Epidemiologia chorób roślin

Prezentacja na temat: "Epidemiologia chorób roślin"— Zapis prezentacji:

1 Epidemiologia chorób roślin
Tytuł wykładu Wykład 9 Epidemiologia chorób roślin Dr hab. Krzysztof Matkowski Program unowocześniania kształcenia w SGGW dla zapewnienia konkurencyjności oraz wysokiej kompetencji absolwentów

2 Epidemiologia – wiadomości wstępne
Epidemia (z gr. epi – nawiedzający + demos – ludzi– masowe ) występowanie choroby roślin na dużym obszarze (na dużej liczbie osobników w określonym czasie i na określonym terenie). Epidemiologia – nauka zajmująca się warunkami i sposobami powstawania epidemii chorób roślin i ich rozprzestrzeniania się Choroby roślin mogą występować na polu w sposób rozproszony na pojedynczych roślinach, w niewielkich grupach, tzw. ogniskach epidemicznych (ang. outbreak) lub też na bardzo dużej liczbie roślin. Stają się one ważne gospodarczo wtedy, kiedy ogarniają większą liczbę roślin osiągając rozmiary epidemii. Mówi się wtedy o epidemii lub epifitozie danej choroby. W fitopatologii termin epidemia (z gr. epi – nawiedzający + demos – ludzi) jest częściej stosowany niż bardziej odpowiedni dla chorób roślin termin epifitoza (gr. epí - nawiedzający + phytón - roślina + nósos - choroba). Reasumując epidemia to występowanie w określonym czasie i na określonym terenie przypadków zachorowań w liczbie większej niż oczekiwana. Ułatwia to układ sprzyjających warunków dla rozwoju wywołującego chorobę patogenu. Poznawaniem przebiegu i zmian ilościowych choroby w populacji roślin zajmuje się epidemiologia. Jest to nauka pozwalająca poznać dynamiką rozwoju patogenów na dużej przestrzeni i w czasie. Epidemiolodzy badają również warunki powstawania masowych zjawisk chorobowych i mechanizmy ich rozszerzania się. Chwościk buraka (Cercospora beticola) - choroba występująca epidemicznie w Polsce ostatnich latach 2

3 Elementy epidemii Epidemia rozwija się w następstwie zakłócenia równowagi oddziałujących na siebie czynników Czynniki od których zależy przebieg epidemii: - Gospodarz - Patogen - Środowisko - Czas Czworościan chorobowy (wg. Agrios 2004, 5 wydanie) czas Epidemia rozwija się w następstwie zakłócenia równowagi oddziałujących na siebie czynników: patogenu, rośliny, środowiska oraz czasu narastania epidemii. Przedstawić to można na modelu czworościanu chorobowego, który daje wyobrażenie o zależności rozwoju choroby od jej elementów składowych. Wielkość epidemii zależy głównie od podatności i liczebności żywiciela, patogeniczności i liczebności patogenu, warunków środowiska nieożywionego i ożywionego oraz od czasu trwania epidemii. Środowisko oddziałuje zarówno na roślinę, jak i na czynnik chorobotwórczy. Na fotografii antraknoza łubinu. Epidemie tej choroby pojawiają się od lat dziewięćdziesiątych ubiegłego stulecia. Występowaniu choroby sprzyja uprawa odmian podatnych, zwiększenie areału uprawy łubinu oraz korzystne dla rozwoju Colletotrichum gleosporioides warunki pogody. środowisko Rozmiar choroby patogen gospodarz (roślina) Antraknoza łubinu (Colletotrichum gleosporioides)

4 Gospodarz (roślina) Obecności gatunków lub odmian roślin podatnych na zachorowanie Jednolitość genetyczna upraw, poziom odporności Rodzaj uprawy: jednoroczne, wieloletnie Wiek i faza rozwojowa rośliny - Obszar uprawy Rośliny uprawne mają duży wpływ na przebieg epidemii. Podczas uprawy na wielu polach roślin podatnych, epidemia rozwijać się będzie bardzo szybko i bez przeszkód, osiągając znaczne rozmiary. Korzystne warunki dla rozwoju epidemii stwarza uprawa roślin na dużych obszarach, przy jednoczesnej jednorodności genetycznej roślin. Szczególnie podatne na choroby są monokultury zbożowe. Obecnie prowadzone są prace hodowlane nad odmianami odpornymi lub tolerancyjnymi na porażenie przez grzyby patogeniczne. Podatność roślin bardzo zmienia się wraz z wiekiem. Niektóre patogeny mogą zakażać rośliny tylko w określonej fazie rozwojowej, np. w fazie siewki lub podczas kwitnienia roślin. Najbardziej wrażliwe na infekcję są rośliny młode. Poza pewnymi wyjątkami, epidemie chorób roślin nieco inaczej przebiegają u roślin jednorocznych i u wieloletnich. Epidemie chorób roślin jednorocznych mają na ogół bardziej gwałtowny przebieg, szybciej narastają i szybciej osiągają swoje maksimum. Wiążę się to z biologia rozwoju a w szczególności z morfologia tych roślin. Gatunki jednoroczne to rośliny zielne, w których patogen łatwiej znajduje większą liczbę dostępnych dróg infekcji. Ze względu na ograniczony czas życia żywiciela w fazie wegetacji organizmy patogeniczne przystosowały swój cykl rozwoju do krótkiego cyklu życia rośliny. Niektóre rośliny mogą być żywicielami pośrednimi. Bez ich udziału nie tylko nie dochodzi do rozwoju choroby, ale również tempo szerzenia choroby może być ograniczone. Przykładem silnego powiązania roślin żywicieli jest rdza źdźbłowa zbóż i traw. Obecność berberysów w pobliżu upraw pszenicy jest warunkiem niezbędnym do wybuchu epidemii tej rdzy. Puccinia graminis - stadium ecjalne na berberysie i telia na źdźble pszenicy 4

5 Patogen - Infekcyjność i patogeniczność - Potencjał reprodukcyjny
- Sposób rozmnażania - Miejsce tworzenia inokulum - Sposób rozprzestrzeniania - Łańcuchy zarazkowe - Źródła infekcji (pierwotne i wtórne) Ważnymi czynnikami rozwoju epidemii są infekcyjność i patogeniczność patogenu. Im wyższa infekcyjność, tym większa część zarodników grzyba, komórek bakterii lub cząstek wirusa stykających się z powierzchnią żywiciela dokona zakażenia. Zwiększa się wtedy liczba miejsc infekcji, a więc większe są rozmiary epidemii. Wyższa patogeniczność (zdolność do szybszego opanowywania tkanek rośliny oraz bardziej intensywne zarodnikowanie) decyduje o tym, że jednorazowo wytwarza się więcej inokulum, a więc w sezonie wegetacyjnym jest więcej infekcji wtórnych, a tym samym porażonych roślin. Duże znaczenie w rozwoju epidemii ma rozmieszczenie źródeł pierwotnej infekcji u roślin. Z reguły silniej uszkadzane są osobniki rosnące w sąsiedztwie źródeł infekcji. Porażone w ten sposób rośliny stają się później, w sezonie wegetacyjnym, źródłem infekcji wtórnych dla roślin rosnących obok nich. Czas od infekcji do wytworzenia nowego inokulum zdolnego do zakażania nazywa się cyklem chorobowym. Długość tego cyklu chorobowego jest cechą charakterystyczną dla poszczególnych patogenów. Dla szybkości rozwoju epidemii i jej rozmiarów ważna jest nie tylko długość cyklu chorobowego, ale i ilość jednorazowo tworzącego się inokulum – potencjału infekcyjnego. Istotny jest sposób rozmnażania organizmu chorobotwórczego. Ustilago nuda - przyczyna głowni pylącej jęczmienia, czy też Pyrenophora graminea powodująca pasiastość liści jęczmienia, rozwijają się na roślinach - żywicielach w jednym roku, zakażając materiał siewny, po czym ich dalszy rozwój jest możliwy dopiero po wysianiu ziarniaków w roku następnym. W ten sposób powstają łańcuchy zarazkowe nieciągłe. Głownia pyląca jęczmienia (Ustilago nuda) 5

6 Patogen Źródła infekcji pierwotnej:
- Wegetatywne, pasożytnicze formy rozwojowe patogenów - Saprotroficzne żyjące formy patogenów Przetrwalnikowe formy patogenów Patogeny zimujące w ciałach wektorów Źródłami infekcji pierwotnej mogą być wegetatywne, pasożytnicze formy rozwojowe patogenów przeżywające okres zimy w roślinach wieloletnich, zimotrwałych lub też w częściach roślin przeznaczonych do rozmnażania. Mogą to być również saprotroficznie żyjące formy patogenów przeżywające okres przerwy w wegetacji roślin w szczątkach roślin pozostających po zbiorze na polu lub w glebie. Niektóre grzyby mają zdolność do tworzenia organów przetrwalnikowych, specjalnie przystosowanych do przeżywania okresu przerwy w wegetacji roślin. Są to sklerocja (Rhizoctonia solani, Sclerotinia sclerotiorum, Botrytis cinerea), chlamydospory (Fusarium oxysporum), ryzomorfy (Armillaria spp.), zarodniki przetrwalnikowe, oospory, zygospory, owocniki stadium workowego, czy też, u brunatnej zgnilizny drzew ziarnowych i pestkowych - mumie oraz pseudosklerocja. Źródłem infekcji pierwotnej mogą być też formy patogenów (wirusy i fitoplazmy), przeżywające okres przerwy w wegetacji roślin w ciele owadów, głównie mszyc. Ryzomorfy Armillaria mellea Sklerocja Sclerotinia sclerotiorum 6

7 Środowisko Czynniki naturalne:
- Woda, wilgotność powietrza, rosa, mgła - Temperatura - Wiatr, prądy powietrza - Odczyn gleby - Zasobność gleby w składniki pokarmowe - Obecność wektorów wirusów i fitoplazm Czynniki związane z działalnością człowieka Środowisko oddziałuje zarówno na roślinę, jak i czynnik chorobotwórczy. Może sprzyjać jego rozwojowi lub go ograniczać. Jednym z podstawowych czynników środowiska jest zawartość wody w glebie. Przy braku wody rośliny tracą turgor i więdną, a przy nadmiarze system korzeniowy gnije. Wysoka jej zawartość sprzyja infekcji roślin przez organizmy grzybopodobne i grzyby: Plasmodiophora brassicae, Synchytrium endobioticum i Fusarium oxysporum oraz bakterię Pectobacterium carotovorum. Z kolei przy stosunkowo niskiej jej zawartości dobrze rozwijają się promieniowce z rodzaju Streptomyces, Ustilago avenae i Tilletia caries. Wilgotność powietrza również ma duże znaczenie. Wysoka wilgotność wzmaga podatność roślin na infekcją, ponieważ szparki na liściach są szerzej otwarte. Ponadto wysoka wilgotność sprzyja kiełkowaniu zarodników Taphrina deformans, Monilinia laxa, Colletotrichum lindemuthianum, Albugo candida i mączniaków rzekomych oraz rozwojowi bakterii patogenicznych dla roślin. Z kolei mączniaki prawdziwe dobrze rozwijają się przy suchej i ciepłej pogodzie. Temperatura powietrza ma również istotny wpływ na rozwój roślin i patogenów. Phytophthora infestans (przyczyna zarazy ziemniaka) rozwija się dobrze w niższych temperaturach (12-15 oC), z kolei Puccinia graminis wymaga wyższej temperatury, stąd objawy rdzy źdźbłowej zbóż i traw widzimy głównie latem. Niska kwasowość gleby sprzyja infekcji roślin przez Plasmodiophora brassicae (pH 5,7), Rhizoctonia solani i Fusarium oxysporum, a wyższa uszkodzeniu bulw przez Streptomyces scabies (pH 7,8). Rośliny wykazujące objawy niedoboru pierwiastków w glebie są bardziej podatne na infekcję przez grzyby patogeniczne. Z kolei rośliny przenawożenie azotem są bardziej wrażliwe na porażenie przez Fusarium spp. Odpowiednio dobrane nawożenie mineralne sprzyja rozwojowi roślin i jednocześnie chroni je przed czynnikami chorobotwórczymi. Na przykład nawożenie magnezem ogranicza porażenie liście buraka przez Cercospora beticola (chwościk buraka). Wiatr osusza liście z kropli deszczu, co zmniejsza wilgotność w łanie, a tym samym zabezpiecza je przed infekcją przez czynniki chorobotwórcze. Człowieka zmienia w znacznym stopniu środowisko roślin uprawnych. Już sam fakt ich uprawy jest czynnikiem sprzyjającym występowaniu epidemii chorób roślin. Obecność kropli wody jest niezbędna dla zakażenia rośliny przez większość grzybów patogenicznych 7

8 Człowiek Człowiek wpływa na przebieg epidemii poprzez:
sprzedaż lub rozprzestrzenianie zakażonego materiału roślinnego prace pielęgnacyjne sprzyjające rozprzestrzenianiu czynników chorobotwórczych zakaźnych oraz sprzyjające powstawaniu zranień faworyzowanie patogenu poprzez uprawy jednogatunkowe zmiany warunków środowiska introdukcje patogenów wraz z aklimatyzacją nowych gatunków roślin uprawnych Tempo szerzenia chorób zależy od działalności człowieka. Rozwój epidemii może nastąpić dzięki sprzedaży porażonego materiału roślinnego, pracom pielęgnacyjnym ułatwiającym zakażenia (np. cięcie drzew, uszczykiwanie (redukcja) kwiatostanów). Dzięki zabiegom uprawy roli możliwe jest przemieszczanie się cząstek propagacyjnych grzybów i bakterii. Człowiek faworyzuje patogeny przez masowość nasadzeń jednogatunkowych, tworzenie szkółek, nagromadzanie w jednym miejscu nasion, sadzonek itp. Zmiana warunków środowiska powodowana przez człowieka często sprzyja powstawaniu epidemii. Na skutek nadmiernego nawożenia, źle wykonanych melioracji, deszczowania, uprawy monokultur, upraw pod osłonami, uszkodzenia mechanicznego podczas zbioru dochodzi do silnego porażenia materiału roślinnego przez różne organizmy chorobotwórcze. Duże znaczenie ma też introdukcja patogenów wraz z aklimatyzacją nowych gatunków roślin uprawnych (szarłat krwisty, miskantus). 8

9 Sposób przenoszenia czynników chorobotwórczych
Czynnik chorobotwórczy może przenieść się bezpośrednio z pokolenia na pokolenie przez zakażone nasiona lub organy wegetatywne Fusarium culmorum przenoszone z ziarniakami kukurydzy Sposoby przenoszenia: Anemochoria – przez wiatr Hydrochoria- przez wodę Zoochoria- przez zwierzęta Antropochoria- przez człowieka Czynniki chorobotwórcze mogą być przenoszone w różny sposób i na różną odległość. Biotyczne czynniki chorobotwórcze przenoszą się bezpośrednio na potomstwo roślin z nasionami lub z organami służącymi do rozmnażania wegetatywnego. Natomiast z rośliny na roślinę w sposób pośredni za pomocą wody, prądów powietrza, zwierząt i człowieka. Porażone nasiona i organy wegetatywne stają się w roku następnym ważnym źródłem infekcji pierwotnej. Z nasionami przenoszą się głównie głownie zbóż, Septoria apiicola, Colletotrichum lindemuthianum, Psedomonas syringae pv. phaseolicola. Z organami wegetatywnymi oprócz grzybów i bakterii powszechnie przenoszone są też wirusy. Przenoszenie przez prądy powietrza odgrywa ogromną rolę w epidemiologii chorób roślin. Urediniospory rdzy mogą być przenoszone na odległość nawet kilku tysięcy kilometrów. Unoszone przez prądy wstępujące zarodniki docierają na wysokość kilku tysięcy metrów nad powierzchnią ziemi. Do grzybów przenoszonych przez prądy powietrza należą także mączniaki prawdziwe i rzekome, głownie zbóż i huby drzew oraz bakteria Erwinia amylovora. Bardzo duże znaczenie w przenoszeniu grzybów odgrywają deszcze. Ulewne deszcze rozprzestrzeniają zarodniki grzybów glebowych, pasożytów okolicznościowych żyjących głównie w powierzchniowej warstwie gleby (Fusarium spp., Verticillium spp.). Z przepływającą wodą mogą przenosić się zarodnie przetrwalnikowe Synchytrium endobioticum oraz zarodniki przetrwalnikowe Plasmodiophora brassicae. Zarodniki grzybów z rodzaju Phytophthora przenoszą się na znaczną odległość z wodą płynącą drenami. Na polu krople deszczu uderzając w skupienia zarodników na porażonych roślinach rozpryskują się na drobniejsze krople porywając zarodniki. Drobne krople z zarodnikami mogą być przenoszone przez wiatr na znaczne odległości, np. Venturia inaequalis. Na ogół dla rozwoju epidemii chorób wywoływanych przez grzyby i bakterie bardziej sprzyjają częste a mniej intensywne opady. Intensywne deszcze mogą bowiem spłukiwać zarodniki z powierzchni liści. Ze zwierząt największą rolę odgrywają owady, które przenoszą wirusy (mszyce), fitoplazmy (skoczki) i bakterie, a w mniejszym grzyby. Owady o aparacie gębowym kłująco-ssącym są nie tylko wektorami wirusów ale również źródłem infekcji na rok następny. Bakteria Erwinia amylovora przenoszona jest na kwiaty przez owady oblatujące kwiaty. Ogłodki (Scolytus spp.) przenoszą zarodniki Ophiostoma ulmi, powodującego naczyniową holenderską chorobę wiązu. Patogeny mogą być też przenoszone przez ptaki. Jemiołuszka przenosi nasiona jemioły, a inne ptaki przenoszą bakterię powodująca zarazę ogniową. Przenoszenie patogenów przez człowieka wiąże się z działalnością gospodarczą. Wymiana produktów rolnych stanowi jedną z najważniejszych dróg przenoszenia patogenów na nieograniczony dystans. Na przykład z Europy do Ameryki przeniesiono grzyba Cronartium ribicola (rdza wejmutki i porzeczki).Na krótkie odległości człowiek przenosi patogeny podczas prac pielęgnacyjnych. Sklerocja Rhizoctonia solani na bulwach ziemniaka 9

10 Test sprawdzający 2. Elementy epidemii: człowiek i roślina
roślina, patogen, środowisko i czas roślina i patogen wektory, roślina, czas i człowiek 1. Epidemiologia to nauka zajmująca się: środowiskiem rolniczym czynnikami chorobotwórczymi biologią grzybów warunkami i sposobami powstawania epifitoz 4. Anemochoria to: inaczej chemotaksja rozprzestrzenianie przez wiatr wnikanie patogenów przez szparki, hydatody i zranienia zakażanie przez powietrze 3. Epidemii mączniaków prawdziwych sprzyjają różnorodność genetyczna niskie temperatury intensywne deszcze niezbyt intensywne opady Prawidłowe odpowiedzi: 1 d, 2b, 3d, 4b 10

11 Przebieg epidemii Etapy epidemii: Wybuch epidemii (początek)
Nasilanie się epidemii aż do osiągnięcia maksimum - Wygasanie epidemii W przebiegu epidemii chorób roślin rozróżniamy trzy etapy: wybuch epidemii, okres maksymalnego nasilenia i wygasanie epidemii. Cykle te mogą obejmować jeden okres wegetacyjny lub okres wieloletni. Wybuch (początek) epidemii, to moment, w którym liczba chorych osobników stanowi niewielki procent danego skupienia roślin. W miarę rozwoju choroby jej nasilenie wzrasta, aż do osiągnięcia maksimum (punkt kulminacyjny, szczyt epidemii). Kulminacja może mieć jeden, dwa a nawet więcej szczytów. Jedną kulminację mają przeważnie choroby, które porażają jeden organ rośliny np. liście. Gdy dochodzi do porażenia innych organów np. owoców mówimy o drugim szczycie kulminacyjnym. Wygasanie epidemii może zależeć od człowieka (zbiór roślin, zabiegi agrotechniczne i chemiczne, wprowadzenie nowych odmian). Może też ona wygasać w naturalny sposób dzięki zmianom pór roku, spadkowi patogeniczności sprawcy choroby, oporowi środowiska (grzyby antagonistyczne w stosunku do patogenów) oraz przetrzebieniu gospodarza – podatniejsze osobniki zamierają. Epidemicznie występująca w Polsce rdza brunatna pszenicy (Puccinia recondita) 11

12 Podział epidemii (w zależności od tempa rozwoju choroby)
Epidemie gwałtowne, wybuchowe Epidemie przewlekłe, chroniczne (narastające stopniowo) Epidemie chorób roślin mogą różnić się przebiegiem w jednym okresie wegetacyjnym lub w kilku. Mogą też mieć jeden szczyt kulminacyjny, dwa lub nawet więcej. Jedną kulminację mają przeważnie choroby, które porażają jeden organ rośliny np. liście. Gdy dochodzi do porażenia innych organów np. owoców mówimy o drugim szczycie kulminacyjnym. Z epidemiami gwałtownymi spotykamy się głównie w przypadku mączniaków rzekomych, rdzy, zarazy ziemniaka, parcha jabłoni oraz większości chorób bakteryjnych. Choroby te na polu rozwijają się bardzo szybko, gwałtownie. W tym rodzaju epidemii występuje charakterystyczne zjawisko łańcucha infekcyjnego, którego przerwanie może nastąpić pod wpływem zmiany warunków atmosferycznych, np. letniej suszy lub radykalnych chemicznych zabiegów ochronnych. Epidemie przewlekłe, chroniczne narastają stopniowo. Powodują je głównie grzyby żyjące w glebie np. Fusarium oxysporum, Phytophthora cryptogea czy Helminthosporium solani, wirusy i fitoplazmy oraz grzyby wolniej się rozprzestrzeniające, u których nie występuje łańcuch infekcyjny, lecz tylko raz w okresie wegetacyjnym dochodzi do zakażenia roślin, np. Taphrina deformans (kędzierzawość liści brzoskwini), Taphrina pruni (torbiel śliw), Claviceps purpurea (sporysz) i niektóre bakterie powodujące więdnięcia roślin. Kędzierzawość liści brzoskwini (Taphrina deformans ) Zaraza ziemniaka (Phytophthora infestans ) 12

13 Podział epidemii (krzywe przyrostu epidemii w czasie)
Charakteryzując epidemie chorób roślin można graficznie przedstawić ich przebiegu w czasie. Służą do tego celu krzywe przyrostu epidemii. Mogą one przebiegać różnie w zależności od patogeniczności czynników chorobotwórczych, tempa ich rozwoju, podatności roślin i warunków środowiska. Największe szkody gospodarcze powodują epidemie gwałtowne, wybuchowe. Epidemia gwałtowna na polu może rozwijać się bardzo szybko i w krótkim czasie osiągnąć maksymalne nasilenie. Jej szkodliwość zależy w dużej mierze od fazy rozwojowej rośliny, w której nasilenie choroby jest największe. Na przykład jeśli szczyt epidemii zarazy ziemniaka wystąpi przed głównym okresem tworzenia się bulw, to szkody w plonie będą bardzo duże. Przebieg tej epidemii ściśle wiąże się z szybkim rozmnażaniem się czynnika chorobotwórczego. Mniejsze straty plonu powoduje epidemia przewlekła, nazywana też chroniczną. Rozwijać się ona na polu powoli, a jej nasilenie wzrasta stopniowo przez cały okres wegetacji lub przez kilka okresów. 13

14 Podział epidemii (w zależności od odległości od źródła infekcji)
Endemia – to trwała epidemia lokalna, zlokalizowana, nie mająca tendencji do rozszerzania swojego zasięgu terytorialnego (jest skrajną postacią epidemii chronicznej) Pandemia – epidemia choroby o dużym zasięgu, z wyraźną tendencją do szybkiego rozszerzenia się na dalsze strefy, a nawet kontynenty (na cały dostępny dla patogenu obszar) W zależności od odległości od źródła infekcji mówimy o endemii lub pandemii. Endemia rozwija się w rejonie źródła infekcji. Wywoływana jest ona przez patogeny trudno rozprzestrzeniające się, które znalazły w określonym rejonie dogodne warunki dla swojego rozwoju, np. region uprawy szczególnie podatnych odmian (Helminthosporium solani na bulwach ziemniaka) albo rejon naturalnego występowania żywiciela pośredniego, np. wejmutki (żywiciela pośredniego rdza porzeczki i wejmutki). W przypadku pandemii, choroba zakaźna rozszerza się od źródła infekcji na dalsze tereny, gdzie uprawiana jest roślina żywicielska. Przykładem jest mączniak rzekomy tytoniu (Peronospora tabacina), który w latach rozszerzył się na wszystkie kraje europejskie uprawiające tytoń. Parch srebrzysty (Helminthosporium solani ) 14

15 Podział epidemii (w zależności od terminu występowania)
Epidemie wieloletnie Epidemie jednoroczne W zależności od liczby sezonów wegetacyjnych można wyróżnić epidemie jednoroczne i wieloletnie. Epidemie zakaźnych chorób roślin mają przeważnie roczny cykl - zaczynają się i kończą w ciągu jednego okresu wegetacyjnego. Przykładem epidemii jednorocznej są choroby: septorioza selera, chwościk buraka i parch jabłoni. Jednak epidemie te różnią się liczbą szczytów maksymalnego nasilenia choroby. U dwóch pierwszych chorób występuje tylko 1 szczyt, gdy dochodzi do maksymalnego porażenia liści, a u parcha jabłoni występują 2 szczyty kulminacyjne choroby, ponieważ najpierw uszkodzone zostają liście a później porażone zostają owoce. Przykładem epidemii wieloletnich mogą być: zaraza ziemniaka i mączniak prawdziwy jabłoni. Przy zarazie ziemniaka, porażone bulwy mogą być źródłem infekcji na rok następny, ponieważ mogą być użyte jako sadzeniaki lub też pozostawione na polu po zbiorze ziemniaków albo niezniszczone po wiosennym sortowaniu. Jeszcze większy wpływ na stan zdrowotnych roślin w roku następnym ma parch jabłoni. Źródłem choroby w nowym okresie wegetacyjnym są pąki porażone przez grzyb Podosphaera leucotricha. Im silniejsze jest porażenie liści i pąków w pierwszej połowie lata, tym więcej pąków ulega zakażeniu. Wieloletni cykl mączniaka prawdziwego jabłoni przerywają bardzo mroźne zimy, w niskiej temperaturze porażone paki jabłoni wymarzają. Objawy parcha jabłoni na owocach (Venturia inequalis) Objawy maczniaka prawdziwego jabłoni (Podosphaera leucotricha) 15

16 Podział epidemii Epidemie monocykliczne (1 cykl rozwojowy w ciągu roku) Epidemie policykliczne (wiele cykli w ciągu roku) Krzywa epidemii monocyklicznej Niektóre patogeny w ciągu roku przechodzą tylko jeden cykl rozwojowy. Epidemie wywoływane przez te patogeny nazywamy monocyklicznymi. Takimi patogenami są np. grzyby głowniowe (Ustilago nuda) i Pyrenphora graminea (pasiastość liści jęczmienia), patogeny glebowe wywołujące choroby naczyniowe i wiele innych. W przypadku tych grzybów inokulum pierwotne jest jedynym inokulum tworzącym się w ciągu całego okresu wegetacji. Następuje jednorazowe porażenie roślin. Większość patogenów powoduje w ciągu roku wielokrotne infekcje wtórne, a więc grzyby te przechodzą kilka lub wiele cykli rozwojowych - epidemie policykliczne. Typowi reprezentanci tej grupy to: mączniaki rzekome i prawdziwe, grzyby rdzawnikowe, liczne workowce i grzyby mitosporowe oraz wirusy, głównie przenoszone przez owady. Występuje to zarówno infekcja pierwotna (formy zimujące), jaki i wtórna (wielokrotne infekcje w sezonie wegetacyjnym, co prowadzi do narastania epidemii). W przypadku epidemii jednorocznych, rozwój i nasilenie choroby okresie wegetacyjnym nie zależy od warunków atmosferycznych i warunków rozwoju patogenu w poprzednim okresie wegetacyjnym, ale głównie od wrażliwości odmiany, dlatego krzywe gradientowe w kolejnych latach są podobne. Przy epidemiach wieloletnich nasilenie choroby w poprzednim roku ma duży wpływ na zdrowotność roślin, ponieważ zwiększona ilość źródeł infekcji (porażone bulwy, pączki liściowe i kwiatowe drzew) zostaje na rok następny. W kolejnych latach dochodzi do wzrostu nasilenia tych chorób, ponieważ inokulum w każdym kolejnym roku jest takie samo, jak było w końcu poprzedniego roku. Zapewnia to niewielki, ale stały przyrost epidemii w kolejnych latach i po odpowiednim czasie epidemii. W niektórych przypadkach epidemii wieloletnich, nowe inokulum wytwarza się dopiero w kilka lat po infekcji (jeden cykl chorobowy trwa kilka lat). Ten typ epidemii występuje najczęściej w przypadku różnych chorób drzew, gdzie patogeny zimują w porażonych gałęziach i pniakach. Krzywa epidemii policyklicznej 16

17 Podział epidemii cd. Brunatna zgnilizna owoców pestkowych
pestkowych (Monilinia laxa) Odmianą epidemii policyklicznej jest epidemia policykliczna bimodialna – 2 fazowa. Przykładem może byc epidemia brunatnej zgnilizny owoców pestkowych (Monilinia laxa). W pierwszej fazie dochodzi do silnego zamierania kwiatów, w późniejszym okresie owoców. 17

18 Ocena strat powodowanych przez czynniki chorobotwórcze
Mierniki poziomu rozwoju choroby: - Częstość występowania choroby - Nasilenie choroby - Poziom (ilość) inokulum obecnego na polu (pułapka wolumetryczna Burkard`a) - poziom plonu Aparat do oceny liczby zarodników w powietrzu. Jest używany np. do oceny zagrożenia upraw przez Leptosphaeria maculans w uprawach rzepaku (na fotografii obok objawy suchej zgnilizny rzepaku ) Do najczęściej stosowanych mierników rozmiarów epidemii należą: częstotliwość występowania choroby, nasilenie choroby, poziom (ilość) inokulum obecnego na polu i obniżka plonu. Częstość występowania choroby to liczba porażonych roślin, liści lub innych organów, na jednostce powierzchni uprawy lub procentowy udział uszkodzonych przez czynniki chorobotwórcze organizmów lub ich części. Stopień opanowania roślin przez patogeny określa się najczęściej na podstawie umownych skal, zazwyczaj powszechnie przyjętych przez instytucje naukowe. Niekiedy rozwój choroby jest nietypowy, bądź pojawiają się nowe czynniki chorobotwórcze, wtedy skale chorobowe są modyfikowane. Istotnym wskaźnikiem stanu zdrowotnego roślin jest wysokość plonu. Wpływ czynnika chorobotwórczego na rośliny przedstawiamy jako to różnicę między teoretycznym plonem rośliny zdrowej a rzeczywistym plonem rośliny chorej. Wskaźnik ten ma wady. Plon można zważyć dopiero po zbiorze, a teoretyczny plon z roślin zdrowych oceniany jest szacunkowo. 18

19 Ocena strat powodowanych przez czynniki chorobotwórcze
Skala porażenia liści buraka cukrowego przez C. beticola Graficzny obraz porażenia liści buraka cukrowego przez Cercospora beticola Stopień skali Procent uszkodzenia liścia Brak objawów, cała roślina zdrowa 1 1 – 5% 2 6 – 10% 3 11 – 15% 4 16 – 25% 5 26 – 50% 6 51 – 75% 7 76 – 90% 8 91 – 100% Podczas epidemii ważne jest określenie stopnia nasilenia choroby na polu. Wykorzystywane są do tego celu różnego typu umowne skale porażenia (najczęściej 1-5 lub 1-9), które graficznie lub opisowo obrazują powierzchnię uszkodzonych roślin, kwiatów, owoców, najczęściej jednak liści, których stan zdrowotny ma zasadnicze znaczenie dla uzyskania wysokiego plonu. Na slajdzie przedstawiono skalę pozwalającą ocenić stopień porażenia liści przez Cercospora beticola, powodującego chwościka buraka.

20 Ocena strat powodowanych przez czynniki chorobotwórcze
Wskaźnik (index) porażenia (Wp) Wp= ∑ (P x W) x 100 / N x K gdzie: ∑ (P x W) suma iloczynów liczby roślin porażonych w określonym stopniu P przez odpowiadającą im wartość stopnia porażenia W N – liczba ocenianych roślin K – najwyższy stopień skali Wskaźnik zasięgu epidemii – suma obszarów na których zaobserwowano rośliny z objawami chorobowymi / całkowita badana powierzchnia x 100 Obliczenie wskaźnika (indeksu) porażenia roślin na polu pozwala na porównanie stopnia uszkodzenia roślin na różnych plantacjach znajdujących się na terenie całego kraju lub kontynentu. Wskaźnik zasięgu epidemii określa terytorium, na którym występuje epidemia powodowana przez danego patogenu. 20

21 Sposoby ograniczania epidemii
Kontrolowanie rozwoju populacji patogenu poprzez: Kwarantannę Rejonizację upraw Wprowadzanie do uprawy odmian odpornych Wiedzę o działaniu stosowanych pestycydów Sygnalizacja terminów zabiegów Prognozowanie o zagrożeniu (programy komputerowe): EPIDEM (Alternaria solani) EPIDEMIC (Puccinia striiformis) EPIVEN (Venturia inequalis) BLITECAST (Phytophthora infestans) SPEC (Phoma lingam) Analiza poziomu zachorowań roślin wykonywana w wielu miejscach na powierzchni całego kraju pozwala na dokładna ocenę stanu fitosanitarnego gatunków o istotnym znaczeniu gospodarczym. Uzyskana wiedza w połączeniu z rozkładem przestrzennym uprawianych odmian, danymi meteorologicznymi pozwala na prognozowanie epidemicznego zagrożenia w przypadku wielu jednostek chorobowych. Umożliwia to stworzenie wczesnego systemu ostrzegania rolników przed zagrożeniem, pozwala na sygnalizacje terminów zabiegów chemicznych (przez radio, Internet, telefon komórkowy), co w znacznym stopniu przyczynia się do zahamowania rozwoju patogenów na plantacjach. Przykładem takiej sygnalizacji jest wysyłanie przez cukrownie informacji sms o potrzebie wykonania zabiegu fungicydowego przeciwko chwościkowi buraka. Również na stronach Państwowej Inspekcji Ochrony Roślin i Nasiennictwa (PIORiN) można znaleźć tego typu informacje ( Obecnie dostępne są liczne programy komputerowe, których zadaniem jest precyzyjna analiza wykonanych pomiarów i matematyczne powiązanie wpływu poszczególnych czynników na przebieg epidemii. Pierwszy taki model - EPIDEM został opracowany w 1969 roku w Stanach Zjednoczonych do modelowania epidemii alternariozy ziemniaka i pomidora powodowanych przez grzyb Alternaria alternata. Z czasem pojawiły się inne programy będące symulacyjnymi modelami rozwoju epidemii różnych chorób. Jednym z nich jest program EPIDEMIC, opracowany dla rdzy żółtej na zbożach. Duże znaczenia w sadownictwie ma program EPIVEN, znacznie ułatwiający ustalenie terminów zabiegów przeciwko parchowi jabłoni. W ostatnich latach powstały kolejne programy, ułatwiające zwalczanie zarazy ziemniaka (BLITECAST) i suchej zgnilizny kapustnych na rzepaku (SPEC). SPEC - System Prognozowania Epidemii Chorób działa w Polsce od września 2005 roku, obejmuje zasięgiem większość regionów intensywnej uprawy rzepaku. Składa się on z 10 pułapek umieszczonych na terenie całego. Pułapki Burkard’a wyłapują zarodniki workowe Leptosphaeria spp. Po analizie laboratoryjnej, dane dla poszczególnych regionów są umieszczane na stronach internetowych DuPont IGR PAN Dzięki tym informacjom rolnicy mogą we właściwych terminach wykonać zabiegi chemiczne przeciwko suchej zgniliźnie kapustnych. Inne ważne sposoby walki z patogenami, to wprowadzenie do uprawy nowych odmian odpornych na porażenie przez najgroźniejsze czynniki patogeniczne lub też odmian tolerancyjnych, których infekcja przez czynniki chorobotwórcze nie powoduje znacznych strat plonu. W przypadku chorób wirusowych przenoszonych przez mszyce stosowana jest też rejonizacja upraw ziemniaka. Wyznaczone zostały na terenie kraju 4 strefy (z dwoma podstrefami) zagrożenia wirozami. Pozwala to na uprawę ziemniaka na sadzeniaki w rejonach, gdzie istnieje najmniejsze ryzyko nalotu mszyc na młode plantacje ziemniaków. Istotna rolę w ograniczaniu epifitoz pełni Państwowa Inspekcja Ochrony Roślin i Nasiennictwa. Na mocy ustawy i porozumień międzynarodowych ustala zasady obrotu materiałem roślinnym w zasięgu krajowym i międzynarodowym. 21

22 Test sprawdzający 2. Sposoby zapobiegania epidemii:
ochrona herbicydowa kontrolowanie rozwoju patogena, prognozowanie rozwoju nawadnianie roślin wprowadzanie wektorów 1. Rodzaje epidemii: roczne i wieloletnie monocykliczne i policykliczne endemie i pandemie wszystkie odpowiedzi są właściwe 3. W epidemii bimodialnej następuje: uszkadzanie tkanek rośliny dwukrotnie w sezonie wegetacyjnym brak łańcucha zarazkowego wzrost plonu jednokrotna infekcja 4. Etapy przebiegu epidemii: infekcja, inkubacja, choroba właściwa infekcje zewnętrzne i wewnętrzne wybuch epidemii, nasilenie i wygasanie agresywność, patogeniczność Prawidłowe odpowiedzi: 1d, 2b, 3a, 4c 22

23 Zakończenie Koniec wykładu To już koniec wykładu. Dziękujemy.