Природа патогенності. Як відбувається зараження рослин?

природа патогенності

При неінфекційних порушеннях (т.зв. фізіологічних хворобах) нерідко одним частин рослини не вистачає дефіцитних речовин, які вони отримують за рахунок інших органів, на яких проявляються симптоми хвороби. В інших випадках порушення виникають через надлишок в одних частинах рослини речовин і труднощі з перерозподілом їх в інші органи. При різних формах тератоплазмій починається нескоординований ріст клітин через пошкодження ДНК в соматичних клітинах, що і призводить до виникнення химерних форм. У будь-якому випадку причинами фізіологічних хвороб є самі рослини, що мають певні регуляторні системи і норми реакції на дії чинників зовнішнього середовища.

В основі інфекційних хвороб лежить явище паразитизму, суть якого полягає в тому, що патоген не здатний самостійно виробляти органічну речовину, і тому змушений забирати його у рослини, в результаті чого у останнього порушується нормальна життєдіяльність.

Здатність патогена викликати хворобу визначається такими його властивостями, як патогенність, вірулентність, агресивність.

патогенність - специфічна здатність мікроорганізму викликати захворювання. Якісною ознакою патогенності є вірулентність, яку можна визначити, як здатність фітопатогена викликати захворювання певного виду або сорту рослини-господаря. Існують спеціалізовані раси патогенів (фізіологічні раси), які вірулентніші для одних сортів і невірулентние (авірулентние) для інших. Кількісним ознакою патогенності є агресивність, яка відображає здатність патогена до розмноження в тканинах рослини, на якому він паразитує. Агресивність оцінюють по довжині інкубаційного періоду, за швидкістю поширення патологічного процесу по тканинах рослини, по числу інфекційних одиниць, здатних викликати зараження, за інтенсивністю спороношения (у грибів). Як будь-який кількісний ознака, агресивність може змінюватися в широкому діапазоні в залежності від умов навколишнього середовища.

Фітопатогенні організми можна розділити за ступенем паразитизму (типу харчування) на наступні категорії. Види, що використовують для харчування живу речовину інших організмів - паразити, а мертве речовина - сапротрофи. Облігатні сапротрофи - поселяються тільки на мертвих залишках, навпаки, облігатні паразити харчуються тільки за рахунок живих організмів. Факультативні - здатні розвиватися всередині або на поверхні живих організмів, а також вести сапротрофного спосіб життя. Більшість фітопатогенів відноситься до цієї групи, серед них збудники кореневих гнилей, трахеомікоз, сірої та білої гнилі. Ступінь паразитизму у них виражена по-різному, їх життєвий цикл може проходити як на живих рослинах, так і в зовнішньому середовищі, причому паразитичний спосіб життя для них менш характерний. Боротьба з факультативними патогенами будується головним чином на створення несприятливих умов для їх росту і розвитку, і, навпаки, на формуванні оптимальних умов для рослин. В таких умовах і в відсутності травмуючих факторів ймовірність захворювання рослин цими патогенами невелика. Але в екстремальних умовах ці патогени здатні в короткий термін завдати істотної шкоди, який виражається в швидкій загибелі безлічі рослин.

Облігатні паразити, що знаходяться на вищій еволюційному ступені паразитизму, найчастіше викликають хронічні захворювання. Існування на господаря дозволяє цим організмам повніше реалізувати свій репродуктивний потенціал протягом тривалого періоду. У деяких випадках в заражених тканинах, після стимулюючого впливу патогена на метаболізм хазяїна, утворюються розростання, що мають вид ракових пухлин, галлів і т.п. Ці патогени різноманітні, серед них зустрічаються гриби з різних систематичних груп, віруси. Зміна умов зовнішнього середовища, як правило, впливає тільки на терміни появи і інтенсивність захворювання. Використання стійких сортів і гібридів є радикальним способом боротьби з облігатними паразитами.

Розвиток патологічного процесу

Паразити рослин частіше мають локальне поширення, але при сприятливих умовах одночасно багато рослин виявляються зараженими. Подібні масові захворювання рослин, що розвиваються під впливом хвороботворних мікроорганізмів на обмеженій території протягом певного часу, називаються епіфітотії. Будь-яка епідемія - це різке порушення рівноваги, властивого природним співтовариствам, а й вона підпорядковується певним закономірностям. Розвиток епіфітотії можливо при одночасному поєднанні трьох умов:

а) якщо на обмеженій території накопичився великий запас збудників захворювання-

б) якщо на цій території обробляють сорти, сприйнятливі до патогену-

в) є оптимальні умови зовнішнього середовища для розвитку захворювання.

Одні фактори можуть послаблювати, інші - посилювати епіфітотіческій процес. Так, інтенсивність зараження послаблюється, якщо рослини стійкі до рас патогенів, і посилюється, якщо накопичується кілька вірулентних рас збудника, здатних подолати стійкість. Епіфітотія припиняється під впливом агротехнічних заходів, при правильному застосуванні засобів захисту рослин, як проти самого збудника, так і проти його переносників.

Будь-яка епіфітотія має три стадії: подготовітельную- власне епіфітотію- загасаючу. В першу відбувається накопичення інфекційного початку. Вона може тривати досить довго при хворобах моноциклическими характеру - кілька років. У другу стадію спостерігається масове ураження рослин, часто закінчується їх загибеллю. На заключній стадії інтенсивність розвитку хвороби поступово знижується, що обумовлено або біологічними особливостями патогена, або захисними заходами.

У процесі сільськогосподарського виробництва найчастіше виникає епіфітотійного ситуація при монокультурі, посилення мінерального живлення, виведення продуктивних рослин з хорошими смаковими якостями, але нестійкими до захворювань і т.д.

Найбільш раціонально для запобігання епіфітотій використовувати агротехнічні прийоми. Вони включають наступне:

• регулювання умов вирощування рослин таким чином, щоб вони стали несприятливі для патогена (змінити температуру або вологість повітря, кислотність субстрату, використовувати захисні сітки і мульчують плівку тощо.)-
• ліквідація умов, які сприяють масовому зараженню рослин (знищити ор- організми-переносники інфекції, підсушити рослини, і, тим самим, створення умов, що перешкоджають пересуванню зооспор, конідій та ін.)-
• підвищення імунітету рослин за рахунок застосування імуномодуляторів-
• використання всього комплексу засобів захисту рослин для придушення спалаху розмноження патогенів-
• створення умов для відновлення вегетативної маси рослин за рахунок додаткових підгодівлі, використання регуляторів росту, регулювання поливних норм, досвечивание і т.д.-
• видалення уражених рослин і рослинних залишків, які могли б стати джерелом нових епіфітотій-
• застосування лікуючих препаратів для боротьби з прихованою формою захворювань-
• активізація діяльності природних регуляторів (збільшення біорізноманіття всередині агробіоценозу). Наприклад, при укоріненні живців застосування штамів Pseudomonas fluorescens (163 і АР 33) і P. aureofaciens призводить до різких змін грунтового біоценозу в ризосфері живців, зниження чисельності кореневих паразитичних нематод, грибів і бактерій. Чисельність корисної мікробіоти (актиноміцетів, тріходерми і нематод-мікробофагов, хижих безхребетних і ін.) Навпроти збільшується в 2-5 разів.

Для запобігання розвитку епіфітотій особливу увагу треба приділяти чистоті посівного і посадкового матеріалу від фітопатогенів, вирощувати стійкі сорти і гібриди. Існує думка, що до 50 хвороб рослин поновлюються в результаті передачі патогенів насінням.

спеціалізація патогенів

Кожен патоген пристосувався паразитувати на певних видах, сортах і в найбільш підходящі для нього фази розвитку рослин. Деякі патогени для свого існування вибирають конкретні рослинні органи і тканини. У зв`язку з такою «розбірливість» в живильному субстраті прийнято виділяти кілька типів спеціалізації:

1. філогенетична спеціалізація - проявляється в пристосованості патогенів до харчування на рослинах певного сімейства, роду, виду і навіть сорти. Шірокоспеціалізірованние патогени, або полифаги, паразитують на рослинах різних родин або всередині одного сімейства на різних родах. Наприклад, збудник сірої гнилі - Botrytis cinerea вражає огірок, капусту, моркву і багато інших культур. До вузькоспеціалізованим збудників хвороб, або монофагов, що вражає рослини одного роду або виду, відноситься бактерія-збудник некрозу серцевини стебла томата Pseudomonas corrugata, що вражає томат.

Патогени одного виду поділяються на ще більш спеціалізовані форми, що розрізняються тільки по здатності паразитувати на певних сортах рослини-господаря, - такі форми називають фізіологічними расами.

2. Онтогенетическая, або віково-фізіологічна, спеціалізація визначає здатність патогена вражати рослини, що знаходяться в певній фазі свого розвитку.

3. Органотропність або тканинна спеціалізація характеризується приуроченностью патогенів до певних органів і тканин рослини. Для ілюстрації тканинної спеціалізації можна привести приклад збудників справжніх борошнистих рос, що харчуються в основному в тканинах епідермісу.

Нерідко виникають ситуації, коли одне захворювання робить більш сприйнятливим рослина до поразки іншим зв`язаним захворюванням.

Досить часто рослина буває уражено одночасно не одним видом, а декількома видами патогенів, тобто має місце змішана інфекція. Такі інфекції найчастіше розвиваються незалежно один від одного, а в деяких випадках спостерігається ослаблення симптомів одного з захворювань.

Відомо, що не всі зміни є наслідком захворювання, з іншого боку не всяка хвороба викликає симптоми, доказом чого є безсимптомні форми вирозов і мікозів.

Захворювання рослин прийнято ділити на дві групи: інфекційні і неінфекційні. Інфекційні, або паразитарні, хвороби викликані патогенними мікроорганізмами, основна ознака цих хвороб - заразність, тобто здатність передаватися від однієї рослини до іншої. Збудниками, або патогенами, хвороб можуть бути гриби, бактерії, віруси, віроїди, фітоплазми, актиноміцети, найпростіші (Protozoa) І нематоди, які розвиваються всередині рослини-господаря. Неінфекційні захворювання, або порушення є результатом впливу несприятливих умов навколишнього середовища або порушення розвитку органів або всього рослини в цілому.

Патологічний процес проявляється в фізіолого-біохімічних і пов`язаних з ними морфологічних змінах, які викликані дією як патогена, так і рослини-господаря. Аномалії зовнішнього вигляду рослин (симптоми), характерні для того чи іншого захворювання, з`являються не відразу, а в період формування змін. Вони виражаються в порушенні росту всієї рослини або окремих його частин, в викривленні окремих органів, появі пухлин, наростів, некрозів (епідермісу, паренхіми, флоеми і т.п.). А на перших етапах в хворому рослині відбуваються біохімічні і фізіологічні зміни (порушення водного режиму, фотосинтезу, дихання, вуглеводного та азотного обмінів), наслідки яких тільки на певній стадії стають помітними. Тому слід розрізняти первинні ознаки (пов`язані з порушенням функціонування клітин і тканин) і вторинні - видимі.

Порушення обміну речовин, що відбувається в хворому рослині, залежить від інтенсивності впливу патогенних факторів, від функціонального стану організму і зовнішніх умов. У зв`язку з цим розрізняють симптоми типові і нетипові. Типові симптоми проявляються на основному рослині-хазяїні, що не має стійкості до захворювання і при нормальному перебігу хвороби. Нетипові симптоми з`являються на рослинах, що володіють видо- і сортоспеціфіческой стійкістю, на другорядних рослинах-господарях, а також в результаті синергізму при одночасному розвитку кількох інфекцій. Характер розвитку захворювання залежить від умов вирощування рослин. Тому для правильної діагностики захворювання розглядають не тільки окремі симптоми, але і характер взаємин в системі «патоген - господар - навколишнє середовище».

Якщо умови складаються на користь патогена, який проник в тканини рослини, починає розвиватися захворювання. Часовий інтервал від зараження (проникнення патогена в рослину) до прояву перших симптомів, називають інкубаційним періодом. Тривалість його залежить від біологічних особливостей збудника, ступеня сприйнятливості рослини і умов навколишнього середовища. Чим коротший інкубаційний період, тим вище швидкість поширення захворювання, тому що по його завершенні рослина стає джерелом інфекції. Винятками є випадки передачі збудника з соком. У цьому варіанті заражене рослина стає джерелом інфекції раніше: ще в період латентного перебігу захворювання.

Після закінчення інкубаційного періоду починається новий етап патологічного процесу, який характеризується проявом ознак ураження, або симптомів.