Fitopatologia

FITOPATOLOGIA
Wirus – wprowadza RNA do komórki roślinnej, która przeprowadza metabolizm w celu wytworzenia otoczki białkowej. Występują również wirusy nie posiadające otoczki białkowej, nazywane wirionami.

Białko wirusa może być rozpoznane dzięki reakcji immunologicznej (metoda serologiczna) – przeciwciała.

Mykoplazma – bakteria nie posiadająca ściany komórkowej
Wirus niszczy chloroplasty powodując choroby (białaczki, żółtaczki, czerwonki).

Grzyby rzadko powodują takie przebarwienia.

Kędzierzawość liści – choroba grzybowa polegająca na nadmiernym gromadzeniu auksyn.

Choroby wirusowe powodują modyfikacje genów, grzyby nie mają takiej zdolności.

Choroba – długotrwały proces, który powoduje zaburzenia w funkcjonowaniu organizmu.
Objawy chorobowe roślin:

1. 
   Narośla
   
2. 
   Więdnięcie roślin – powodowane przez:
   

- czynniki abiotyczne (brak wody, zasolenie, zakwaszenie gleby)

- zwierzęta glebowe – ich nadmiar (edafon)

- mikroorganizmy

- bakteria Agrobacterium tumefaciens powodująca guzowatość korzeni,

- jedna z form fusarium Erwinia carotovora powoduje rozkładanie podstawy korzeni

- tracheomykozy – uszkodzenie wiązek

- pierwotniak Plasmodiophora brasicae – powoduje narośla

- Grzyby rdzawnikowe (rdza źdźbłowa) w stanie haploidalnym powodują bardzo silne zaburzenia

3. 
   Zrakowacenia – mieszanina zdrowej i chorej tkanki
   

- Nectria galligena – powoduje zamieranie tkanki, konglomerat chorej i zdrowej tkanki

- Hipertrofia – nadmierny wzrost

- Hiperplazmia – nadmierny podział komórek

4. 
   Plamistość – objawy bakteriozy
   
5. 
   Oznaki etiologiczne – objawy niewłaściwe
   

- np. żagiew łuskowata

- srebrzystość liści

- objawy pojawić się mogą dopiero po zamieraniu drzewa

6. 
   Nekrozy – lokalne lub całkowite obumieranie tkanek
   
7. 
   Zgorzele – szybkie, masowe i liczne obumarcia tkanek
   

- Erwinia amylovora
Działy fitopatologii:

• 
  Etologia – nauka o przyczynach chorób
  
• 
  Patogeneza
  
• 
  Epidemiologia – zajmuje się rozwojem chorób
  
• 
  Ochrona roślin przed chorobami
  

Czynniki chorobotwórcze:

- atmosferyczne

- antropogeniczne:

- nawozy

- metale ciężkie

- błędy uprawy

Symptomologia - nauka o objawach chorób roślin

- objawy wewnętrzne

- objawy zewnętrzne

- objawy makroskopowe

- objawy mikroskopowe
Objawy pierwotne – objawy, które pojawiają się jako pierwsze na roślinie; w przypadku chorób wirusowych występujących na roślinach wieloletnich lub rozmnażanych wegetatywnie mogą to być objawy pojawiające się w pierwszym okresie infekcji
Objawy wtórne – objawy, które występują w późniejszych etapach infekcji
Objawy właściwe – objawy będące efektem reakcji rośliny na działający czynnik chorobotwórczy
Objawy niewłaściwe (etiologiczne) – widoczne na chorej roślinie struktury czynnika chorobotwórczego: grzybnia, owocniki, śluz bakteryjny
Objawy właściwe:

Więdnięcie:

- susza

- uszkodzenie korzeni

- tracheobakteriozy, tracheomykozy

- uszkodzenia tkanek okrywających

Zmiany zabarwienia:

- chlorozy

- żółtaczki

- białaczki (poparzenia)

- czerwienienie

Obumieranie tkanek:

- nekrozy lokalne i ogólne

- zgnilizny: suche, mokre

- zgorzele

- zrakowacenia

Nectria cinnebaria: guzełek cynobrowy: czerwone owocniki

Zniekształcenia:

- karłowatość

- krzaczastość – zmiana pokroju

- kędzierzawość

- deformacje owoców, kwiatów, blaszek liściowych (fyllodia, erastie)

- inne zniekształcenia

Wydzieliny
Nieinfekcyjne czynniki chorobotwórcze (czynniki abiotyczne)

Atmosferyczne:

- opady

- temperatura

- światło

- wiatr

Glebowe:

- woda

- temperatura

- składniki pokarmowe

- odczyn gleby

- zmęczenie gleby

Antropogeniczne:

- gazy przemysłowe

- odpady przemysłowe

- pestycydy

Czynniki atmosferyczne:

1. 
   Niska temperatura
   

- zamieranie kwiatów i organów spichrzowych

- zamieranie wierzchołków

- listwy mrozowe

- plamy na fiołku afrykańskim

- skorkowacenia
Wymarzanie – żółknięcie i skręcanie się liści na skutek nagłego długotrwałego obniżenia temperatury, najczęściej na skutek braku okrywy śnieżnej
Wysmalanie – zamieranie roślin na skutek nadmiernej utraty wody przy niskiej temperaturze i silnym wietrze
Wyprzenie – uszkodzenia powstające na skutek długiego zalegania pokrywy śnieżnej

2. 
   Wysoka temperatura
   

- skorkowacenie tkanek

- szklistość __________

3. 
   Niska wilgotność
   

- wzrost transpiracji: opadanie liści, więdnięcie

4. 
   Wysoka wilgotność
   

- rozwój chorób infekcyjnych

- uszkodzenia korzeni

- brodawkowatość liści

5. 
   Światło
   

- nadmiar – skorkowacenia

- niedobór – etiolacja = nadmierne wydłużanie się rośliny na skutek braku światła

6. 
   Niedobór tlenu
   

- plamistość wywołana niedoborem tlenu w przechowalniach (gromadzenie CO₂ w tkankach)

7. 
   Wiatr i gradobicie
   

- uszkodzenia wywołane tymi czynnikami są zazwyczaj wrotami infekcji dla czynników biotycznych

8. 
   Niedobór składników pokarmowych
   

- objawy na starych liściach: N,P,K,Mg,Zn

- objawy na młodych liściach: Mn, Fe, S, Cu, Ca, B, Mo

Zmęczenie gleby – jednostronne wyczerpanie gleby ze składników pokarmowych oraz nagromadzenie w niej patogenów na skutek długotrwałej uprawy tego samego gatunku

składnik pokarmowy
Azot	niedobór: chlorowy, niedorozwój, nadmiar: opóźnienie dojrzewania, spadek odporności, nadmierny wzrost i bujność części wegetatywnych
Fosfor	opóźnienie kwitnienia wpływa niekorzystnie na owocowanie spadek odporności na choroby roślina gromadzi dużo azotu rośliny przybierają siny kolor
Potas	reguluje stosunki wodne, brunatnienie tkanek liściowych (widoczne na porzeczce i winoroślach)
Wapń	sucha zgnilizna wierzchołkowa owoców pomidora gorzka plamistość podskórna jabłek obumieranie wierzchołków pędów
Magnez	chloroza między nerwami przedwczesne opadanie liści
Żelazo	silna chloroza pomiędzy nerwami
Mangan	składnik enzymów uczestniczących w oddychaniu, fotosyntezie i przyswajaniu azotu chlorozy między nerwami oraz nekrozy
Bor	zgorzel liści sercowych i zgnilizna korzeni buraka brunatnienie róż kalafiora

- niekorzystny odczyn gleby

9. 
   Nadmiar składników pokarmowych
   

- zasolenie wywołane nadmiernym nawożeniem mineralnym lub podlewaniem roślin wodą o zawartości soli powyżej 500-700 mg/l
Dopuszczalne zasolenie ziemi wg Crugera:

- sałata, rzodkiewka – 0,13%

- fasola, ogórek – 0,37%

10. 
    Skażenia
    

- gleby: Zn, Pb, Mo

- powietrza: chlorowodór, chlor, fluorowodór, SO2, azotany nadtlenków węglowodorów

Fluorowodór – huty aluminium (większość roślin wilgotne liście 0,1-0,5 ppm) brunatnienie i zamieranie brzegów roślin
Chlor i chlorowodór – rafinerie, huty szkła, fabryki HCl (większość roślin 0,1 ppm) ____________ brzegów, rozległe bielejące plamy
SO₂ - (drzewa iglaste, fasola, groch 0,3-0,5 ppm - chloroza liści i bielenie
NO₂ – silniki spalinowe, piece, fabryki nawozów (fasola, pomidory 2-5 ppm) bielenie i brązowienie liści
O₃ – silniki spalinowe (tytoń, lucerna, fasola, kukurydza, zboża, sosna, petunia) – pstrość, kropkowatość, chloroza liści, defoliacja
Azotany nadtlenków węglowodorów – pary benzyny (pomidor, szpinak, sałata, dalia) – srebrzystość liści, białawe i brązowe plamy
Rhitsima punctata – grzyb, indykator zanieczyszczeń powietrza

11. 
    Uszkodzenia herbicydowe
    

12. 
    Promieniowanie UV
    

Podział systematyczny organizmów żywych:

WIRUSY I WIROIDY
- Budowa i struktura chemiczna

Wirusy: kwas nukleinowy + kapsyd proteinowy lub lipoproteinowy

Wiroidy: kwas nukleinowy (zazwyczaj RNA)
- Kształt i wymiary:

- izometryczny (25-30 nm)

- pałeczkowaty (15-30 nm x 300 nm)

- nitkowaty (długość 600 – 2000 nm)

Wiroidy: masa RNA 8*10⁴ Da; 1 Da (dalton) 1/12 ¹²C (1,66 * 10 ^-24 g)
- Nazewnictwo i kryptogramy:

- wirus mozaiki tytoniu Tobacco Mosaic Wirus TMV

„Wzór” wirusa: (nie na egzamin)

R/1:2/5:E/E:S/* - grupa tobamowirusy

Kwas nukleinowy / liczba nici / masa cząsteczkowa w mln / % zawartości kwasu w cząsteczce

Kształt cząsteczki: kulisty (S), wydłużony (E), wydłużony o przynajmniej jednym zaokrąglonym końcu (U), złożony (X) / kształt nukleokapsydu (kwas nukleinowy)

Namnażanie:

1. 
   Wnikanie wirusa i oddzielenie się RNA od otoczki białkowej
   
2. 
   RNA indukuje syntezę enzymów replikacyjnych
   
3. 
   Transkrypcja i namnażanie się RNA (głównie w jądrze)
   
4. 
   Translacja – odczytanie kodu genomu wirusa przez rybosomy, tworzenie polipeptydów
   
5. 
   Tworzenie kapsydu (całość trwa ok. 10 godzin)
   

Zmienność wirusa:

- zmiany RNA (mutacje, rekombinacje)

- zmiany w budowie otoczki białkowej
Źródła infekcji:

- organy wegetatywne

- nasiona

- rośliny wieloletnie

- pasożyty, w tym rośliny nasienne

- owady

- nicienie

- gleba (resztki zakażonych roślin)

Metody identyfikacji:

1. 
   metoda roślin wskaźnikowych
   
2. 
   metody serologiczne
   
3. 
   metody oparte na analizie kwasów nukleinowych
   

ad 2. Metody serologiczne:

- test precypitacji i aglutynacji

- test podwójnej dyfuzji w żelu agarowym
Test Elisa I – wirus, białka, rośliny na płytce polisterydowej, naczynie opróżniamy i płuczemy, następnie dodajemy przeciwciał
Test Elisa II – przeciwciała z królika, wirus – opróżniamy, płuczemy i dodajemy ponownie przeciwciał połączonych z enzymem
Test Elisa III – przeciwciała z enzymem, przeciwciała królika, wirus – opróżniamy, płuczemy i dodajemy bezbarwnego substratu
Test Elisa IV – barwa żółta – enzym zmienia kolor substratu proporcjonalnie do liczebności wirusa w próbce
- wykorzystujemy tutaj swoistość białka i określonego gatunku wirusa
ad. 3 metody oparte na analizie kwasów nukleinowych

1. 
   PCR – powielanie (stosujemy, gdy chcemy ustalić ojcostwo, stosujemy urządzenie zwane termocyklem)
   
2. 
   2. Finger printing
   

Zapobieganie:

1. 
   termoterapia
   

- PLRV – bulwy, temp. 37,5 stopnia, przez 25 dni

- AMV – zdrewniałe zrazy jabłoni, temp. 50 stopni przez 10-15 minut

- wiroidy, bulwy, temp. 5-6 stopni przez kilka miesięcy

2. 
   chemioterapia
   

- azotan kobaltu

- jodek cynku

- dwuchromian potasu

- chitozan

- mleko

3. 
   uprawa odmian odpornych
   
4. 
   rozmnażanie roślin ozdobnych metodą In vitro
   
5. 
   niszczenie źródeł infekcji (selekcja negatywna)
   
6. 
   zwalczanie wektorów
   
7. 
   zachowanie zasad higieny przy pracach pielęgnacyjnych
   
8. 
   rejonizacja upraw
   
9. 
   odkażanie podłoża w szklarniach (ACE – bardzo dobry środek odkażający)
   

Streptomyes scabies – bakteria ziemniaka

Kategorie:

I. gram ujemne eubakterie posiadające ściany komórkowe (grupy 1-16)	II gram dodatnie eubakterie posiadające ścianę komórkową grupy (17-29)
III. Eubakterie nie posiadające ściany komórkowej (grupa 30)	IV. Archeobakterie (grupy 31-35)

I. Gram ujemne Eubakterie posiadające ścianę komórkową (grupy 1-16)
grupa 4 tlenowce, pałeczki lub ziarniaki rodzaju Agrobacterium, Pseudomonas, Xantomonas	grupa 5 względne beztlenowce, pałeczki z rodzaju Enterobacter, Erwinia, Serviata, Pantotea

II. Gram dodatnie Eubakterie posiadające ścianę komórkową (grupy 17-29)
grupa 18 Pałeczki i ziarniaki zdolne do tworzenia endospor Bacilluc, Clostridium	grupa 20 Pałeczki o nieregularnym kształcie, nieprzetrwalnikujące Arthrobacterium, Clavibacterium, Curtobacterium
grupa 22 promieniowce typu Niocardiophorm zawierające kwas mykolowy	grupa 25 promieniowce typu Streptomyces, rodzaj Streptomyces

III. Eubacterie nie posiadające ściany komórkowej

Fitoplazmy z jednym umownym rodzajem Spiroplasma

Podział oparty na budowie 16 SrRNA

typ
Proteobacterie	Firmicutes		Actinobacterie
rodzaje: Agrobacterium Erwinia Rikettsie (należące do różnych klas i rzędów)	klasa Mellicutes z rodzaju Spiroplasma, rodzaj Mycoplasma	klasa Bacilli z rodzaju Bacillus	rodzaje: Actinomycetes Streptomycetes

Budowa bakterii:

- plazmid, błona plazmatyczna, ziarna ciał zapasowych, pile, rybosomy, mezosomy, tyllakoidy, nukleozyd, rzęski, otoczka, ściana komórkowa

Kształt bakterii:

- kuliste lub owalne (Coccus) – dwoinki, pałeczki, gronkowce

- pałeczki (Bacterium) lub laseczki (bacillus)

- przecinkowce (Vibrio)

Odżywianie:

- bakterie samożywne, fotoautotrofy i chemoautotrofy

- bakterie cudzożywne: saprofity, pasożyty o dużej aktywności enzymatycznej
Rozmnażanie:

- podział komórki (co 20 minut)- 1 komórka x 24h = 17 * 10⁶

- pączkowanie
Koniugacja – przekazywanie informacji genetycznej

Duża zmienność bakterii (niektóre łączą się chętnie, inne nie)

Zmienność następuje także przez transformację, bakteria przejmuje część materiału genetycznego z martwej bakterii. Zmienność to także transformacje, przekazywanie plazmidowego DNA
Zmienność bakterii:

- mutacje

- dziedziczenie cytoplazmatyczne
Źródła infekcji:

- organy wegetatywne

- rośliny wieloletnie, oziminy

- resztki roślinne

- nasiona

- gleba

- owady (Diabrottica vittata)
Wnikanie:

- zranienia

- naturalne otwory np. aparaty szparkowe

- organy niepokryte kutykują (kwiaty)

Objawy:

- nekrozy

- więdniecie

- mokre zgnilizny

- suche zgnilizny

- wycieki bakteryjne

Ochrona roślin przed bakteriami:

1. 
   Niszczenie źródeł choroby
   

- kontrola zdrowotności roślin matecznych

- selekcja nasion

- zaprawianie nasion (formalina 0,25%; siarczan streptomycyny 0,2%; kwas solny)

- niszczenie resztek pożniwnych

2. 
   Ograniczenie infekcji
   

- zmianowanie

- selekcja negatywna w sezonie wegetacyjnym

- zabiegi pielęgnacyjne

- dezynfekcja narzędzi

- kwarantanna

- hodowla odmian odpornych

- ochrona chemiczna: antybiotyki, preparaty zawierające związki miedzi (do 2000 r. nie wolno było stosować antybiotyków); tylko przy zarazie ogniowej; najczęściej stosowany siarczan streptomycyny (systemiczny)

- metody biologiczne (Agrobacterium tumefaciens – powoduje guzowatość korzeni; szczepionka, bez plazmidu; wytwarza antybiotyk agromycynę (nie dochodzi do przekazania plazmidu między bakteriami)

Agrobacterium tumefaciens – wykorzystywana w interwencji genetycznej do wprowadzanie nowych genów do komórki roślinnej – tworzenie roślin transgenicznych
Riketsje (posiadają ścianę komórkową):

- rodzaj prostych bakterii zdolnych do rozmnażania wyłącznie wewnątrz żywych tkanek

- zaliczane wcześniej do organizmów riketsjopodobnych (ORP), obecnie klasyfikowane są w kategorii gr. 4

- gram ujemne, tlenowe pałeczki i ziarnkowce z rodzaju Xyllella

- Riketsje posiadają silnie rozwiniętą, mocno pofałdowaną ścianę komórkową

- przenoszone przez skoczki

- są termofilne (32-35 stopni) dlatego w termoterapii wymagają wysokich temperatur (50-58)

- są wrażliwe na antybiotyki

Spiroplazmy i fitoplazmy:

- według klucza opartego na cechach genotypowych spośród patogenów roślin jedynym uznawanym rodzajem wśród fitoplazm są Spiroplazmy

- według klucza opartego na analizie IGSrRNA rodzaj Spiroplasma znalazł się w typie Firmicutes, w rzędzie Enoplastiatales; natomiast rodzaj Mykoplasma (nieformalnie ujęte są tu fitoplasmy) w rzędzie Mycoplasmatales
- pasożyt bezwzględny

- fitoplazmy nie posiadają ściany komórkowej, dlatego są wielopostaciowe

- kształt kulisty komórek, elipsoidalny, nitkowaty, niekiedy rozgałęziony

- posiadają trójwarstwową błonę elementarną; nitko DNA; struktury przypominające rybosomy

- fitoplazmy rozmnażają się przez pączkowanie lub przewężenie

- przenoszone są przez skoczki, prawdopodobnie mogą się w nich rozmnażać, nieliczne przenoszone są przez miodówki

- wrażliwe na antybiotyki tetracylkiczne 9tetracylkina), chloramfenikol, odporne na penicylinę

- niektóre są wrażliwe na erytromycynę

- spiroplazmy są najczęściej formami spiralnie zwiniętymi ale mogą mieć inny kształt, potrzebują do wzrostu sterolu
Objawy powodowane przez fitoplazmy:

- żółtaczki

- karłowatość całych liści

- zaburzenia wzrostu i rozwoju

- drobnienie zielonych organów

- zgrzebienie lub staśmienie pędów

- wytwarzanie licznych pędów lub paków śpiących (proliferacje, czarcie miotły)

- zielenienie kwiatów lub ich _____________

- Fyllodia – przekształcanie się płatków korony lub całych organów generatywnych w drobne listki

Zwalczanie fitoplazm:

- kontrola zdrowotności roślin rozmnażanych wegetatywnie

- zwalczanie wektorów (skoczki, miodówki)

- chemioterapia – głównie antybiotyki tetracykliczne (przeciwko żółtaczce astra podlewanie roślin chloramfenikolem 200-500 ppm)

- termoterapia

- fitoplazmy i spiroplazmy (30-37)

- riketsje (50-55)

Organizmy żywe eukarionty
protisty Protista	Grzyby (Mycota)
grzybopodobne (Pseudomycota) gromada: Myxomycota Plasmodiophoromycota Oomycota	gromada: Chyitridiomycota - Zygomycota - Ascomycota - Basidiomycota - Deuteromycota

Cechy morfologiczne:
Plasmodiophoramycota – grzybopodobne, śluźnie komórczakowi (diploidalne lub haploidalne dwuwiciowe pływki); stadium wegetatywne nie ma ściany komórkowej
Chytiridiomycota – grzyby

Pływka ma 1 wić

Prosorus – stadium wegetatywne otoczone ściana komórkową

Oomycota – lęgniowe – grzybopodobne; grzybnia z komórek nie podzielonych poprzecznymi ścianami komórkowymi

Ściana komórkowa zbudowana z celulozy; komórki w formie wegetatywnej są diploidalne; pływka z boku wici

Oospora – komórki przetrwalnikowe
Zygomycota – grzyby właściwe; grzybnia nie podzielona, łączenie – zygospora
Ascomycota – workowce; twór – worek
Basidiomycota – wytwarzają podstawkę
Deuteromycota – rozmnażają się bezpłciowo, grzyby niedoskonałe
Grzybnia może mieć budowę komórczakowi, lub ze ścianami komórkowymi.

Budowa i struktura komórki:

- ściana komórkowa

- ściana poprzeczna

- otwór w ścianie poprzecznej

- mitochondrium

- plasmolemma

- rybosomy

- siateczka śródplazmatyczna (szorstka)

- jądro

- jąderko

- błona jądrowa

- siateczka wewnętrzna gładka

- aparat Golgiego

Budowa ściany komórkowej grzyba:

- warstwa bezpostaciowego glukanu

- glikoproteina w formie grubej siatki wypełnionej glukanem stopniowo zastępowanym przez białko

- białko

- białko z mikrotubulami chityny
Odżywianie się grzybów