Сахарный тростник
| Сахарный тростник | |
|---|---|
 Черный кнут, производимый головней сахарного тростника. | |
| Общие имена | головня сахарного тростника |
| Причинные агенты | Sporisorium сцитаминум |
| Хозяева | сахарный тростник |
| Кодекс ЕОКЗР | УСТИСК |
| Сахарный тростник | |
|---|---|
Научная классификация 
| |
| Домен: | Эукариоты |
| Королевство: | Грибы |
| Разделение: | Базидиомикота |
| Сорт: | Устилагиномицеты |
| Заказ: | Устилагиналес |
| Семья: | Устилагиновые |
| Род: | Споризорий |
| Разновидность: | С. сцитаминум
|
| Биномиальное имя | |
| Sporisorium сцитаминум (Сид.) М. Пипенбр., М. Столл и Оберв. 2002 г.
| |
| Синонимы | |
|
Ustilago scitaminea Syd., 1924 г. | |
Головня сахарного тростника — грибковое заболевание сахарного тростника, вызываемое грибом Sporisorium scitamineum . Заболевание известно как кульмикольное, которое описывает разрастание грибка стебля на стебле. Он поражает несколько видов сахарного тростника и, как сообщается, встречается и на некоторых других видах трав, но не в критическом количестве. Наиболее узнаваемой характеристикой этого заболевания является черный или серый нарост, называемый «грязным кнутом». [ 1 ] Устойчивость к головне сахарного тростника — лучший способ борьбы с ним, но также важно использовать семена, свободные от болезней. На меньших масштабах могут быть эффективны обработки с использованием горячей воды и удаление зараженных растений. Основным способом распространения спор является ветер, однако болезнь распространяется и при использовании зараженных черенков. Головня сахарного тростника является разрушительным заболеванием в районах выращивания сахарного тростника во всем мире. [ 2 ]
Хозяева и симптомы
[ редактировать ]Головня сахарного тростника заражает все виды сахарного тростника, если только этот вид не обладает устойчивостью. Наносимый ущерб зависит от восприимчивости вида. Поля сахарного тростника засаживают вегетативными черенками материнских растений, поэтому они имеют тот же генетический состав, что и родительское растение. Семена не используются для размножения, поскольку сахарный тростник является многовидовым гибридом и поэтому его трудно размножать. [ 3 ] Головня сахарного тростника может также заразить некоторые другие виды трав за пределами сахарного тростника. Однако в основном он сохраняется на растениях рода Saccharum .
Через два-четыре месяца после заражения растения грибом из меристемы или точки роста растения вместо веретенообразного листа появляются черные хлыстовидные структуры. Развивающийся плеть представляет собой смесь растительной и грибковой тканей. Кнут достигает зрелости между шестым и седьмым месяцем. Когда споры, содержащиеся внутри хлыста, высвобождаются, сердцевина хлыста остается позади и имеет соломенный цвет. [ 4 ]
Растения, зараженные грибком, обычно имеют тонкие стебли и часто отстают в росте. В конечном итоге они кущутся намного сильнее, чем обычно, в результате чего листья становятся более тонкими и слабыми. Иногда они больше похожи на траву, чем на незараженные растения. Менее распространенными симптомами заболевания являются галлы стебля или листьев и разрастающиеся почки. [ 5 ]
Цикл заболевания
[ редактировать ]Головня сахарного тростника распространяется через телиоспоры , образующиеся в головне. Эти телиоспоры, находящиеся либо в почве, либо на растении, прорастают в присутствии воды. [ 6 ] После прорастания они производят промицелий и подвергаются мейозу с образованием четырех гаплоидных споридий . Головня сахарного тростника является биполярной и поэтому дает два разных типа спаривания спорид. Для того чтобы произошло заражение, две спориды от разных типов спаривания должны собраться вместе и образовать дикарион. Затем этот дикарион производит гифы, которые проникают в чешуйки почек сахарного тростника и заражают меристематическую ткань. Гриб растет внутри меристематической ткани и вызывает образование цветковых структур, которые он колонизирует, образуя телиопоры. [ 7 ] Цветковые структуры, обычно типичные травяные стрелки, превращаются в плети, похожие на сорус, которые растут между листовыми влагалищами. Сначала он покрыт тонким серебристым перидием (это ткань хозяина), который при высыхании легко отслаивается, обнажая сажистые черно-коричневые телиоспоры. Эти телиоспоры затем разносятся ветром, и цикл продолжается. Споры красновато-коричневые, круглые и почти яйцевидные, могут быть от гладких до умеренно эхинулированных. Размер варьируется от 6,5 до 8 мкм. Сорта сахарного тростника, предназначенные для распространения в других географических районах, должны быть проверены на восприимчивость к популяциям S. scitamineum в каждом районе. [ 8 ]
Среда
[ редактировать ]Головня сахарного тростника — очень широко распространенное заболевание, распространённое в Центральной и Южной Америке, Африке и Юго-Западной Азии. Головня сахарного тростника зарегистрирована во всех странах, расположенных между 20 градусами к северу и югу от экватора. [ 9 ] Возбудитель хорошо себя чувствует в жаркую сухую погоду. [ 10 ] на протяжении большей части цикла болезни, но для прорастания телиоспор требуются влажные условия.
Экспрессия генов
[ редактировать ]Устойчивость растений к болезням является результатом совместной эволюции растения и патогена. [ 11 ] Во время заражения Ustilago scitaminea гриб растет в меристематической ткани и вызывает образование цветковых структур, которые он колонизирует, образуя телиопоры. Цветковые структуры, обычно типичные травянистые метелки, превращаются в хлыстовидный сорус, который быстро растет и выступает между листовыми влагалищами. Развитие головни сахарного тростника зависит от взаимодействия окружающей среды, сорта сахарного тростника и самого возбудителя. Если взаимодействие головневых сортов и возбудителя неродственное, возникает устойчивость к болезням; однако, если взаимодействие между восприимчивыми к головне сортами и возбудителем является родственным, возникает восприимчивость к заболеванию. В период между возникновением стресса у растения от инвазии возбудителя и последующим взаимодействием растение-патоген происходит ряд физиологических и биохимических изменений вместе с молекулярным ответом. Достигнут прогресс в исследованиях молекулярной основы устойчивости сахарного тростника к головне. [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] Согласно одному исследованию, тип устойчивости представляет собой устойчивость к одному гену в участке гена N52/219. Кроме того, в этом исследовании говорилось о нескольких различных штаммах или расах Ustilago scitaminea. [ 18 ] Несмотря на то, что уже известно, необходимы дополнительные исследования молекулярного взаимодействия в этой патосистеме, чтобы обнаружить механизмы устойчивости к головне.
Экспрессия белка
[ редактировать ]Несмотря на то, что уже известно, мало что известно о протеомной основе взаимодействия между патогеном и хозяином в этой патосистеме. [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]
Управление
[ редактировать ]Борьба с головней сахарного тростника осуществляется за счет использования устойчивых сортов, фунгицидов и использования здорового посадочного материала. Борьба в основном осуществляется за счет использования устойчивых сортов в районах, где присутствует болезнь. [ 22 ] Для борьбы с этим заболеванием также используются фунгициды, но обычно предпочтение отдается устойчивым сортам из-за стоимости фунгицидов. В районах, где это заболевание еще не обнаружено, важно использовать здоровый посадочный материал, чтобы не занести возбудителя. Иногда правительства принимают важные постановления, чтобы помочь предотвратить распространение болезни. Карантин также вводится в зараженных районах.
Важность
[ редактировать ]Исторически головня сахарного тростника была впервые отмечена в 1877 году в регионе Натал в Южной Африке. Заболевание стало проблемой почти во всех странах, где выращивается сахарный тростник. Головня сахарного тростника не попала в западное полушарие до 1940-х годов, когда она достигла Аргентины. [ 23 ] Австралия была последним крупным производителем сахарного тростника, который был заражен. В 1998 году было заражено западное побережье, но основные производственные центры Австралии находятся на восточном побережье страны. [ 24 ] Теперь зараженные растения были обнаружены по обе стороны страны, в результате чего головня сахарного тростника стала проблемой во всех производственных центрах. Иногда болезнь оставалась незамеченной или незамеченной, пока полностью не уничтожала огромные площади урожая.
Головня сахарного тростника может нанести любой ущерб восприимчивым сортам. Можно было наблюдать от 30% до полного неурожая. [ 25 ] Снижение урожайности в основном зависит от расы присутствующего возбудителя, сорта сахарного тростника и условий окружающей среды. [ 26 ] Растения сахарного тростника являются ратунами, что означает, что после сбора урожая растение прорастает, обеспечивая следующий урожай. [ 27 ] Из-за такой многолетней природы полный неурожай может привести к необходимости засеять поле. Сейчас принято заменять зараженные участки устойчивыми сортами сахарного тростника.
См. также
[ редактировать ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Комсток, Дж. К. и Лентини, RS Болезнь головни сахарного тростника , Университет Флориды.
- ^ «Информационный лист ISO6052». БСЭС «Сахарный тростник будущего». Правительство Квинсленда: Департамент первичной промышленности и рыболовства, 2006. Интернет. 5 октября 2011 г. < «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 27 февраля 2011 года . Проверено 26 октября 2011 г.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка ) - ^ Баукум, Л.Е., Р.В. Райс и Т.Дж. Шунеман. «Обзор сахарного тростника Флориды». Science Daily: новости и статьи в области науки, здравоохранения, окружающей среды и технологий. Университет Флориды. Веб. 10 декабря 2011 г. < https://www.sciencedaily.com/articles/s/sugarcane.htm >.
- ^ «Информационный лист ISO6052». БСЭС «Сахарный тростник будущего». Правительство Квинсленда: Департамент первичной промышленности и рыболовства, 2006. Интернет. 5 октября 2011 г. < «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 27 февраля 2011 года . Проверено 26 октября 2011 г.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка ) >. - ^ Цюэ Юсюн, Сюй Липин, Линь Цзяньвэй, Жуань Мяохун, Чжан Муцин и Чэнь Рукай. «Дифференциальная экспрессия белка в сахарном тростнике во время взаимодействия сахарного тростника и Sporisorium Scitamineum, выявленная с помощью 2-DE и MALDI-TOF-TOF/MS». Сравнительная и функциональная геномика (2011): 1–10. Веб. 26 октября 2011 г.
- ^ Дж. М. ВАЛЛЕР (1969). «Гнезда сахарного тростника (Ustilago scitaminea) в Кении. I. Эпидемиология». Пер. Брит. микол. Соц. 52:13951.
- ^ Крофт, Би Джей и К. С. Брейтуэйт. «Управление распространением головни сахарного тростника в Австралии». Австралазийская патология растений 35.2 (2006): 113–22. Распечатать.
- ^ Ю. Que, L. Xu, J. Lin и др. «Молекулярные вариации Sporisorium scitamineum в материковом Китае, выявленные с помощью маркеров RAPD и SRAP», Plant Болезнь, vol. 96, нет. 10, стр. 1519–1525, 2012.
- ^ Мартин Дж.П., Эббот Э.В., Хьюз К.Г. (1961). Болезни сахарного тростника в мире, Vol. 1, Эльзевир Пугл. Паб. Компания, Амстердам, 542 стр.
- ^ Райли, Т.Ф. Джубб и др. (1999). Первая вспышка головни сахарного тростника в Австралии. Материалы XXIII Конгресса ISSCT, Нью-Дели, Индия, 22–26 февраля 1999 г. Том 2: 333337. Нью-Дели, Ассоциация технологов сахара Индии.
- ^ М. Лао, А.Д. Аренцибия, Э.Р. Кармона и др. «Дифференциальный анализ экспрессии с помощью кДНК-AFLP видов Saccharum после инокуляции патогеном-хозяином Sporisorium scitamineum» Plant Cell Reports, vol. 27, нет. 6, стр. 1103–1111, 2008.
- ^ М. Лао, А.Д. Аренцибия, Э.Р. Кармона и др. «Дифференциальный анализ экспрессии с помощью кДНК-AFLP видов Saccharum после инокуляции патогеном-хозяином Sporisorium scitamineum» Plant Cell Reports, vol. 27, нет. 6, стр. 1103–1111, 2008.
- ^ Л. Н. Токоан и Р. С. Резерфорд, «Дифференциальный дисплей кДНК-AFLP генов сахарного тростника (Saccharum spp, гибриды), индуцированный заражением грибковым патогеном Ustilago scitaminea (головня сахарного тростника)», Труды Южноафриканской ассоциации технологов сахара, том. 75, стр. 104–107, 2001.
- ^ Б. Х. Орландо, Б. П. Томма, Э. Кармона и др., «Идентификация генов сахарного тростника, индуцированных в устойчивых к болезням сомаклонах при инокуляции Ustilago scitaminea или Bipolaris sacchari», «Физиология и биохимия растений», том. 43, нет. 12, стр. 1115–1121, 2005.
- ^ М. ЛаО, А.Д. Аренцибия, Э.Р. Кармона и др., «Анализ дифференциальной экспрессии с помощью кДНК-AFLP видов Saccharum после инокуляции патогеном-хозяином Sporisorium scitamineum», Plant Cell Reports, vol. 27, нет. 6, стр. 1103–1111, 2008.
- ^ Цюэ Юсюн, Ян Чжися, Сюй Липин и Чэнь Рукай. «Выделение и идентификация дифференциально экспрессируемых генов в сахарном тростнике, зараженном Ustilago scitaminea», Acta Agronomica Sinica, vol. 35, нет. 3, стр. 452–458, 2009.
- ^ Цюэ Юсюн, Линь Цзяньвэй, Сун Сяньсянь, Сюй Липин и Чэнь Рукай. «Дифференциальная экспрессия генов в сахарном тростнике в ответ на воздействие грибкового патогена Ustilago scitaminea, выявленная с помощью кДНК-AFLP», Journal of Biomedicine and Biotechnology, vol. 2011, № статьи 160934, 10 стр., 2011 г. дои : 10.1155/2011/160934
- ^ Л. Н. Токоан и Р. С. Резерфорд, «Дифференциальный дисплей кДНК-AFLP генов сахарного тростника (Saccharum spp, гибриды), индуцированный заражением грибковым патогеном Ustilago scitaminea (головня сахарного тростника)», Труды Южноафриканской ассоциации технологов сахара, том. 75, стр. 104–107, 2001.
- ^ Цюэ Юсюн, Сюй Липин, Линь Цзяньвэй, Жуань Мяохун, Чжан Муцин и Чэнь Рукай. «Дифференциальная экспрессия белка в сахарном тростнике во время взаимодействия сахарного тростника и Sporisorium Scitamineum, выявленная с помощью 2-DE и MALDI-TOF-TOF/MS». Сравнительная и функциональная геномика (2011): 1–10. Веб. 26 октября 2011 г.
- ^ Д. Пиньон, Р. де Армас, К. Висенте и М. Е. Легас, «Роль полиаминов в заражении почек сахарного тростника спорами Ustilago scitaminea», Физиология и биохимия растений, том. 37, нет. 1, стр. 57–64, 1999.
- ^ Р. де Армас, Р. Сантьяго, М. Е. Легас и К. Висенте, «Уровни фенольных соединений и активности ферментов могут использоваться для скрининга устойчивости сахарного тростника к головне (Ustilago scitaminea),» Австралазийская патология растений, том. 36, нет. 1, стр. 32–38, 2007.
- ^ Комсток JC (2000) Головня. В «Руководстве по болезням сахарного тростника». (Эдс П. Ротт, Р.А. Бэйли, Дж. К. Комсток, Б. Дж. Крофт и А. С. Саумталли), стр. 181–185. (CIRAD и ISSCT: Монпелье, Франция)
- ^ Комсток, Джек К., Стивен А. Феррейра и Томас Л. Тью. «Гавайский подход к борьбе с головней сахарного тростника». Болезни растений 67.4 (1983): 452–57. Гавайская ассоциация производителей сахара. Веб. 20 октября 2011 г.
- ^ «Вспышка головни - серьезное испытание для промышленности сахарного тростника». Сахарный тростник. Австралийская ассоциация фермеров, выращивающих тростник, 2000. Интернет. 25 октября 2011 г. < http://www.acfa.com.au/index.php?option=com_k2&view=item&layout=item&id=63&Itemid=76 >.
- ^ «Информационный лист ISO6052». БСЭС «Сахарный тростник будущего». Правительство Квинсленда: Департамент первичной промышленности и рыболовства, 2006. Интернет. 5 октября 2011 г. < «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 27 февраля 2011 года . Проверено 26 октября 2011 г.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка ) >. - ^ Нзиоки, Х.С. и Джамоза Дж.Э. Оценка потери урожая из-за инфекции головни сахарного тростника (Ustilago Scitaminea) в Кении: Растительный тростник. Технический бюллетень KESREF № 1 (декабрь 2006 г.). < http://www.kesref.org/UserFiles/File/technicalbulletin.pdf >.
- ^ Баукум, Л.Е., Р.В. Райс и Т.Дж. Шунеман. «Обзор сахарного тростника Флориды». Science Daily: новости и статьи в области науки, здравоохранения, окружающей среды и технологий. Университет Флориды. Веб. 10 декабря 2011 г. < https://www.sciencedaily.com/articles/s/sugarcane.htm >.