Гибберелла Зеа
Гибберелла Зеа | |
---|---|
Научная классификация | |
Домен: | Эукариоты |
Королевство: | Грибы |
Разделение: | Аскомикота |
Сорт: | Сордариомицеты |
Заказ: | Гипокреалес |
Семья: | нектриевые |
Род: | Гибберелла |
Разновидность: | Г. Зеа
|
Биномиальное имя | |
Гибберелла Зеа (Свинья) Петч, (1936)
| |
Синонимы | |
Ботриосферия саубинетии |
Gibberella zeae , также известная под названием своего анаморфа Fusarium graminearum , представляет собой грибковый патоген растений, вызывающий фузариоз колоса (FHB), разрушительное заболевание пшеницы и ячменя . [ 1 ] Этот патоген ежегодно несет ответственность за экономические потери во всем мире на миллиарды долларов. [ 2 ] Инфекция вызывает изменения в аминокислотном составе пшеницы. [ 3 ] что приводит к сморщиванию зерен и загрязнению оставшегося зерна микотоксинами , главным образом дезоксиниваленолом (ДОН), который подавляет белка биосинтез ; и зеараленон , эстрогенный микотоксин. Эти токсины вызывают рвоту, повреждение печени и репродуктивные дефекты у домашнего скота и вредны для человека через зараженную пищу. Несмотря на большие усилия по поиску генов устойчивости к F. graminearum , в настоящее время не существует полностью устойчивого сорта. Исследования биологии F. graminearum направлены на получение более подробной информации о процессе заражения и выявление слабых мест в жизненном цикле этого патогена для разработки фунгицидов, способных защитить пшеницу от заражения паршой.
Жизненный цикл
[ редактировать ]F. graminearum — гаплоидный гомоталличный аскомицет. Плодовые тела, перитеции , развиваются на мицелии и дают начало аскоспорам , которые приземляются на восприимчивые части растения-хозяина и прорастают. Гриб вызывает фузариоз колосков пшеницы, ячменя и других видов трав, а также гниль початков кукурузы. Первичным инокулятом являются аскоспоры, половые споры, которые образуются в перитециях. [ 4 ] Споры принудительно высвобождаются и могут прорасти в течение шести часов после попадания на поверхность растения. Заболевание паршой моноциклическое; после одного цикла заражения аскоспорами гриб образует макроконидии путем бесполого размножения. [ 5 ] Эти структуры зимуют в почве или растительных остатках на поле и в следующем сезоне дают начало мицелию.
Хозяин и симптомы
[ редактировать ]Возбудитель способен вызывать различные заболевания: гниль кочана или «паршу» на пшенице ( Triticum ), ячмене ( Hordeum ) , рисе ( Oryza ) , овсе ( Avena ), а также гиббереллезную болезнь стеблей и гниль початков на кукурузе ( Zea ). . Кроме того, гриб может заражать другие виды растений, не вызывая никаких симптомов заболевания. [ 6 ]
кукуруза
[ редактировать ]При стеблевой гнили гиббереллы листья на рано зараженных растениях становятся тусклыми серовато-зелеными, а нижние междоузлия размягчаются и приобретают желтовато-коричневый оттенок до темно-коричневого. Розово-красное изменение цвета происходит внутри стеблей пораженной ткани. При измельчении сердцевины на стеблях могут обнаружиться небольшие круглые черные перитеции . [ 7 ] Гиббереллезная (красная) гниль ушей может иметь красноватую плесень, которая часто бывает на кончике уха. Заражение происходит путем колонизации кукурузных рылец , и симптомы сначала возникают на верхушке уха. Белый мицелий со временем меняет цвет с розового на красный, в конечном итоге покрывая все початок. Уши, которые заражаются рано, не полностью покрываются красноватой плесенью возле кончика уха, поскольку плесень растет между шелухой и ушами. [ 6 ]
Рис
[ редактировать ]Gibberella zeae может сделать пораженные семена красными и вызвать коричневое изменение цвета на определенных участках семян или на всей поверхности семян. На поверхности шелухи появляются белые пятна, которые позже становятся желтыми, лососевыми или карминовыми. Зараженные зерна светлые, сморщенные и ломкие. Узлы стебля начинают гнить и увядать, что в конечном итоге приводит к их почернению и распаду при заражении грибковым патогеном. [ 7 ]
Пшеница
[ редактировать ]На внешней поверхности колосков образуются коричневые, темно-фиолетово-черные некротические очаги, на которые распадается колос пшеницы. Поражения можно назвать струпьями, но их не следует путать с другими заболеваниями, вызванными паршой, например, с другими заболеваниями-хозяевами и возбудителями. Фитофтороз головки заметен до того, как созреют шипы. [ 7 ] Колоски начинают казаться намокшими до потери хлорофилла, что придает им бело-соломенный цвет. Цветоносы , находящиеся непосредственно под соцветием, могут обесцвечиваться в коричнево-фиолетовый цвет. Ткани соцветия обычно повреждаются и приобретают бледно-коричневый вид, а зерна внутри них атрофируются. [ 6 ] Ость деформируется , перекручивается и выгибается вниз.
Ячмень
[ редактировать ]Инфекции ячменя не всегда заметны в поле. Как и в случае с пшеницей, зараженные колоски приобретают коричневый или пропитанный водой вид. Зараженные зерна имеют цвет от коричневого до темно-коричневого. Во время длительных периодов влажности на зараженных колосках и ядрах можно увидеть споровые массы от розового до лососево-оранжевого цвета. [ 6 ] В прохладной и влажной почве корковые поражения зараженных семян приобретают красновато-коричневый цвет. Теплая почва может вызвать появление фитофтороза после всходов, а на более позднем этапе развития растений можно наблюдать гниль кроны и прикорневой стебли. [ 7 ]
Процесс заражения
[ редактировать ]F. graminearum заражает колосья пшеницы от цветения до стадии развития мягкого теста. Гриб попадает в растение преимущественно через цветы; однако процесс заражения сложен, и полный ход колонизации хозяина не описан. Зародышевые трубки, кажется, не могут проникнуть через твердую восковую поверхность цветковой пластинки и палеи, защищающих цветок. Гриб проникает в растение через естественные отверстия, такие как устьица, и для заражения растения ему необходимы мягкие ткани, такие как цветы, пыльники и зародыш. [ 8 ] Из зараженного цветка гриб может прорасти через позвоночник и нанести серьезный ущерб за короткий период времени при благоприятных условиях. При прорастании спор на пыльниках и поверхности развивающегося ядра гифы проникают в эпикарпий и распространяются по семенной кожуре. Последовательно различные слои семенной оболочки и, наконец, эндосперм колонизируются и погибают. [ 9 ]
Управление
[ редактировать ]Борьбы с этим заболеванием можно достичь, используя комбинацию следующих стратегий: применение фунгицидов, селекция устойчивости, правильное хранение, севооборот, обработка пожнивных остатков и обработка семян. Правильное применение фунгицидов против фузариоза кочана (FHB) может снизить заболеваемость на 50–60 процентов. [ 10 ] Фузариум относится к большому роду почвенных грибов, которые имеют экономическое значение из-за глубокого воздействия, которое они оказывают на сельскохозяйственные культуры. Применение фунгицидов необходимо в ранние сроки колошения ячменя и в начале цветения пшеницы, где раннее применение может ограничить заражение початка. Ячмень и пшеница различаются в применении фунгицидов из-за различий в особенностях развития. [ 11 ] Некоторые биофунгициды контролируют FHB. [ 12 ] [ 13 ] Скальони и др. , 2019 экстракт фенолов из Spirulina spp. и демонстрируют задержку роста на 25% (на вес). [ 12 ] [ 13 ] Болезнь обычно развивается в конце сезона или во время хранения, поэтому использование фунгицидов эффективно только в начале сезона. Борьба с насекомыми-вредителями, такими как колорадки кукурузы, также уменьшит заражение початков из-за ран, вызванных кормлением насекомыми. [ 14 ]
Культивирование различных хозяев, устойчивых к FHB, является одним из наиболее научно обоснованных и экономически эффективных способов борьбы с этим заболеванием. Использование сортов с более свободными бивнями, закрывающими уши, менее уязвимо для FHB. После сбора урожая важно хранить его при низкой влажности, ниже 15%, так как это уменьшит появление видов Gibberella zeae и Fusarium при хранении. [ 14 ]
Отказ от посева мелких зерновых культур вслед за другими мелкими зерновыми культурами или кукурузой и обработка пожнивных остатков сводят к минимуму вероятность возникновения ПСХ в экологически благоприятные годы. Доказано, что севооборот мелких зерновых с соей или другими культурами, не являющимися хозяевами, снижает загрязнение FHB и микотоксинами. [ 10 ] Севооборот с обработкой остатков предотвращает заражение посевов на поверхности почвы. Остатки могут служить средой для зимовки видов Fusarium , вызывающих FHB. В результате вероятность заражения при последующем мелком зерновом урожае значительно увеличивается. [ 10 ] При минимальной обработке почвы или ее отсутствии остатки распространяются и позволяют грибу зимовать на стеблях и гнилых початках кукурузы и образовывать споры.
Семена (ядра), колонизируемые грибом, обладают меньшей устойчивостью из-за плохой всхожести. Посадка сертифицированных или обработанных семян может уменьшить количество поражений рассады, вызываемых семенами, колонизированными грибком. Если необходимо пересадить семена, собранные с зараженного FHB поля, то семена следует обработать во избежание повторного возникновения инфекции. [ 10 ]
Важность
[ редактировать ]потеря урожая и загрязнение семян микотоксинами Основными причинами воздействия этого заболевания являются , а также снижение качества семян. Два микотоксина: трихотецендезоксиниваленол ( ДОН), сильный ингибитор биосинтеза, и зеараленон , эстрогенный микотоксин, могут быть обнаружены в зерне после эпидемий FHB. [ 15 ] ДОН — это разновидность рвотного токсина , который, как следует из названия, является антифидантом. Домашний скот, который потребляет зерновые культуры, зараженные рвотным ядом, заболевает и больше отказывается от еды. Зеараленон – это фитоэстроген , имитирующий эстроген млекопитающих. Попадание в пищевую цепочку может иметь катастрофические последствия, поскольку зеараленон вызывает аборты у беременных женщин и феминизацию мужчин. [ 16 ]
В 1982 году крупная эпидемия затронула 4 миллиона гектаров (9,9 миллионов акров) яровой пшеницы и ячменя, растущих на севере Великих равнин Северной Дакоты , Южной Дакоты и Миннесоты . Потери урожая превысили 6,5 миллионов коротких тонн (5,9 миллионов метрических тонн) на сумму около 826 миллионов долларов, а общие потери, связанные с эпидемией, составили около одного миллиарда долларов. [ 7 ] В годы, последовавшие за этой эпидемией, потери оценивались в 200–400 миллионов долларов в год. Потери ячменя из-за FHB велики, отчасти из-за присутствия ДОН. Цены на ячмень с 1996 года в Миннесоте упали с 3,00 до 2,75 долларов за бушель при наличии микотоксина и еще 0,05 доллара за каждую часть на миллион присутствующего ДОН. [ 7 ]
ДОН Хемотипы F. graminearum включают 3АДОН . [ 17 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Бай Г, Шанер Г (2004): Управление и устойчивость пшеницы и ячменя к фузариозу колоса. Ежегодный обзор фитопатологии 42: 135–161 [1]
- ^ Де Вольф Э.Д., Мэдден Л.В., Липпс П.Е. (2003): Модели оценки риска эпидемий фузариоза пшеницы на основе внутрисезонных погодных данных. Фитопатология 93: 428-435. [2]
- ^ Бейер М., Ауманн Дж. (2008): Влияние инфекции Fusarium на аминокислотный состав зерна озимой пшеницы. Пищевая химия 111: 750-754. [3]
- ^ Бейер М., Веррит Дж.А. (2005): Прорастание аскоспор Gibberella zeae зависит от возраста спор после выброса и факторов окружающей среды. Европейский журнал патологии растений 111: 381-389. [4]
- ^ Бейер М., Рёдинг С., Людвиг А., Веррит Дж.А. (2004): Прорастание и выживание макроконидий Fusarium graminearum под влиянием факторов окружающей среды. Журнал фитопатологии 152: 92-97. [5]
- ^ Перейти обратно: а б с д Краснуха, Госвами; Кистлер, Корби (2004). «На пути к катастрофе: Fusarium graminearum на зерновых культурах» (PDF) . Молекулярная патология растений . 5 (6): 515–525. дои : 10.1111/J.1364-3703.2004.00252.X . ПМИД 20565626 . S2CID 11548015 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж «гниль кукурузы ( Gibberella zeae )» . www.plantwise.org . Проверено 25 октября 2017 г.
- ^ Бушнелл В.Р., Леонард К.Дж. (2003): Фузариоз колоса пшеницы и ячменя.APS Press, Сент-Пол, Миннесота.
- ^ Янсен С., Фон Веттштейн Д., Шефер В., Когель К.Х., Фелк А., Майер Ф.Дж. (2005): Характер заражения колосков ячменя и пшеницы, инокулированных диким типом и геном триходиенсинтазы, разрушенным Fusarium graminearum . Proceedings of the National Academy of Sciences 102: 16892-16897 [6]
- ^ Перейти обратно: а б с д «Борьба с фузариозом колосков мелкозерновых культур штата Вирджиния» . Проверено 25 октября 2017 г.
- ^ Алькуда, Ахмад М.; Шнурбуш, Торстен (30 мая 2017 г.). «Дата заголовка не является временем цветения ярового ячменя» . Границы в науке о растениях . 8 : 896. doi : 10.3389/fpls.2017.00896 . ISSN 1664-462X . ПМЦ 5447769 . ПМИД 28611811 .
- ^ Перейти обратно: а б Ногейра, Весклен Вилар; де Оливейра, Франсин Керстнер; Гарсия, Сабрина де Оливейра; Сибаха, Карен Ванесса Маримон; Тессер, Марсело Борхес; Гарда Буффон, Жаклин (02 января 2020 г.). «Источники, методы количественного определения, связанные с этим опасности и меры контроля загрязнения кормов для аквакультуры микотоксинами». Критические обзоры по микробиологии . 46 (1). Тейлор и Фрэнсис : 26–37. дои : 10.1080/1040841x.2020.1716681 . ISSN 1040-841X . ПМИД 32065532 . S2CID 216319608 .
- ^ Перейти обратно: а б Мунаро, Дейзе; НУНЕС, Алина; Шмитц, Кэролайн; БАУЭР, Клаудия; КОЭЛЬО, Даниэла Соуза; ОЛИВЕЙРА, Ева Регина; Юнес, Росендо Аугусто; МОУРА, Сидней; Марашин, Марсело (2021). «Метаболиты, продуцируемые макро- и микроводорослями, как биостимуляторы растений». Исследования по химии натуральных продуктов . Том. 71. Эльзевир . стр. 87–120. дои : 10.1016/b978-0-323-91095-8.00011-8 . ISBN 9780323910958 . ISSN 1572-5995 . S2CID 240511172 .
- ^ Перейти обратно: а б «Фузариозная и гиббереллезная гнили початков (расширенная информация)» . maizedoctor.org . Архивировано из оригинала 06 марта 2018 г. Проверено 25 октября 2017 г.
- ^ Гюнтер, Джон К.; Трейл, Фрэнсис (2005). «Развитие и дифференциация Gibberella zeae (анаморф: Fusarium graminearum ) во время колонизации пшеницы». Микология . 97 (1): 229–237. дои : 10.1080/15572536.2006.11832856 . JSTOR 3762213 . ПМИД 16389974 . S2CID 19273705 .
- ^ Волк, Том. « Gibberella zeae или Fusarium graminearum , фитофтороз пшеницы» . botit.botany.wisc.edu . Проверено 25 октября 2017 г.
- ^
- Юли-Маттила, Тапани; Гагкаева Татьяна; Уорд, Тодд Дж.; Аоки, Такаюки; Кистлер, Х. Корби; О'Доннелл, Керри (2009). «Новая азиатская клада в комплексе видов Fusarium graminearum включает недавно обнаруженный возбудитель гниения колоса зерновых с Дальнего Востока России». Микология . 101 (6). Микологическое общество Америки ( T&F ): 841–852. дои : 10.3852/08-217 . ISSN 0027-5514 . ПМИД 19927749 . S2CID 1898391 . S2CID 87676141 . S2CID 199369505 . (ТИМ ОРЦИД : 0000-0002-0336-880X ) .
- Паскуали, Матиас; Бейер, Марко; Логрико, Антонио; Ауденарт, Крис; Балмас, Виргилио; Баслер, Райан; Бутиньи, Анн-Лора; Хрпова, Яна; Сембор, Элизабет; Гагкаева Татьяна; Гонсалес-Хаэн, Мария Т.; Хофгаард, Ингерд С.; Житель деревни, Нагехан Д.; Хоффманн, Люсьен; Левич, Елена; Марин, Патрисия; Миданер, Томас; Майкл, Кирико; Моретти, Антонио; Мюллер, Марина Э.Х.; Муно, Франсуаза; Парикка, Дэй; Паллес-Бартель, морской пехотинец; Пик, Джонатан; Скофлер, Джонатан; Шерм, Барбара; Станкович, Славица; Трэйн, Ульф; Улиг, Сильвио; Ванхеуле, Адриан; Юли-Маттила, Тапани; Фогельгсанг, Сюзанна (06 апреля 2016 г.). «Европейская база данных Fusarium graminearum и F. culmorum трихотеценовых генотипов » . Границы микробиологии . 7 . Границы : 406. doi : 10.3389/fmicb.2016.00406 . ISSN 1664-302X . ПМЦ 4821861 . ПМИД 27092107 . S2CID 1866403 .
- Ламичхан, Джей Рам; Вентури, Витторио (27 мая 2015 г.). «Синергизм между микробными патогенами в комплексах болезней растений: растущая тенденция» . Границы в науке о растениях . 06 . Границы : 385. doi : 10.3389/fpls.2015.00385 . ISSN 1664-462X . ПМЦ 4445244 . ПМИД 26074945 . S2CID 11132230 .
- ван дер Ли, Тео; Чжан, Хао; ван Дипенинген, Энн; Валвейк, Сес (08 января 2015 г.). «Биогеография видового комплекса и хемотипов Fusarium graminearum : обзор» . Пищевые добавки и загрязняющие вещества: Часть А. 32 (4). Международное общество микотоксикологии ( TF ): 453–460. дои : 10.1080/19440049.2014.984244 . ISSN 1944-0049 . ПМК 4376211 . ПМИД 25530109 . S2CID 14678133 .