Фузариозная кроновая гниль пшеницы
| Коронковая гниль пшеницы | |
|---|---|
| Причинные агенты | Фузариум псевдограминеарум |
| Хозяева | Пшеница |
| Кодекс ЕОКЗР | ГИББКО |
| Фузариозная кроновая гниль пшеницы | |
|---|---|
Научная классификация  | |
| Домен: | Эукариоты |
| Королевство: | Грибы |
| Разделение: | Аскомикота |
| Сорт: | Сордариомицеты |
| Заказ: | Гипокреалес |
| Семья: | нектриевые |
| Род: | Фузариоз |
| Разновидность: | Ф. псевдограминеарум |
| Биномиальное имя | |
| Фузариум псевдограминеарум О'Доннелл и Т. Аоки | |
Коронковую гниль пшеницы вызывает грибковый возбудитель Fusarium pseudograminearum . F. pseudograminearum является представителем грибного типа Ascomycota и также известен как Gibberella coronicola ( телеоморф ). Это однодомный гриб, то есть для завершения жизненного цикла ему не требуется другой хозяин, кроме пшеницы. Хотя F. pseudograminearum может вызывать как анаморфное, так и телеоморфное состояния, телеоморф обычно не присутствует при кроновой гнили пшеницы. [1] До недавнего времени этот вид Fusarium считался тем же, что и вид, известный как Fusarium graminearum (гниль колоса пшеницы), из-за многих схожих характеристик. Одно из единственных различий между этими двумя видами заключается в том, что у F. pseudograminearum отсутствует половая стадия на пшенице-хозяине. [2]
Важной характеристикой с точки зрения заражения, которая также отличает F. pseudgraminearum от F. graminearum , является то, что F. pseudograminearum редко поражает головку растения пшеницы, а только крону, тогда как F. graminearum может инфицировать всю пшеницу-хозяина. [3] За исключением этих различий, признаки и симптомы обоих грибковых возбудителей очень похожи, проявляются некроз основания стебля и кроны. F. pseudograminearum также производит микотоксины после полной колонизации пшеницы, которые и являются причиной большинства возникающих симптомов. [3] Коронковая гниль пшеницы — серьезное заболевание растений, с которым необходимо хорошо бороться из-за его пагубного воздействия, которое оно может оказать на целые поля пшеницы. Инфекция F. pseudograminearum может развиться при стрессовом дефиците воды на полях и быстро распространиться на другие растения пшеницы, симптомы которой в конечном итоге приведут к гибели растений. [3]
Хозяева и симптомы
[ редактировать ]Fusarium pseudograminearum имеет ограниченный круг хозяев и поражает только виды пшеницы и ячменя. F. pseudograminearum может поражать всходы, но также может поражать кроны зрелых хозяев пшеницы. Коронковая гниль пшеницы приводит к образованию бесполых структур, называемых конидиоспорами , которые образуются в структурах спородохия внутри стебля зараженного хозяина. Когда конидиоспоры прорастают и проникают в ксилему и сердцевину стебля, стебель и крона приобретают красно-коричневую или белую окраску. [4] Считается, что первичное заражение ксилемы хозяина происходит на кроне или нижнем влагалище стебля из стерни, содержащей споры и мицелиальный инокулят. [4] Инфекция ксилемы приводит к тому, что ткань становится пропитанной водой и приобретает розовый или лососевый цвет. По мере распространения инфекции коронка становится панковой и в конечном итоге становится дисфункциональной. [5]
Из-за обширного распространения инфекции по всему хозяину рост растения замедляется, и зерно заполняется неполностью. не только заражает ксилему и сердцевину хозяина, но F. pseudograminearum продуцирует микотоксины и после того, как он полностью прижился, . Микотоксины – это токсины, вырабатываемые грибами, которые вредны для животных и человека при употреблении в пищу. F. pseudograminearum вырабатывает трихотеценовый микотоксин дезоксиниваленол , или ДОН, который распространяется по стеблю растения и накапливается в тканях. Производство ДОН может привести к образованию белых кочанов, которые представляют собой преждевременно погибшие колосья. Известно, что F. pseudograminearum не поражает колосья пшеницы, но образование «белых головок» является вторичным симптомом накопления микотоксина ДОН. [3] Транспортная дисфункция, возникающая в ксилеме, и накопление ДОН в конечном итоге приведут к гибели зараженных растений пшеницы. [6]
Цикл заболевания
[ редактировать ]Цикл заболевания F. pseudograminearum включает как половую, так и бесполую стадии, однако установлено, что половая стадия не играет важной роли в возникновении заболевания. [5] Этот вид Fusarium легко перезимовывает на пожнивных остатках, семенах или в почве благодаря образованию структур выживания, называемых хламидоспорами . С наступлением весны хламидоспоры получают сигнал прорастать, образуя бесполые структуры, называемые конидиями . [7] Как упоминалось ранее, формирование половых структур в полевых условиях встречается редко, но телеоморф возбудителя может производить структуры, называемые перитециями . По мере формирования перитеций образуются аски , содержащие внутри аскоспоры. Перитеции принудительно выделяют аскоспоры, а затем эти споры распространяются по воздуху ветром, дождем или животными. Эти половые споры затем попадают на зрелую пшеницу-хозяина и по мере наступления лета начинают колонизировать стебель и область вокруг кроны. [5] Однако бесполая стадия F. pseudograminearum представляет собой гораздо более простой цикл, наносящий наибольший вред пшенице.
Конидии, образующиеся из хламидоспор в почве или распространяемые ветром, могут заражать пшеницу через естественные отверстия и колонизировать ксилему и сердцевину хозяина. [2] Формирование бесполых структур, называемых спородохиями, может привести к образованию еще большего количества конидий, которые действуют как повторяющаяся стадия заражения. Вскоре на растении пшеницы появится несколько очагов заражения, большинство из которых расположены вблизи кроны. [5] По мере приближения сезона сбора урожая в конце лета сухая теплая среда позволила F. pseudograminearum колонизировать растение и начать вырабатывать вредные микотоксины, которые вызывают вторичные симптомы в зернах пшеницы. Микотоксин ДОН вреден для животных и людей, потребляющих пшеницу, что делает урожай несъедобным и, таким образом, представляет собой дорогостоящую проблему (Miedaner et al. 2008).
Среда
[ редактировать ]Коронковая гниль пшеницы, вызываемая фузариозом, является широко распространенным заболеванием. Ранее считалось, что географическое распространение кроновой гнили ограничено. В Соединенных Штатах болезнь наиболее распространена в самых засушливых и теплых регионах северо-запада Тихого океана. [8] Однако недавние исследования показали, что это заболевание встречается в большинстве регионов мира, производящих зерновые. [5]
Большую роль в распространении F. pseudograminearum играют местные условия окружающей среды . Это особенно заметно в конце сезона, когда урожай созревает. [5] Хотя и количество осадков, и температура важны, исследования показали, что осадки играют гораздо большую роль в распространенности и серьезности гнили кроны, хотя существует слабая корреляция между температурой и заболеванием. [9] При полевом обследовании посевов пшеницы в Австралии максимальная летняя температура в районах, где обнаружен F. pseudograminearum, достигала 31 °C. [8] В условиях засухи, когда преобладает теплая и сухая погода, симптомы гнили кроны усиливаются. Во многом это связано со способностью возбудителя выживать и развиваться в таких условиях. Лабораторные исследования показывают, что F. pseudograminearum лучше всего растет в сухих (<-1 МПа) условиях. [10] Они также показали, что, хотя патоген довольно хорошо растет при температуре от 5 °C до 30 °C, он плохо растет при 5 °C или 35 °C. [10]
Управление
[ редактировать ]Наиболее распространенной практикой борьбы с фузариозной кроновой гнилью пшеницы является использование устойчивых сортов. Хотя полностью устойчивого сорта не существует, можно использовать устойчивость в форме толерантности к заболеванию. Некоторые из устойчивых сортов пшеницы включают 2–49, Sunco, Kukri, Brundage, Gene, Weatherford, Madson, Temple и Tubbs. [11] [12] Толерантность по-прежнему позволяет хозяину заразиться патогеном, но дает хозяину способность противостоять инфекции и производить приемлемый урожай. [12]
Агротехнические приемы можно использовать для уменьшения тяжести фузариозной кроновой гнили пшеницы, но они не могут устранить болезнь. Практики, которые могут помочь снизить риск заболеваний, включают: отказ от севооборота пшеницы с овсом, вспашку полей после сбора урожая для улучшения инфильтрации воды, мульчирование пыли и стерни весной, внесение правильного количества азота на поля и посев пшеницы на промежуточный срок посадки, который уравновешивает более крупные растения и больший стресс при ранней посадке с более низкой урожайностью при более поздней посадке. [13] Эти методы помогают уменьшить заболеваемость, создавая неблагоприятную среду для возбудителя или делая хозяина менее восприимчивым. Поскольку эти методы не обязательно соответствуют предпочтительным агрономическим и экономическим соображениям, использование устойчивых или толерантных сортов становится общепринятой практикой управления. [12]
Важность
[ редактировать ]Фузариозная кронная гниль – один из важнейших недугов, поражающих пшеницу. Из-за центральной роли пшеницы в рационе питания во всем мире, гниль кроны представляет собой серьезную экономическую проблему. Гниль кроны не только серьезна, но и широко распространена. [9] По оценкам, средние потери озимой пшеницы в Соединенных Штатах в результате гнили кроны достигают 9,5% на больших территориях северо-запада Тихого океана. [14] Подобные потери наблюдаются и в других западных штатах США. [14]
За пределами Северной Америки гниль кроны является особенно опасной болезнью в Австралии. За последние три десятилетия кронная гниль стала заболеванием, имеющим наибольшую относительную важность в северных зернопроизводящих регионах Австралии. [9] В целом по экономическому воздействию он уступает только септориозную пятнистость . пшенице [5] Эксперты полагают, что недавний всплеск заболеваемости кроновыми гнилями в Австралии, скорее всего, вызван тем, что зерновые выращиваются в более тесных севооборотах, а методы сохранения стерни становятся все более распространенными. [15] Кроме того, в те сезоны, когда позволяют условия окружающей среды, гниль кроны может снизить урожайность пшеницы до 100% в Австралии и до 65% в Северной Америке. [2]
Помимо потерь урожая, вызванных болезнями, значительную роль играет гниль кроны из-за токсичности зараженной пшеницы. Как отмечалось выше, ДОН продуцируется F. pseudograminearum в процессе развития заболевания. [16] Было показано, что ДОН токсичен как для людей, так и для животных после инъекции зараженного урожая. [16] В некоторых европейских странах правительство опубликовало нормативные рекомендации, предполагающие, что общее ежедневное потребление ДОН не должно превышать 1 мкг/кг. [17] Таким образом, сочетание потери урожая и токсичности больных культур делает кроновую гниль чрезвычайно важным заболеванием для глобального снабжения продовольствием.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Бэкхаус, Д; Абубакер, А.А.; Берджесс, LW; Деннис, Дж.И.; Холлауэй; Вильдермут, Великобритания; Стеновые работы, H; Генри, Ф.Дж., (2004) Обзор видов Fusarium, связанных с коронковой гнилью пшеницы и ячменя в Восточной Австралии, Австралийское общество патологии растений, том 33, стр. 255–261.
- ^ Jump up to: а б с Стивенс, А.Е.; Гардинер, DM; Уайт, Р.Г.; Манн, Алабама; Мэннерс, Дж. М., (2008) Фазы инфекции и экспрессии генов Fusarium graminearum во время болезни корончатой гнили пшеницы, Молекулярные взаимодействия растений и микробов, Том 21, № 12, стр. 1571–1581. 10. Стены, Н; Батт, М; Чеонг, JPE; Уильямс, К.Дж., (2004) Устойчивость пшеницы к коронковой гнили, выявленная с помощью усовершенствованного метода скрининга взрослых растений, Австралийское общество патологии растений, том 33, стр. 1–7.
- ^ Jump up to: а б с д Агнешка М. Мадж, Рут Дилл-Маки и др. (2006) Роль микотоксина дезоксиниваленола в колонизации стеблей во время гнили кроны пшеницы, вызванной Fusarium graminearum и Fusarium pseudograminearum, Физиологическая и молекулярная патология растений, Том 69, выпуск 1 –3, июль – сентябрь, страницы 73–85, ISSN 0885-5765, дои : 10.1016/j.pmpp.2007.01.003
- ^ Jump up to: а б Десмонд, Оливия, Эдгар, Камераон и др. (2006) Вызванная метилжасмонатом экспрессия генов в пшенице задерживает развитие симптомов, вызываемых возбудителем гнили кроны Fusarium pseudograminearum, Физиологическая и молекулярная патология растений, том 67, выпуски 3–5, сентябрь 2005 г. - октябрь 2006 г. , страницы 171–179, ISSN 0885-5765, дои : 10.1016/j.pmpp.2005.12.007
- ^ Jump up to: а б с д и ж г Чакраборти, С; Лю, CJ; Миттер, В; Скотт, Дж. Б.; Акинсанми, ОА; Али, С; Дилл-Маки, Р.; Никол, Дж; Бэкхаус, Д; Симпфендорфер, С. (2006) Структура популяции патогенов и эпидемиология являются ключом к борьбе с гнилью кроны пшеницы и фузариозом колоса, Австралийское общество патологии растений, том 35, стр. 643–655.
- ^ Нивалл, РФ. Болезни полевых культур. 3-е изд. Эймс, Айова: Издательство Государственного университета Айовы, 1999 г.
- ^ Чакраборти, С; Лю, CJ; Миттер, В; Скотт, Дж. Б.; Акинсанми, ОА; Али, С; Дилл-Маки, Р.; Никол, Дж; Бэкхаус, Д; Симпфендорфер, С. (2006) Структура популяции патогенов и эпидемиология являются ключом к борьбе с гнилью кроны пшеницы и фузариозом, Австралийское общество патологии растений, Vot 35, стр. 643–655.
- ^ Jump up to: а б Бэкхаус Д., Берджесс Л. (2002) Климатический анализ распространения Fusarium graminearum, F. pseudograminerarum и F. culmorum на зерновых культурах в Австралии, Australiaisan Plant Pathology, Vol. 31, С.321-327
- ^ Jump up to: а б с Бэкхаус, Д; Абубакер, А.А.; Берджесс, LW; Деннис, Дж.И.; Холлауэй; Вильдермут, Великобритания; Стеновые работы, H; Генри, Ф.Дж., (2004) Обзор видов фузариоза, связанных с коронковой гнилью пшеницы и ячменя в Восточной Австралии, Австралийское общество патологии растений, том 33, стр. 255–261.
- ^ Jump up to: а б Сингх Д., Бэкхаус Д., Кристиансен П. (2009) Взаимодействие температуры и водного потенциала при вытеснении Fusarium pseudograminearum из остатков зерновых грибковыми антагонистами, Biological Control, Vol. 48, С.188-195
- ^ Чакраборти, С; Лю, CJ; Миттер, В; Скотт, Дж. Б.; Акинсанми, ОА; Али, С; Дилл-Маки, Р.; Никол, Дж; Бэкхаус, Д; Симпфендорфер, С., (2006) Структура и эпидемиология популяции патогенов являются ключом к борьбе с гнилью кроны пшеницы и фузариозом колоса, Австралийское общество патологии растений, Vot 35, стр. 643–655.
- ^ Jump up to: а б с Смайлик; и др. (июнь 2003 г.). «Генетическая толерантность к фузариозной коронковой гнили пшеницы» . Архивировано из оригинала 4 июля 2010 г.
- ^ Нивалл, РФ. Болезни полевых культур. 3-е изд. Эймс, Айова: Издательство Государственного университета Айовы, 1999,
- ^ Jump up to: а б Хогг, AC; Джонстон, Р.Х.; Клоузер, Л; Кефарт, К.Д.; Дайер, А.Т., (2010) Мониторинг популяций фузариозной коронковой гнили в остатках яровой пшеницы с использованием количественной полимеразной цепной реакции в реальном времени, Фитопатология, Том 100, № 1, стр. 49–57
- ^ Уоллворк, Х., Батт, М., Чеонг, Дж. и др. (2004) Устойчивость к кроновой гнили у пшеницы, выявленная с помощью улучшенного метода скрининга взрослых растений, Australasian Plant Path., Vol. 33, С.1-7
- ^ Jump up to: а б Десмонд О., Маннер Дж., Стивенс Д. и др. (2008) Микотоксин Fusarium дезоксиниваленол вызывает выработку перекиси водорода, программируемую гибель клеток и защиту у пшеницы, Mol. Тропа растений., Том. 9, С.435-445
- ^ Ларсен Дж., Хант Дж., Перрин И. и др. (2004) Семинар по трихотеценам с акцентом на ДОН: краткий отчет, Toxicology Letters , Vol. 153, С.1-22
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Смайли и др., Университет штата Орегон. Архивировано 4 июля 2010 г. в Wayback Machine.