close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

лекция 8 Болезнетворные бактерии, поражающие растения и вызываемые ими заболевания

код для вставкиСкачать
ЛЕКЦИЯ № 8
ТЕМА: «Болезнетворные бактерии, поражающие растения и
вызываемые ими заболевания».
Вопросы лекции:
1.Болезнетворные микроорганизмы, поражающие растения
2 Отделы бактерий-возбудителей заболеваний растений
3. Фитопатогенные бактерии-паразиты растений
4.Проявления болезней растений
5.Источники заражения растений
6.Факторы вирулентности фитопатогенных бактерий
7. Диагностика бактериальных инфекций растений
5. Защита растений от бактериозов
1.Болезнетворные бактерии, поражающие растения
Бактерии,
вызывающие
заболевания
растений,
называются
фитопатогенными. Они обладают различной степенью патогенности и
относятся к различным родам: Erwinia, Pseudomonas, Xanthomonas,
Agrobacterium, Pectobacterium, Rhizobium и др. (таблица 1).
Заболевания растений, вызываемые бактериями, называются
бактериозами, которые подразделяются на 3 группы:
 общие или сосудистые
 местные паренхиматозные
 опухоли.
При общем поражении возбудитель проникает в сосудистую систему
корней, болезнь сопровождается увяданием листьев, стеблей и приводит к
гибели растения. Типичный пример сосудистого бактериоза – кольцевая
гниль картофеля.
При паренхиматозных поражениях бактерии проникают в ткани, где с
помощью особых ферментов приводят к мацерации и отслаиванию тканей
растения.
Опухолевые образования на растениях бывают раковые и
туберкулезные. При раковых опухолях наблюдается разрастание ткани, при
туберкулезных – в разрастающейся ткани образуются полости, заполненные
бактериальной слизью.
Таблица 1.
Основные фитопатогенные бактерии
РОД БАКТЕРИЙ
ВИД
ВЫЗЫВАЕМЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ
Erwinia
E. amylovora
Ожог, увядание
Pseudomonas
P. syringae
Пятнистость
1
Xanthomonas
X. heterocea
Пятнистость , увядание
Corynebacterium
C. insidiosum,
C. fasciens
Увядание
Pectobacterium
P. phetophtorum,
P. aroidae
Гнили
Rhisobium
R. legyminosorum
Язвы
Agrobacterium
A. tumefaciens
Опухоли
Наблюдаются и смешанные типы поражения растений. В пораженных
растениях нарушается нормальный ход физиологических процессов и,
прежде всего, фотосинтез и дыхание. Нарушаются также углеводный и
белковый обмены. Все это в конечном итоге приводит к снижению
продуктивности растений и их гибели. Изменение химического состава
тканей растений и снижение содержания активных веществ приводит к
невозможности использования их в качестве сырья для приготовления
лекарственных средств.
Растения могут поражаться не только бактериями, но и грибами, и
вирусами.
К микофитозам относятся гнили, фузариозы, аскохитозы и другие
болезни (таблица 2).
Таблица 2 Фитопатогенные грибы
КЛАСС ГРИБОВ
ВЫЗЫВАЕМОЕ ЗАБОЛЕВАНИЕ
Оомицеты
черная гниль яблок
фитофтороз картофеля
Аскомицеты
Мучнистая роса
рак каштана
Увядание (вилт) хлопчатника, томатов, картофеля,
капусты
Головня и ржавчина зерновых культур
Некоторые поражения стеблей и листьев
Базидиомицеты
Несовершенные грибы
К вирусным инфекциям относятся мозаичная болезнь, карликовость,
желтуха, увядание. Они могут быть локальными и системными.
Фитопатогенные вирусы вызывают более 20% болезней растений.
Основные – представители семейства Reoviridae, родов Phytoreovirus и
Fujivirus.
По способу внедрения в организм вирусные заболевания относятся к
раневым инфекциям, крайним проявлением которых является некроз.
Исключение – инфицирование растений-паразитов, в ткани которых вирус
2
проникает при объединении его проводящих путей и инфицированного
хозяина.
Распространение в организме происходит от клетки к клетке по
плазмодесмам при участии элементов цитоскелета со скоростью 1 мм в день
или медленнее. При попадании в проводящие ткани распространяются со
скоростью 2,5 см в минуту. Степень генерализации процесса зависит от
свойств вируса и самого растения-хозяина.
В научной систематике бактерий, вызывающих болезни растений,
выделяют истинные бактерии, актиномицеты и фитоплазмы. Отличительная
особенность актиномицетов – способность формировать разветвленный
мицелий. Фитоплазмы характеризуются потерей постоянной формы ввиду
отсутствия клеточной стенки. Патогенные бактерии, поражающие растения,
бывают всеядными и специализирующимися на одной либо нескольких
культурах.
2 Отделы бактерий-возбудителей заболеваний растений
Бактерии (Дробянки) являются прокариотами — одноклеточными
безъядерными микроорганизмами с осмотическим типом питания.
Фитопатогенные бактерии относятся к четырем отделам (филам): Proteobacteria,
Firmicutes, Actinobacteria, Tenericutes, которые, в свою очередь, делятся на
порядки, семейства, роды. Большинство бактерий имеют тройные латинские
названия, указывающие на род, вид и патовар (pv.) или подвид (subsp.). Для
фитоплазм приняты английские названия. Ранее была принята классификация
Берджи, по которой бактерии разделяли на систематические группы в основном
в зависимости от окраски по Граму, подвижности, симптоматике и кругу
растений-хозяев, отношению к кислороду, ферментативных и ряда других
свойств. В настоящее время классификация во многом базируется также на
генетических особенностях, выявляемых молекулярными методами.
В отделе Proteobacteria —находятся роды Pseudomonas и Xanthomonas,
вызывающие обычно некрозы, например, при угловатой пятнистости листьев
огурца — P. syringae pv. lachrymans, черном бактериозе пшеницы — X.
translucens pv. translucens.
Сопутствующими симптомами могут быть увядание, язвы, редко опухоли.
Бактерии рода Agrobacterium (A. tumefaciens) из порядка Rhizobiales
(подвижные, с единичными жгутиками) обитают в почве, заражают корни или
подземные части растений, вызывая образование опухолей, например при раке
свеклы, корневом раке саженцев плодовых культур.
3
Наиболее известные патогены порядка Eubacteriales (подвижные
перитрихи) объединены в роды Erwinia, Pectobacterium, Dickeya. Первый
вызывает некрозы (ожог плодовых — Е. amylovora), второй и третий — мокрые
гнили (слизистый бактериоз капусты — P. carotovorum subsp. carotovorum),
черная ножка картофеля — P. atrosepticum и D. solani).
В порядке Burkholderiales (подвижные, с единичными жгутиками) к числу
наиболее вредоносных относятся возбудитель бактериоза лука и чеснока
Burkholderia cepacia и объект внешнего карантина Ralstonia solanacearum —
возбудитель бурой гнили картофеля и южного увядания пасленовых культур.
4
К отделу Actinohacteria, грамположительным неспорообразующим
неподвижным бактериям, относятся виды рода Clavibacter. У растений они
вызывают главным образом сосудистые бактериозы: кольцевую гниль
картофеля — С. michiganensis subsp. sepedonicus, бактериальный рак томата —
С. michiganensis subsp. michiganensis. К этому же отделу бактерий —
возбудителей заболеваний растений относятся актиномицеты. Болезни
растений вызывают виды рода Streptomyces (возбудитель обыкновенной парши
картофеля — S. scabies).
К отделу Firmicutes — спорообразующие грамположительные подвижные
бактерии — относятся виды рода Bacillus, вызывающие бактериальную
пятнистость листьев свеклы — В. pumilus, гнили картофеля, яблок — В.
megathericum.
К отделу Tenericutes относятся фитоплазмы (микоплазмы), отличающиеся
высокой приспособленностью к растению-хозяину, малым размером генома и
отсутствием плотной клеточной стенки. Фитопатогены выделены в отдельный
род Candidatus Phytoplasma.
3. Особенности фитопатогенных бактерий-паразиты растений
Фитопатогенные бактерии являются факультативными паразитами
растений. Фитопатогенные бактерии палочковидной формы (0,5-1,5 х 0,3-0,6
мкм), их клеточная стенка во влажных условиях разбухает, ослизняется и
защищает клетку от внешних воздействий. На особенностях строения
клеточной стенки бактерий основан важный метод их идентификации —
5
окраска по Граму. Почти все фитопатогенные бактерии — грамотрицательные,
а виды родов Clavibacter, Streptomyces и Bacillus относятся к
грамположительным. Большинство фитопатогенных бактерий подвижны
благодаря наличию полярных жгутиков, реже встречается их перитрихиальное
расположение. К клеточной стенке плотно прилегает цитоплазматическая
мембрана, состоящая из двойного слоя липидов и белка. Она играет роль
осмотического барьера бактериальной клетки. Под цитоплазматической
мембраной находится цитоплазма, содержащая внутренние структуры
бактериальной клетки (нуклеоид, мезосомы, рибосомы и др.).
Размножение бактерий, вызывающих заболевания растений, происходит
простым делением клетки на две части примерно через каждые 20-30 мин, что
обеспечивает потенциальную возможность быстрой колонизации растений.
Особое значение для проникновения бактерий в растения и их размножения
имеют повышенная температура и высокая влажность воздуха или наличие
капельно-жидкой влаги на поверхности растения.
Бактериям, как и всем живым организмам, свойственна изменчивость. У
них постоянно возникают формы с новыми признаками, в т. ч. и патогенными,
в результате мутаций, рекомбинаций и горизонтального переноса
наследственной информации: трансформации (поглощения ДНК бактерий
другого штамма и включения в геном), трансдукции (при помощи бактериофага
— вируса бактерии) и конъюгации (передача наследственного фактора из одной
клетки в другую).
Патогенные свойства бактерий связаны с активностью их ферментов и
токсинов. Большинство фитопатогенных бактерий содержат ферменты,
растворяющие срединные пластинки клеточной ткани — пектиназы,
протопектиназы, полигалактуроназы. Выделяемые бактериями токсины,
воздействуя на растение, нарушают его ферментативные системы и вызывают
отмирание или увядание пораженных тканей и органов.
При диффузном, или системном, типе заболевания бактерии проникают в
сосудистую систему (сосудистый бактериоз капусты), а при местном, или
локальном, — поражается паренхимная ткань отдельных органов (рак свеклы).
Часто встречается смешанный диффузно-паренхиматозный тип поражения
растений (бактериальный рак томата).
К основным симптомам бактериальных болезней растений относятся
некроз (угловатая пятнистость листьев огурца), хлороз (сосудистый бактериоз
капусты), гниль, обычно мокрая, с резким запахом (слизистый бактериоз
капусты), опухоли (рак винограда) и увядание (бактериальный вилт гвоздики).
Хлорозы при бактериозах часто наблюдаются на ранних стадиях
заболевания или образуются вокруг некрозов. При высокой влажности воздуха
на пораженных бактериями частях появляются капли жидкости или слизи —
экссудат, содержащий огромное количество бактериальных клеток. Основной
путь проникновения бактерий в растения — через механические повреждения
либо через естественные отверстия: устьица, гидатоды, чечевички и цветки.
Гидатоды («водяные устьица»)
- это структуры, выделяющие наружу капли воды и растворённые в ней соли.
6
Бактерии передаются от растения к растению ветром, водой, насекомыми,
человеком, с орудиями труда, а также при контакте растений. Переносчиками
бактерий на далекие расстояния могут быть птицы (бактериальный ожог
плодовых).
Сохраняются бактерии в зараженных семенах, многолетних растениях,
посадочном материале, в растительных остатках (до полной их
минерализации), реже в почве и в теле насекомых.
Актиномицеты по современной систематике также относятся к
бактериям. Они являются важными почвообразователями, могут быть
продуцентами антибиотиков, некоторые из них являются факультативными
паразитами растений (род Streptomyces). Их клеточная стенка имеет опорный
внутренний слой, который придает им определенную форму. В отличие от
других бактерий вегетативное тело актиномицетов представлено ветвящимися,
лучисто разрастающимися во все стороны тонкими гифами, совокупность
которых называют, как и у грибов, мицелием. Размножаются актиномицеты
участками мицелия или спорами, образующимися на спороносцах.
Актиномицеты преимущественно сохраняются в почве, передаются чаще
контактно и неспецифическими переносчиками. Из вызываемых ими болезней
наиболее вредоносна обыкновенная парша картофеля и поясковая парша
свеклы. Методы диагностики и защиты растений сходны с используемыми для
бактериозов.
Фитоплазмы (класс Mollicutes) Это мелкие полиморфные бактерии,
окруженные трехслойной мембраной, имеющие сферическую, эллипсоидную
или неправильную форму размером 25-1000 нм. В отличие от вирусов и
вироидов фитоплазмы содержат два типа нуклеиновых кислот — ДНК и РНК.
Концентрируются в элементах флоэмы и цитоплазме клеток.
Ряд болезней, ранее считавшихся вирусными, в настоящее время относят к
фитоплазменным. По вызываемым симптомам и воздействию на растения
фитоплазмы имеют много общих признаков с вирусами, также являясь
облигатными паразитами. При фитоплазмозах нарушаются рост и развитие
растений, наблюдается карликовость, хлорозы и мозаика, деформации в виде
усиленного побегообразования («ведьмины метлы»). Другие характерные
проявления фитоплазменных болезней — патологические изменение строения
цветков и плодов, преобразование генеративных органов в вегетативные,
7
угнетение роста и при сильном поражении — гибель растений. Выявлено более
100 фитоплазменных заболеваний.
Наиболее вредоносные из них: столбур пасленовых, желтуха астр,
«ведьмина метла» картофеля, «ведьмина метла» люцерны, израстание малины,
филлодии клевера, желтуха шелковицы и др. Многие возбудители имеют
широкую специализацию, например, возбудитель столбура пасленовых
поражает растения этого семейства, а также сорные растения других семейств,
например вьюнок, молочай, бодяк.
Переносчиками фитоплазм служат в основном цикадки, листоблошки,
трипсы и клещи, в организме которых патогены могут размножаться и
сохраняться. Фитоплазмы также могут сохраняться в живых тканях растений: в
клубнях, корнеплодах, луковицах, корнях, корневищах, многолетних растениях.
В семенах не сохраняются.
Определяют фитоплазмозы и их возбудителей по внешним признакам,
реакции на антибиотики тетрациклинового ряда, с помощью электронной
микроскопии, растений-индикаторов (барвинка розового Catharanthus roseus),
серологическим и молекулярно-генетическими методами (ПЦР и ДНК-зонды).
Для единичных фитоплазм применим микробиологический метод с
использованием искусственной питательной среды сложного состава.
4.Проявления болезней растений
По совокупности анатомических и физиологических изменений
определяют тип болезни растений:
8
Камеде-, смоло-, слизетечения. Чаще вызывают бактерии рода Erwinia
и грибы (Ascomycetes), наблюдают у лиственных и хвойных деревьев.
Сухая и мокрая гниль. Размягчаются и разрушаются отдельные участи
тканей растения за счет деятельности бактерий (род Pectobacterium) и грибов
(Ascomycetes и несовершенные грибы).
Мучнистая роса. На листьях и побегах возникает белый налет, который
является следствием размножения грибов (Ascomycetes).
Пожелтение, увядание, засыхание. Чаще всего вызывают грибы (Fungi
imperfecti), реже бактерии (род Corynebacterium), может носить
неинфекционный характер.
Чернь. На листьях и побегах появляется черная пленка вследствие
развития грибов, бактерий рода Erwinia.
Ожог. Листья, молодые побеги, цветы, плоды буреют, чернеют.
Возбудителями ожога являются бактерии рода Erwinia.
Пятнистость. Некоторые бактерии (род Pseudomonas), грибы (класс
Ascomycetes и несовершенные грибы), вызывают образование разного цвета,
формы, размеров пятен на листьях, плодах, семенах.
Опухоли. Местное увеличение ствола, ветвей, корней, корневищ в виде
наростов, вздутий, утолщений за счет гиперплазии клеток. Эти заболевания
вызывают бактерии (род Agrobacterium), грибы.
Язвы. Проявляются в виде углублений, часто окруженных наплывом.
Вызываются бактериями (род Erwinia), грибами, механическими
повреждениями.
Мозаика листьев. На листьях появляются бледно окрашенные пятна,
чередующиеся с нормально окрашенными участками. Вызывается вирусами
(вирус мозаичной болезни табака).
«Ведьмины метлы». Образование побегов из спящих почек вызывают
бактерии (род Rhisobium), грибы (класс Ascomycetes) и вирусы.
Деформации. Проявляются в изменении формы органов (искривление
побегов, курчавость листьев, карликовость) вследствие поражения грибами
(Ascomycetes и несовершенные грибы), вирусами (семейство Reoviridae).
5.Источники заражения растений
Источники заражения растений – вода, почва, воздух, насекомые,
семена. Особенно большую опасность представляют последние, а также
посадочный материал и оставшиеся в почве пораженные растения. Все это
составляет основной резервуар фитопатогенных бактерий, которые служат не
только местом хранения возбудителя, но и средством его распространения.
Заражение семян происходит либо при уборке урожая, либо во время роста
растения, когда бактерии проникают в семена с больных органов растений. С
семян и клубней бактерии переходят на растения различными путями: по
сосудам, могут выноситься на поверхность почвы с оболочкой семян и
поражать листья. Большую роль в распространении фитопатогенных
9
бактерий играют насекомые. Они инфицируют растения при поедании, через
экскременты или при кладке яиц. Однако следует отметить, что в почве
фитопатогенные микроорганизмы не могут длительно существовать из-за
антагонизма эпифитных бактерий, грибов, актиномицетов.
В растения бактерии проникают через естественные (устьица,
нектарники, чечевички) или искусственные ходы (ранки, царапины).
6.Факторы вирулентности фитопатогенных бактерий
Факторами вирулентности фитопатогенных бактерий являются
токсины и ферменты. Токсины взаимодействуют с клеточными ферментами
растений, инактивируют их, в результате чего клетки отмирают. Под
действием целого ряда ферментов (пектолитических, протеолитических,
целлюлолитических) происходит расщепление веществ клеточной стенки
растений, в результате этого возбудители свободно проникают в клетки и
разрушают их.
Однако растения обладают защитными механизмами от поражения
фитопатогенными бактериями:
 образуют биологически активные вещества – фитонциды,
разрушающие токсины бактерий;
 имеют высокую кислотность растительного сока, что подавляет
развитие возбудителей;
 антагонизм эпифитных микроорганизмов;
 наличие микоризы.
7. Диагностика бактериальных инфекций растений
Симптомы некоторых бактериозов (мокрые, с запахом гнили, наросты и
др.) настолько характерны, что по ним можно определить заболевание. Если же
внешнего осмотра недостаточно, то необходимо провести более детальный
анализ пораженных растений. Диагностическим признаком бактериозов
является появление на поверхности пораженных растений во влажных условиях
экссудата. Для его стимулирования часто используют влажную камеру.
Микроскопический анализ часто сочетают с использованием
справочников-определителей, описывающих размеры, морфологические
особенности бактерий. Проведение окрашивания (например по Граму)
облегчает распознавание бактериальных клеток в ткани растения-хозяина.
Микробиологический метод диагностики бактериальных заболеваний
растений заключается в изоляции возбудителя из пораженных тканей на
искусственные питательные среды. Бактерии образуют слизистые колонии
белой, желтоватой, реже оранжевой или красной окраски, круглой формы с
ровными краями и гладкой поверхностью. Необходимо устанавливать
патогенность изолятов бактерий триадой Коха, которая включает три основных
10
этапа: выделение возбудителя, заражение растения и снова выделение
возбудителя в чистую культуру на питательной среде.
Серологический метод основан на том, что иммунный аппарат
теплокровного животного в ответ на введение чужеродного белка (антигена)
вырабатывает специфичные к этому белку антитела, с образованием осадка —
«серума». Обработанная сыворотка крови животного, которому был введен
антиген, служит диагностическим реактивом для обнаружения этого или
близкородственного ему белка вируса в клеточном соке исследуемого растения.
Разработано несколько модификаций метода; наиболее распространенной,
высокочувствительной, позволяющей получать даже количественные оценки,
является иммуноферментный анализ (ИФА), основанный на связывании
антител (или антигенов) определенными метками — ферментами и
проводимый на микроплатах из полимерных материалов с последующей
визуализацией результатов на спектрофотометре.
Кроме ИФА используют реакцию иммунофлуоресценции. Отличие
серологической диагностики бактерий от диагностики вирусов и сложность
анализа состоят в том, что у бактериальной клетки имеются не только белки,
специфичные для вида, но и белки, общие для рода и семейства бактерий.
Молекулярный метод диагностики бактериальных инфекций растений
основан на расшифровке геномов организмов. Наиболее распространенным
методом является полимеразная цепная реакция (ПЦР), при которой
происходит
амплификация
(умножение)
видоспецифичных
последовательностей ДНК. Продукт реакции обнаруживают с помощью
электрофореза в агарозном геле или по флуоресценции специального
красителя. Для уточнения диагноза в последние годы используется метод
расшифровки нуклеотидной последовательности ДНК (секвенирования)
специфичных фрагментов ДНК бактерии.
8. Защита растений от бактериозов
Меры борьбы с бактериозами
 дезинфекция (протравливание) семян и посадочного материала
(черенков, саженцев), дезинфекция почвы,
 смена культур в севообороте,
 своевременный сбор урожая и уничтожение растительных остатков
после него, выведение иммунных сортов растений.
Дезинфекция проводится различными способами: химическим,
физическим и биологическим. При химическом способе используют водный
раствор формалина 1:90, слабый раствор сулемы 1:1000, гранозан и др.
Физический способ включает прогревание семян при температуре до 60°С в
течение 10-20 мин. При биологическом проводится их обработка
бактериофагами,
фитонцидами,
антибиотиками.
Применяют
гидротермическую обработку семян и посадочного материала (погружение в
воду с температурой 50 °С), протравливание их химическими препаратами
11
(ТМТД, ТМТД плюс), биопрепаратами (фитолавин, планриз, фитоспорин и
т.д.).
Для подавления источников инфекции в почве в севообороте исключают
на несколько лет поражаемые культуры, проводят борьбу с сорнякамирезерваторами. Для ускорения минерализации зараженных растительных
остатков их запахивают, обрабатывают специальными препаратами.
Используют устойчивые сорта. Необходимо выращивать здоровый
посадочный материал, который получают при помощи культуры меристемной
ткани, термотерапии. Для защиты растений от бактериозов используют
биопрепараты на основе антагонистических штаммов бактерий (планриз,
бактофит, гамаир), антибиотиков или бактериофагов. Меры защиты от
фитоплазм аналогичны тем, которые применяют для борьбы с вирусами и
вироидами, с которыми они во многом сходны по патогенезу и инфекционному
циклу.
12
Автор
ДонАгрА-З
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
38
Размер файла
926 Кб
Теги
лекция, поражающие, бактерии, заболеваний, растения, болезнетворные, ими, вызываемые
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа