Xanthomonas axonopodis pv. манихотис |
| Хозяева | Маниока |
| Кодекс ЕОКЗР | КСАНТМН |
Xanthomonas axonopodis pv. manihotis — возбудитель, вызывающий бактериальную болезнь маниоки . при выращивании маниоки . Первоначально обнаруженная в Бразилии в 1912 году, болезнь распространилась по всему миру [ 1 ] Среди болезней, поражающих маниоку во всем мире, бактериальный ожог вызывает наибольшие потери урожая.
Хозяева и симптомы
[ редактировать ]Xanthomonas axonopodis pv. manihotis способен инфицировать большинство представителей рода растений Manihot . [ 1 ] Состоящий из около 100 видов, наиболее экономически значимым видом является широко культивируемый древесный кустарник Manihot esculenta , известный в просторечии как растение маниоки. [ 2 ] У маниоки симптомы различаются уникальным образом для этого патогена. Симптомы включают гниль, увядание, отмирание и некроз сосудов. Более диагностическим симптомом, видимым у маниоки с инфекцией X. axonopodis, являются угловатые некротические пятна на листьях, часто с хлоротичным кольцом, окружающим пятна. Эти пятна начинаются как различимые влажные коричневые поражения, обычно ограниченные нижней частью растения, пока они не увеличиваются и не сливаются, часто убивая весь лист. Дополнительный диагностический симптом часто проявляется в виде скоплений смолы вдоль ран и поперечных жилок листьев. Вначале он представляет собой сочную золотистую жидкость, а затем затвердевает, образуя янтарный осадок. [ 1 ]
Цикл заболевания
[ редактировать ]Xanthomonas axonopodis pv. manihotis — сосудистый и лиственный патогенный вид бактерий. Обычно он проникает в растения-хозяева через устьичные отверстия или гидатоды . Раны на стеблях также были отмечены как пути проникновения. Попав внутрь хозяина, X. axonopodis ферментативно растворяет барьеры на пути сосудистой системы растения и начинает системную инфекцию. Из-за неспособности ферментов разрушать сильно лигнифицированные клеточные стенки этот патоген предпочитает питаться более молодыми тканями и часто следует за сосудами ксилемы в развивающиеся почки и семена. Семена, пораженные большим количеством бактерий, иногда деформируются и некротизируются , но анализы показали, что высокий процент инфицированных семян являются бессимптомными носителями. Во влажных условиях Xanthomonas axonopodis pv. Было показано, что manihotis выживает бессимптомно до тридцати месяцев без новой ткани хозяина, но плохо выживает в почве. Он сохраняется от одного вегетационного сезона к другому в зараженных семенах и зараженных обрезках, высаженных клоны в полях. Как только одно растение маниоки заражено, весь урожай подвергается риску заражения из-за брызг дождя, загрязненных инструментов выращивания и пешеходного движения. [ 1 ] [ 3 ] [ 4 ] Это эффективные методы передачи, поскольку они наносят раны здоровым растениям маниоки, и X. axonopodis использует эти раны в качестве точки проникновения. [ нужна ссылка ]
Среда
[ редактировать ]Родом из Бразилии, Xanthomonas axonopodis pv. manihotis прекрасно себя чувствует во влажном субтропическом или тропическом климате. Плантации Manihot esculenta часто располагаются на засушливых, бедных питательными веществами и склонных к эрозии почвах, особенно когда выращивание происходит на наклонных полях. [ 5 ] Эта культура обычно встречается в тропических и субтропических регионах Африки, Азии и Латинской Америки, а X. axonopodis за ней последовал . Это было подтверждено по всей Латинской Америке, в Северной Америке, Африке к югу от Сахары, Юго-Восточной Азии/Индии и даже в Полинезии. Эти регионы склонны к выпадению большого количества осадков — климатической переменной, которая способствует распространению Ксама . эпидемий [ 6 ] Постоянные дожди и брызги ветра являются основной формой передачи вторичного инокулята болезни. Тем не менее, высокая влажность и высокие температуры воздуха (77–90 °F) в тропических и субтропических регионах делают Cbb благоприятной эпидемией. [ 7 ] Описанные благоприятные условия позволяют колониальному росту и возможному роевому поведению проникать в гидатоды, устьица или раны. [ нужна ссылка ]
Патогенез
[ редактировать ]Подобно другим фитобактериям, Xam требует сборки системы секреции типа 3 (T3SS) для инициации инфекции. [ 8 ] После распознавания клеток T3SS Xam высвобождает эффекторные белки типа III для модуляции врожденного иммунитета клетки. Эти эффекторы называются эффекторами , подобными активаторам транскрипции (TAL). [ 9 ] Несмотря на различия между штаммами, эффекторы TAL сохраняют несколько консервативных доменов. К ним относятся N-концевой сигнал секреции типа III, центральный домен, домен кислотной активации транскрипции (AAD) и C-концевой сигнал ядерной локализации (NLS). [ 10 ] N-концевой сигнал секреции типа III обеспечивает проникновение эффектора через T3SS в клетку, а NLS мобилизует эффектор в ядро клетки. Последний действует путем испускания сигналов и привлечения белков-хозяев для транслокации. [ 11 ] После проникновения в ядро специфичные для последовательности взаимодействия белок-ДНК осуществляются центральной областью, которая распознает специфическую последовательность ДНК, к которой она прикрепляется. Специфичность приобретается за счет комбинации двух остатков (12 и 13 мер) в каждом тандемном повторе, составляющем центральную область; изменение остатка приведет к изменению специфичности по отношению к промотору. Наконец, AAD известен как причина окончательной модуляции транскрипции, необходимой для вирулентности или авирулентности. [ 10 ] [ 12 ] Было зарегистрировано, что Ксам активирует транспортеры сахара SWEET, способствуя оттоку глюкозы и сахарозы в апоплазму для пользы бактерий. [ 11 ]
Управление
[ редактировать ]Культурные подходы
[ редактировать ]Для контроля заболеваемости и распространения Cbb было разработано несколько методов лечения заболеваний. Культурные практики использовались для снижения заболеваемости патогеном или замедления последствий болезни в полевых условиях. Обрезка или полное уничтожение зараженной растительной ткани, удаление сорняков, использование сертифицированных семян, бактериальный анализ стеблевых черенков и севооборот чаще всего используются для ограничения присутствия болезни в поле. [ 12 ] Трансплантация клонов является наиболее распространенным способом размножения этой культуры, поэтому наиболее важным средством борьбы с бактериальным увяданием маниоки является посадка неинфицированных клонов. В районах, где бактериальное увядание еще не выявлено, важно вырастить новый урожай из меристемной культуры, сертифицированно свободной от болезней. В районах, где болезнь уже широко распространена, следует проявлять особую осторожность и следить за тем, чтобы обрезки были взяты со здоровых растений и даже в этом случае с сильно одревесневшей части у основания растений маниоки, которые кажутся здоровыми. [ 4 ]
Известно, что семена могут содержать патоген, но описаны успешные санитарные меры. Зараженные семена, погруженные в воду при температуре 60 °C, не показали признаков выживания бактерий, в то время как семена не показали снижения потенциала прорастания. [ 3 ] Кроме того, санитарная обработка инструментов и крупного оборудования имеет решающее значение для предотвращения заражения здоровых растений посредством механической инокуляции. [ нужна ссылка ]
Совмещение культур и севооборот были реализованы при выращивании маниоки и оказались успешными. [ 13 ] В случае севооборота после зараженного урожая маниоки рекомендуется глубокое переворачивание почвы и необходимо соблюдать шестимесячный период перед повторной посадкой маниоки; X. axonopodis плохо выживает в почве и не образует спор, поэтому в этот период времени необходимо очистить поля от инокулята. Также важно очистить поле от сорняков, поскольку известно, что X. axonopodis эпифитно выживает на сорняках гораздо дольше, чем в почве. [ 1 ]
Биологический контроль
[ редактировать ]Колумбийские клоны маниоки, обычно восприимчивые к бактериальному ожогу, показали увеличение урожайности в 2,7 раза при применении Pseudomonas fluorescens и P. putida четыре раза в месяц в течение вегетационного периода. Этот подход многообещающий, но требует дальнейшего исследования. [ 1 ] [ 3 ]
Сопротивление хозяина
[ редактировать ]Последний широко используемый метод — это смешанные культуры с использованием устойчивых сортов, учитывая, что некоторые сорта могут повлиять на урожайность. [ 14 ] Существуют значительные различия в устойчивости маниоки к бактериальному увяданию, и это многообещающее средство борьбы. Устойчивость, выявленная у южноамериканских штаммов маниоки, предотвращает колонизацию ксилемы. Гены, которые контролируют эту устойчивость, в настоящее время картируются, и эффективность внедрения должна возрасти в ближайшие годы. [ 15 ]
Важность
[ редактировать ]Маниока является основным продуктом питания человека в развивающихся странах тропиков. Мировое производство в 2007 году составило 228 миллионов тонн, 52% из которых приходится на Африку. Подсчитано, что на маниоку приходится 37% общего количества калорий, потребляемых людьми в Африке. [ 16 ] Было также подсчитано, что он занимает шестое место по калорийности среди всех культур в мире. [ 13 ] Эти цифры, вероятно, были бы еще более впечатляющими, если бы бактериальную болезнь удалось искоренить. Оценка урожая маниоки Xanathomas axonopodis pv. manihotis, уничтожающие каждый год, сильно различаются, но один зараженный трансплантат может закончиться потерей урожая на 30% за один цикл выращивания и до 80% к третьему циклу, если не принять меры борьбы. [ 1 ] В прошлом наблюдался ряд вспышек бактериального упадка. Заир терял 75% урожая клубней и почти весь урожай богатых белком листьев каждый год в начале 1970-х годов, в то время как некоторые части Бразилии потеряли 50% урожая клубней в 1974 году. [ 1 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час Лозано, Дж. Карлос (сентябрь 1986 г.). «Бактериальный ожог маниоки: болезнь, поддающаяся лечению» (PDF) . Болезни растений . 70 (12): 1089–1093.
- ^ «Манихот ГРИН-Глобал» . npgsweb.ars-grin.gov . Проверено 14 января 2023 г.
- ^ Перейти обратно: а б с «Бактериальный ожог маниоки (Xanthomonas axonopodis pv. Manihotis)» .
- ^ Перейти обратно: а б Уолл, Джордж К. (август 2000 г.). «Бактериальная болезнь Мендиоки (маниоки) (Xanthomonas Campestris pv. Manihotis)» (PDF) . Сельскохозяйственные вредители Тихого океана . АДАП 2000-1. ISBN 1-931435-04-9 .
- ^ «Стратегическая экологическая оценка» . www.фао.орг . Проверено 7 декабря 2018 г.
- ^ Нукенин, Э.Н.; Нгеве, Дж. М.; Диксон, назад (01 октября 2002 г.). «Влияние генотипа × окружающей среды на тяжесть бактериальной гнили маниоки, вызываемой Xanthomonas axonopodis pv. manihotis» (PDF) . Европейский журнал патологии растений . 108 (8): 763–770. дои : 10.1023/А:1020876019227 . ISSN 1573-8469 . S2CID 5956093 .
- ^ Лопес, Камило; Хорхе, Вероника; Москера, Глория; Рестрепо, Сильвия; Вердье, Валери (1 ноября 2004 г.). «Недавний прогресс в характеристике молекулярных детерминант во взаимодействии Xanthomonas axonopodis pv. manihotis и маниоки» (PDF) . Молекулярная биология растений . 56 (4): 573–584. дои : 10.1007/s11103-004-5044-8 . ISSN 1573-5028 . ПМИД 15630621 . S2CID 7507168 .
- ^ Мартин, Грегори Б.; Абрамович, Роберт Б. (1 апреля 2005 г.). «AvrPtoB: бактериальный эффектор типа III, который одновременно вызывает и подавляет запрограммированную гибель клеток, связанную с иммунитетом растений» . Письма FEMS по микробиологии . 245 (1): 1–8. дои : 10.1016/j.femsle.2005.02.025 . ISSN 0378-1097 . ПМИД 15796972 .
- ^ Мэнсфилд, Джон; Генин, Стефан; Магори, Шимпей; Цитовский, Виталий; Шриариянум, Малини; Рональд, Памела; Доу, Макс; Вердье, Валери; Бир, Стивен В. (1 августа 2012 г.). «10 крупнейших фитопатогенных бактерий в молекулярной патологии растений» . Молекулярная патология растений . 13 (6): 614–629. дои : 10.1111/j.1364-3703.2012.00804.x . ISSN 1364-3703 . ПМК 6638704 . ПМИД 22672649 .
- ^ Перейти обратно: а б Кастибланко, Луиза Ф.; Гил, Джулиана; Рохас, Алехандро; Осорио, Даниэла; Гутьеррес, Соня; Муньос-Боднар, Алехандра; Перес-Кинтеро, Альваро Л.; Кебник, Ральф; Шурек, Борис (1 января 2013 г.). «TALE1 из Xanthomonas axonopodis pv. manihotis действует как активатор транскрипции в растительных клетках и важен для патогенности растений маниоки» . Молекулярная патология растений . 14 (1): 84–95. дои : 10.1111/j.1364-3703.2012.00830.x . ISSN 1364-3703 . ПМК 6638846 . ПМИД 22947214 .
- ^ Перейти обратно: а б Кон, Меган; Барт, Ребекка С.; Шибут, Микель; Дальбек, Дуглас; Гомес, Майкл; Морбитцер, Роберт; Хоу, Би-Хуэй; Фроммер, Вольф Б.; Лахай, Томас; Стаскавич, Брайан Дж. (2014). «Журналы АПС» . Молекулярные растительно-микробные взаимодействия . 27 (11): 1186–1198. дои : 10.1094/mpmi-06-14-0161-r . ПМИД 25083909 .
- ^ Перейти обратно: а б Бернал, Адриана Дж.; Лопес, Камило Э. (01 марта 2012 г.). «Бактериальная болезнь маниоки: использование геномики для выяснения и решения старой проблемы». Биология тропических растений . 5 (1): 117–126. дои : 10.1007/s12042-011-9092-3 . ISSN 1935-9764 . S2CID 15415306 .
- ^ Перейти обратно: а б Банито, Агнасим (2003). Комплексный контроль бактериальной болезни маниоки в Западной Африке в зависимости от экозонов, устойчивости растений-хозяев и культурных практик . Кандидатская диссертация, Ганноверский университет, Германия.
- ^ Окесе, К. Афран (20 октября 2016 г.). «Бактериальная гниль маниоки: профилактика и борьба» . Агродом . Проверено 7 декабря 2018 г.
- ^ Хорхе, В.; Фреджене, Массачусетс; Дуке, MC; Боньербейл, Миссури; Томе, Дж.; Вердье, В. (2000). «Генетическое картирование устойчивости маниоки к бактериальному ожогу (Manihot esculenta Crantz)» (PDF) . Теоретическая и прикладная генетика . 101 (5–6): 865–872. дои : 10.1007/s001220051554 . hdl : 10568/42899 . S2CID 12043910 .
- ^ «Кассава» . Международный институт тропического сельского хозяйства .