Wirusy, fitoplazmy i bakterie właściwe chorobotwórcze dla roślin

Prezentacja na temat: "Wirusy, fitoplazmy i bakterie właściwe chorobotwórcze dla roślin"— Zapis prezentacji:

1 Wirusy, fitoplazmy i bakterie właściwe chorobotwórcze dla roślin
Tytuł wykładu Wykład 2 Wirusy, fitoplazmy i bakterie właściwe chorobotwórcze dla roślin Dr hab. Krzysztof Matkowski Program unowocześniania kształcenia w SGGW dla zapewnienia konkurencyjności oraz wysokiej kompetencji absolwentów

2 Wirusy i wiroidy – wiadomości wstępne
Wirusy nie są organizmami, jednak ze względu na możliwość namnażania zaliczane są do form ożywionych. Posiadają otoczkę (kapsyd) białkową lub lipoproteinową oraz kwas nukleinowy – przeważnie RNA Wiroidy są najmniejszymi czynnikami chorobotwórczymi roślin. Jest to sam kwas nukleinowy - jednołańcuchowy RNA Jeżeli uznamy, że podstawowym objawem życia jest zdolność przystosowywania się do zmian zachodzących w otoczeniu oraz możliwość powielania własnego materiału genetycznego to wirus jest formą ożywioną. Należy podkreślić, że rozmnażanie, a precyzyjniej powielanie wirusów jest niesamodzielne i odbywa się tylko i wyłącznie z pośrednictwem enzymów i organelli komórkowych rośliny - gospodarza. Wirusy nie posiadają własnego metabolizmu. Pochodzenie wirusów jest nieznane. Uważa się, że są to wtórnie uproszczone organizmy pasożytnicze ew. są to pozostałości pierwotnych, bardzo prostych organizmów; lub powstały w wyniku mutacji genomu organizmu, który później stał się ich gospodarzem, po tej mutacji komórki zaczęły wytwarzać wirusy. Są tez hipotezy, według których wirusy podobnie jak bakterie są symbiontami i ich rolą jest naprawa uszkodzonych komórek. Pojedynczą jednostkę wirusa nazywamy wirionem. Najczęściej oprócz kwasu nukleinowego wirusy posiadają kapsyd. Jest to białko zbudowane z podjednostek zwanych kapsomerami. Kwas nukleinowy wraz z kapsydem nazywamy nukleokapsydem. Niektóre wirusy mogą być otoczone dodatkową osłonką lipidową. Obecny w wirionie kwas nukleinowy niesie informację genetyczną niezbędną do replikacji oraz koduje białka strukturalne -kapsomery i ewentualnie enzymy (np. odwrotną transkryptazę). 2

3 Wnikanie wirusów Wirusy nogą być: izometryczne (25-30 nm)
pałeczkowate (15-30 nm x 300 nm) nitkowate ( dł nm) Wirusy wnikają do roślin biernie, przez zranienia, lub są wprowadzane przez wektory. Wirusy mają małe rozmiary. Zdecydowana większość przedostaje się przez filtry mikrobiologiczne zatrzymujące bakterie. Największym znanym wirusem jest mimiwirus, mający 400 nm - Acanthamoeba polyphaga mimivirus (APMV) . Jest większy od niektórych bakterii, nie jest chorobotwórczy dla roślin. Wirusy nie są zdolne do samodzielnego rozmnażania. W celu powielania własnych genów prowadzą proces namnażania, wykorzystując do tego metabolizm komórek. Wirusy mogą zakażać wszystkie typy organizmów, od zwierząt i roślin po bakterie i archeony. Określony rodzaj wirusa zawiera tylko jeden typ kwasu nukleinowego (DNA albo RNA), chociaż w trakcie rozwoju wewnątrz komórki dochodzi zwykle do syntezy drugiego rodzaju kwasu. Ze względu na pasożytnictwo komórkowe wirusy posiadają na swojej powierzchni białka, które pozwalają rozpoznać odpowiednie dla ich rozwoju komórki. Wirusy nie posiadają rybosomów. Poza komórką nie wykazują żadnego metabolizmu, nie są zdolne do wzrostu ani rozmnażania się. Można je krystalizować. Istotną cechą systematyczną jest zagadnienie symetrii wirionu. Wyróżnia się trzy jej rodzaje: symetrię kubiczną, która charakteryzuje się tym, że wirion ma kształt bryły foremnej; symetrię helikalną, obserwowaną u wirusów mających śrubowato zawinięty nukleokapsyd i symetrię złożoną, która opisuje wirusy nie dające się zaliczyć do dwóch poprzednich rodzajów symetrii. Kształt wirusa może mieć znaczenie diagnostyczne, formy te można obserwować w mikroskopie elektronowym. Jest to jeden ze sposobów identyfikacji.

4 Replikacja wirusów i przemieszczanie w roślinie
Wirusy przemieszczają się z komórki do komórki przez plasmodesmy. Na większe odległości przez wiązki przewodzące Wnikanie wirusa do rośliny Powielenie RNA Tworzenie otoczki białkowej Przemieszczanie Po wniknięciu wirusa, RNA oddziela się od otoczki białkowej i indukuje syntezę enzymów replikacyjnych. Transkrypcja i powielanie kwasu nukleinowego wirusa odbywa się głównie w jądrze. Kolejnym etapem jest translacja – odczytanie kodu genomu wirusa przez rybosomy i tworzenie polipeptydów a następnie kapsydu. Cały proces trwa około 10 godzin. Proces wnikania i replikację wirusa można podzielić na etapy: a)-Adsorpcja – proces przylegania wirusa do powierzchni komórki. Na powierzchni kapsydu znajduje się białko wiążące receptor, które łączy się ze specyficznym receptorem znajdujący się na powierzchni komórki, z czego wynika tropizm tkankowy wirusa. b)-Penetracja to proces wnikania wirusa do komórki. Może zachodzić jako: fuzja u wirusów, które są otoczone błoną lipidową zawierającą białko fuzyjne. Otoczka lipidowa wirusa zlewa się z błoną komórkową, dzięki czemu wirus wnika do wnętrza; wiropeksja zachodząca dzięki naturalnym mechanizmom komórki, wykorzystywanym do pobierania różnych substancji odżywczych i regulacyjnych; endocytoza - polega na bezpośrednim przejściu przez błonę komórki. Tego typy penetracja zachodzi w przypadku wirionów. c)-Odpłaszczenie wirusa polega na uwolnieniu materiału genetycznego wirusa. W przypadku fuzji i wiropeksji odpłaszczenie następuje już podczas wnikania d)-Produkcja białek wczesnych. Przed replikacją zdarza się, że potrzebne są białka niezbędne do przeprowadzenia tego procesu oraz białka odpowiedzialne za zmianę metabolizmu komórki. e)-Replikacja genomu zachodzi w różny sposób, zależnie od charakteru materiału genetycznego, może dojść także do integracji genomu wirusa z genomem gospodarza. f)-Produkcja białek późnych zachodzi z reguły na podstawie kodu genetycznego ze świeżo wyprodukowanych nowych genomów. Są to zwykle białka wchodzące w skład kapsydu, oraz białka umożliwiające prawidłowe złożenie wirionów. g)-Składanie wirionów to proces, w którym dochodzi do wytworzenia nukleokapsydów. h)- Uwalnianie wirionów z komórki następuje po ich złożeniu. Wirusy bezotoczkowe zazwyczaj uwalniają się po śmierci komórki, natomiast wirusy otoczkowe pączkują z powierzchni komórki. Znajdująca się u wirusów toczka lipidowa to zwykle pozyskany na tym etapie fragment błony komórkowej gospodarza. 4

5 Źródła infekcji Organy wegetatywne roślin, (bulwy, korzenie, kłącza)
Nasiona Rośliny wieloletnie Pasożyty, w tym organizmy grzybopodobne i rośliny nasienne Owady Nicienie Gleba (resztki zakażonych roślin) Wirusy zakażające rośliny uprawne bardzo często są przenoszone przez człowieka z organami wegetatywnymi służącymi do rozmnażania. Tylko kilka procent wirusów jest przenoszonych z nasionami. Wirusy mogą być przenoszone przez różne organizmy: bakterie, grzyby, nicienie i stawonogi (owady i pajęczaki). Ocenia się, że tą drogą jest przenoszonych ponad 70% wirusów roślinnych. Wektorem może być owad, którego narządy gębowe pozwalają na pobranie i przekazanie wirusa. Najlepiej przystosowane do transmisji wirusów są narządy kłująco-ssące pluskwiaków: mszyc i skoczków. Czasem przenoszenie wirusów przez stawonogi jest wyłącznie mechaniczne. W wielu przypadkach do zakażenia rośliny potrzebna jest ślina owada. W trakcie wysysania soku roślinnego przez mszyce wirusy dostają do aparatu ssąco-kłującego i są przenoszone do następnej rośliny. Takie przenoszenie jest określane przenoszeniem bez namnażania, a wirusy określane są mianem przenoszonych w sposób nietrwały. Niektóre wirusy nie są trawione w przewodzie pokarmowym, przedostają się przez ścianki jelita do układu krążenia i wraz w hemolimfą ponownie trafiają do gruczołów ślinowych, skąd są wprowadzane do komórek roślin w czasie kolejnego żerowania. W ten sposób przenoszenia określamy jako trwały, a wirusy nazywamy trwałymi. W innych przypadkach przenoszone przez stawonogi wirusy namnażają się w roślinie, jak i wektorze. Owad zachowuje zdolność ich przenoszenia przez całe życie. Mówimy wtedy o wirusach krążeniowo-rozmnożeniowych. 5

6 Objawy chorób wirusowych
Zmiany zabarwienia, mozaiki, bardzo często w formach regularnych Rozjaśnienie i otaśmienie nerwów Do najczęściej spotykanych objawów chorób wirusowych należą mozaiki. Są to nieregularne lub regularne zmiany w zabarwieniu zewnętrznych tkanek roślin. Jasnozielone lub żółte plamy na zielonym tle mogą niekiedy przybrać kształt pierścienia lub zarys liścia dębu. Do powszechnie spotykanych wiroz należą: Pstrość kwiatów tulipana – choroba roślin z rodziny liliowatych, wywoływana przez wirusa pstrości tulipana (TBV). Najpowszechniejsza z chorób wirusowych tulipanów. Opisana w XVI wieku w Holandii. Wektorami TBV są mszyce: mszyca brzoskwiniowa, ogórkowa, smugowa, burakowa i tulipanowa mniejsza. TBV powoduje mozaikę liści oraz plamy i smugi na płatkach kwiatów, widoczne szczególnie dobrze na ciemniejszych kwiatach. Choroba powoduje również ograniczenie wzrostu rośliny i słabsze wykształcenie cebul. Ospowatość śliwy, (szarka śliwy) jest powodowana przez wirus ospowatości śliwy (Plum pox virus PPV). Choroba powszechnie występująca na śliwach odmiany węgierka. Objawy pojawiają się na liściach w postaci żółtozielonych przebarwień w kształcie pierścieni i smug. Na zielonych, niedojrzałych owocach pojawiają się fioletowe plamy, które w miarę dojrzewania ciemnieją i zapadają się, powstają bruzdy. Miąższ w okolicach plam jest czerwony i kwaśny. Brunatnoczerwone plamy występują również na pestkach. Owoce przedwcześnie dojrzewają i opadają. Na drzewach niektórych odmian śliw powstają spękania kory na pędach i konarach. Wirus jest przenoszony przez mszyce: śliwowo-chmielowa, śliwowo-trzcinowa, oraz przez okulizację i szczepienia. Częstym źródłem infekcji są śliwy dziko rosnące. Liściozwój ziemniaka (Potato leaf roll virus PLRV) – wirus powoduje deformację liści ziemniaka, mozaikę i nekrozy. Wirus uszkadza rurki sitowe w roślinie, przez co liście przestają odprowadzać asymilaty do korzeni. Gromadzenie asymilatów w liściach powoduje pogrubienie blaszki liściowej oraz rynienkowate zwijanie się do góry. Choroba ta objawia się na górnych liściach rośliny. Wirus ten jest wirusem trwałym przenoszonym przez mszycę brzoskwiniową. Żółta karłowatość cebuli (Onion yellow dwarf virus).Wirus atakuje cebulę, czosnek, szalotkę, pory, żonkile, narcyzy i wiele chwastów. Największe szkody wyrządza na cebuli nasiennej. Najwyraźniejsze objawy to jasnożółte smugi na pędach kwiatostanowych oraz u podstawy liścia. Pędy kwiatowe są powyginane i skrócone a kwiatostany zniekształcone i nie wydają nasion. U podstawy porażonych liści zaobserwować można jasnozielone, z czasem żółknące smugi, sukcesywnie obejmujące swym zasięgiem pozostałe części blaszki. Liście są słabe, spłaszczone, pofałdowane i pozaginane ku dołowi. Ponieważ rośliny wciąż wytwarzają nowe liście szyjka cebul nie zasycha,. Pierwotnym źródłem infekcji jest zawirusowana cebula wysadkowa i dymka. W trakcie wegetacji wirus przenoszony jest w sposób nietrwały, przez wiele gatunków mszyc, a także mechanicznie podczas obcinania szczypioru. 6

7 Objawy chorób wirusowych
Zmiany w formie nekrotycznych pierścieni Deformacje liści. Skędzierzawienie liści ziemniaka i nitkowatość liści pomidora Na zawirusowanych tkankach mogą pojawić się nekrozy – lokalne zbrunatnienia tkanek. Może się pojawić silne skędzierzawienie lub redukcja tkanki liści.

8 Techniki wykrywania i identyfikacji wirusów
Test ELISA Test biologiczny Metody serologiczne Techniki oparte na analizie budowy kwasów nukleinowych Istotą testu biologicznego jest wywołanie na roślinie testowej reakcji typowej dla ocenianego rodzaju wirusa. Metoda polega na zakażaniu odpowiednio dobranych, wrażliwych gatunków roślin za pomocą soku pobranego z chorych roślin. Sok nanosi się na liście po uprzednim delikatnym skaleczeniu tkanki np. karborundem. Metoda jest czuła, wymaga jednak kłopotliwej uprawy licznych gatunków roślin testowych. Metody serologiczne, jako wygodniejsze, są obecnie powszechniej stosowane w diagnostyce chorób roślin. Oparte są na specyficznej reakcji przeciwciał z białkiem wirusa (antygenem) w warunkach in vitro. Przeciwciała uzyskujemy z krwi zwierzęcia (królika), któremu wcześniej wstrzyknięto wirus roślinny. Reakcje łączenia przeciwciała z antygenem nazywamy aglutynacją, a w przypadku zastosowania soku roślinnego oczyszczonego z fragmentów komórek – precypitacją. Widocznym efektem łączenia komponentów jest zmętnienie płynu. Ze względu na mała precyzję odczytu wyniku badania, obecnie stosuje się różnorodne modyfikacje metody serologicznej. Np. w metodzie odczynu immunofluorescencji bezpośredniej, do rozmazu komórek pobranych z zakażonej rośliny dodaje się komplementarne przeciwciała znakowane fluorochromem. Przeciwciała łączą się z antygenem, co stwierdza się na podstawie fluorescencji w mikroskopie fluorescencyjnym. Najpowszechniej stosowaną metodą jest test immunosorpcyjny ze związanym enzymem. Test ELISA. ELISA- (ang. Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay). Służy on do wykrycia określonych białek wirusa (lub innych białek, np. bakterii lub grzybów) w badanym materiale z użyciem przeciwciał skoniugowanych z odpowiednim enzymem. Po utworzeniu kompleksu immunologicznego-, czyli unieruchomieniu przeciwciała i dodaniu substratu dla enzymu związanego z przeciwciałem wytworzy się produkt, którego obecność świadczy o obecności określonego białka wirusowego. Na rysunku przedstawiono jeden wariantów testu Elisa – wariant bezpośredni DAS-ELISA. Antygen nakłada się na podłoże z obecnymi tam przeciwciałami (jeśli są komplementarne to zwiążą się z antygenem), następnie dodaje się przeciwciał skoniugowanych z enzymem. W ostatnim etapie dodaje się substrat, który jest rozkładany przez enzym i kolorymetrycznie mierzy zmianę barwy. Jeśli komponenty testu nie zostały dobrane właściwie, antygen niezwiązany trwale z przeciwciałem jest usuwany z płytki podczas płukania i do reakcji barwnej nie dochodzi. 8

9 Techniki identyfikacji wirusów - PCR
. Techniki identyfikacji wirusów - PCR PCR - łańcuchowa reakcja polimerazy – metoda powielania łańcuchów DNA. Elektroforetyczny rozdział fragmentów DNA Technika PCR składa się z wielokrotnie powtarzanego cyklu trzech etapów zachodzących w rożnych temperaturach. Pierwszym etapem jest rozplecenie podwójnej nici DNA (lub mRNA, jeśli stanowi matrycę). W wysokiej temperaturze - około 95 °C, DNA rozdziela się na dwa pojedyncze łańcuchy. Kolejny etap ten zachodzi w temperaturze niższej, pomiędzy 45-60 °C. Następuje wtedy ponowne tworzenie odcinków dwuniciowych, przy udziale wcześniej przygotowanych starterów - cząsteczek DNA komplementarnych do sekwencji DNA oskrzydlających odcinek mający ulec namnożeniu na matrycowej cząsteczce DNA. Ponieważ roztwory starterów są dodawane w nadmiarze w stosunku do matrycy, jest mało prawdopodobne, żeby na tym etapie, zamiast hybryd starter-matryca utworzyły się hybrydy połączonych się ze sobą dwóch nici matrycy. Na kolejnym 3 etapie zachodzi właściwa synteza DNA, tym samym powielanie pożądanego genu. Podwyższenie temperatury do około 72 °C powoduje utworzenie się na matrycy, z przyłączonymi do niej starterami, kompleksu z polimerazą DNA (enzymem odpornym na temperaturę), wskutek czego rozpoczyna się synteza nici komplementarnej do matrycy. Następnie cykl powtarza się i w kolejnym etapie jako matryca mogą służyć wszystkie zsyntetyzowane dotychczas cząsteczki. W ten sposób reakcja, dopóki substraty i enzym są w wystarczającej ilości, zachodzi coraz szybciej, powodując coraz większy przyrost kopii DNA. Metodę tą można zastosować do RNA, jednak wtedy wymagany jest dodatkowy etap polegający na przepisaniu RNA na DNA przez enzym odwrotną transkryptazę. 9

10 Ochrona przed chorobami wirusowymi
Rozmnażanie roślin zdrowych Hodowla in vitro Uprawa odmian odpornych Niszczenie źródeł infekcji (selekcja negatywna) Zwalczanie wektorów Zachowanie zasad higieny przy pracach pielęgnacyjnych Rejonizacja Odkażanie podłoża w uprawach pod osłonami Wykorzystanie zjawiska hypowirulencji Termoterapia – inaktywacja wirusów poprzez przetrzymywanie bulw kłączy, zrazów w podwyższonej temperaturze Chemioterapia - przetrzymywanie tkanek w roztworze azotanu kobaltu, jodek cynku lub dwuchromian potasu. Nie ma bezpośrednich metod zwalczania chorób powodowanych przez wirusy i wiroidy, dlatego ochronie roślin przed tymi czynnikami podstawowe znaczenie ma profilaktyka. Najważniejszym sposobem uniknięcia chorób wirusowych jest używanie zdrowego materiału rozmnożeniowego. W sprzyjających warunkach (sąsiedztwo źródeł infekcji obecność wektorów) może jednak dojść do zakażenia pierwotnie zdrowych roślin, dlatego bardzo ważna jest odpowiednia lokalizacja sadu czy plantacji, uwzględnieniem izolacji przestrzennej od starych, zaniedbanych lub niewłaściwie chronionych upraw oraz dziko rosnących drzew krzewów. Pewne ograniczenie występowania chorób wirusowych można osiągnąć również poprzez opryskiwanie roślin środkami chemicznymi przeciw szkodnikom przenoszącym wirusy między innymi mszycom. Termoterapia i chemioterapia stosowane są w ograniczonym zakresie, z reguły w placówkach doświadczalnych. Metody te dają lepsze wyniki jeśli są stosowane łącznie z hodowlą merystemów 10

11 Test sprawdzający 2. Antygen: To przeciwciało
Obce białko rozpoznawalnie przez swoiste przeciwciała Inaczej wirus Czynnik odporności roślin na choroby 1. Odpłaszczenie wirusa to: przenikanie wirusa przez ścianę komórkową pozbawienie wirusa otoczki białkowej inaczej replikacja RNA odbudowa otoczki białkowej 4. Test ELISA : to rodzaj testu serologicznego może być stosowany do identyfikacji bakterii wykonuje się stosując alkaliczną fosfatazę Wszystkie odpowiedzi są prawdziwe 3. Technika PCR jest możliwa do stosowania dzięki: swoistej budowie białek rozwojowi technik fotograficznych wiedzy o budowie zasad azotowych zastosowaniu termostabilnych enzymów Prawidłowe odpowiedzi: 1 c, 2b, 3b, 4c 11

12 Bakteriozy – choroby powodowane przez bakterie
Źródłem chorób bakteryjnych mogą być: Organy wegetatywne Rośliny wieloletnie, oziminy Resztki roślinne Nasiona Gleba Owady Bakterie mogą wnikać do roślin przez: Zranienia Naturalne otwory Organy nie pokryte kutykulą Bakterie są mikroorganizmami stosunkowo małymi. Wymiary typowej komórki bakterii pałeczkowatej wynoszą około 1 x 3 µm. Ze względu na kształt bakterie dzieli się na kuliste, pałeczkowate i spiralne. Różnorodność bakterii wyraża się również różnym składem chemicznym ich ściany komórkowej i cytoplazmy. Różnica ta ujawnia się w wyniku barwienia komórek bakterii metodą Grama. Wśród bakterii wyróżnia się również bakterie zdolne do przemieszczania się i bakterie nieruchliwe. Tylko przedstawiciele grupy Actinomycetes formują rozgałęzione strzępki przypominające strzępki grzybów. Oprocz bakterii własciwych spotykamy bakterie pozbawione sciany komórkowej,lub bakterie o ich staus klasyfikacyjny nie jest wyjasniony. Wg klucza opartego na cechach fenotypowych spośród patogenów roślin jedynym uznanym rodzajem wśród fitoplazm są Spiroplazma . Wg klucza opartego na analizie 16S rRNA rodzaj Spiroplazma znalazł się w typie Firmicutes w rzędzie Endoplasmatales natomiast rodzaj Mycoplazma (nieformalnie są tu ujęte fitoplazmy) w rzędzie Mycoplasmatales. Większość bakterii patogenicznych rozwija się głównie pasożytniczo wewnątrz rośliny gospodarza, posiadając niewielką zdolność przeżycia jako saprotrofy w martwych resztkach roślin lub w glebie. Do bakterii rozwijających się pasożytniczo wewnątrz rośliny należy np. Erwinia amylovora, czynnik sprawczy zarazy ogniowej wielu gatunków roślin z rodziny Rosaceae. Inne bakterie rozwijają się głównie poza żywą rośliną. Do nich należą np. Agrobacterium tumefaciens, czynnik sprawczy guzowatości korzeni, i Streptomyces scabies, wywołujący parcha zwykłego ziemniaka. Bakterie te są typowymi organizmami glebowymi. Bakterie mogą również przeżywać w nasionach, innych częściach roślin lub owadach glebowych. Bakterie związane z roślinami mogą utrzymywać się epifitycznie (na powierzchni roślin), w kwiatach, ranach i ich wydzielinach lub endofitycznie (wewnątrz porażonych komórek lub tkanek).

13 Objawy chorób bakteryjnych
Mokre zgnilizny Plamistości bakteryjne Plamistości bakteryjne są charakterystyczne, w pierwszym etapie są wodniste, później objawy te są niespecyficzne. Niekeidy wokół plam pojawia się pierścieniowe przejaśnienie tkanki. Mokre zgnilizny powstają w wyniku działania enzymów pektynolitycznych w obrębie mięsistych organów spichrzowych.

14 Objawy chorób bakteryjnych
Suche zgnilizny Tracheobakteriozy Tracheobakteriozy to choroby naczyń uszkadzanych przez bakterie w ich efekcie rośliny więdną. Na przekroju wiązek są widoczne zbrunatnienia tkanki. 14

15 Objawy chorób bakteryjnych
Narośle Oznaki etiologiczne, wyciek bakterii Erwinia amylovora Oznaki etiologiczne w przypadku bakterioz to widoczne na porażonych organach kolonie bakterii, tak jak w przypadku Erwinia amylovora - przyczyny zarazy ogniowej na gruszy. Narośle są powodowane przez Agrobacterium tumefaciens. Silna hiperplazja i hipertrofia komórek jest efektem działania auksyn i cytokinin, wytwarzanych przez roślinę gospodarza jako reakcja na zakażenie. 15

16 Zaraza ogniowa – Erwinia amylovora
Jedną z najgroźniejszych chorób wielu roślin z rodziny różowatych jest zaraza ogniowa –powodowana przez Gram-ujemną bakterię Erwinia amylovora z rodziny Enterobacteriaceae. Bakteria Erwinia amylovora bardzo często zakaża rośliny z rodzajów: świdośliwa (Amelanchier), pigwowiec (Chaenomeles), irga (Cotoneaster), głóg (Crataegus), pigwa (Cydonia), nieśplik, miszpelnik (Eriobotrya), jabłoń (Malus), nieszpułka (Mespilus), ognik (Pyracantha), grusza (Pyrus), jarząb (Sorbus) oraz gatunek Photinia davidiana. Największe skutki gospodarcze ma w uprawie gruszy i jabłoni. Według prawodawstwa unijnego, przyczyna zarazy ogniowej – E. amylovora – ma status organizmu kwarantowego, podlegającego obowiązkowi zwalczania, ale tylko wtedy, gdy wystąpi na materiale rozmnożeniowym roślin uznanych w UE za jej żywicieli. Oprócz porażania liści, kwiatów i owoców, zakażane są także pędy. Wrotami infekcji są miodniki, szparki, przetchlinki oraz wszelkiego rodzaju uszkodzenia. Na zaatakowanych pędach powstają zagłębione plamy, wyraźnie oddzielone od zdrowej tkanki. Część pędu znajdująca się powyżej miejsca infekcji zamiera, liście brunatnieją, ale pozostają na drzewie, co przypomina spalenie. Bakterie zimują w roślinie, nie tworząc form przetrwalnikowych. Miejsce na pograniczu zdrowej i zamarłej tkanki jest źródłem infekcji w kolejnych latach. Wiosną wraz z rozpoczęciem wegetacji bakterie rozmnażają się na porażonych organach. Bakterie mogą być przenoszone przez wiatr, deszcz, owady i ptaki. Najczęściej zalecanym sposobem ochrony jest opryskiwanie roślin fungicydami zawierającymi miedź. Ma to jednak głównie działanie zapobiegawcze. Jeżeli w sadzie stwierdzono objawy po raz pierwszy, to należy drzewa lub krzewy usunąć całkowicie. W przypadku chorób bakteryjnych, na terenie UE nie wolno stosować do ochrony roślin antybiotyków. 16

17 Mechanizm zakażania przez Agrobacterium tumefaciens
Agrobacterium tumefaciens - glebowa bakteria Gram-ujemna, pałeczkowata, powoduje guzowatość korzeni. Ma niezwykle szeroki zakres żywicieli - poraża ponad 600 gatunków roślin. Należy do rodziny Rhizobiaceae. Zakaża rośliny wnikając do skaleczonych tkanek. Schemat kolonizacji przez Agrobacterium tumefaciens. 1. Zraniona roślina wydziela acetosyringen substancję wywołującą ekspresję genów bakterii do nawiązania kontaktu z rośliną i dalszych etapów; 2. Z plazmidu bakterii wycinany jest jednoniciowy fragment DNA (tak zwany T-DNA); 3. Ti-DNA otaczany jest białkami chroniącymi go podczas transportu; 4. W błonie komórkowej bakterii wytwarzany jest kanał kontaktujący się z komórką roślinną. Kanałem tym T-DNA przemieszcza się do komórki roślinnej; 5. Dzięki temu, że opakowujące T-DNA białka zawierają w swej strukturze zakodowany adres, T-DNA w komórce roślinnej kierowany jest do jądra; 6. DNA bakterii wbudowywany jest materiału genetycznego komórki i uruchamia produkcję opin oraz hormonów roślinnych. Po usunięciu plazmidu, bakteria traci patogeniczność, jest to wykorzystywane w ochronie biologicznej przed guzowatością korzeni drzew owocowych. Biopreparat Polagrocyna zawiera zmodyfikowany szczep A. tumefaciens K84 nie posiadający zdolności tworzenia narośli, a jednocześnie wytwarzający antybiotyk agrocynę, która zapobiega koniugacji w bakteriami patogenicznymi. Tym samym zapobiega ponownej możliwości nabycia plazmidu. A. tumefaciens wykorzystywana jest jako wektor przenoszący dowolne geny do komórek rośliny. Jest to możliwe dzięki ingerencji w budowę palsmidu bakterii. Mechanizm przenoszenia genów jest podobny do wyżej opisanego, jednak zamiast fragmentu Ti przenoszone są geny pochodzące z rożnych organizmów, np. owadów. Tak powstają rośliny transgeniczne. 17

18 Objawy powodowane przez fitoplazmy
Żółtaczki Karłowatość roślin Zaburzenia wzrostu i rozwoju: drobnienie zielonych organów zgrubienia lub staśmienia pędów Wytwarzanie licznych pędów lub pączków śpiących (proliferacja, czarcie miotły) Zielenienie kwiatów lub ich sterylność Fyllodia –przekształcanie się płatków korony lub całych organów generatywnych w drobne listki Fitoplazmatyczne zamieranie gruszy itoplazmy, dawniej znane jako organizmy mikoplazmopodobne (OMP) – to bakterie, pozbawione ściany komórkowej, posiadające materiał genetyczny w postaci nici DNA. Są bezwględnymi pasożytami roślin rozwijającymi się w obrębie floemu. U roślin powodują silne żóltaczki. Objawami chorób fitoplazmatycznych są: silna chloroza, zahamowanie wzrostu, pogrubienie organów lub ich karłowatość, proliferacja - wytwarzanie licznych pędów bocznych (tzw. czarcie miotły), spłaszczenie pędów, zmiana organów generatywnych w wegetatywne, zielenienie i sterylność kwiatów. Fitoplazmy, ze względu na brak ściany komórkowej są wielopostaciowe (pleomorficzne). Rozmnażają się przez pączkowanie lub przewężenie. Występują głównie w tropikalnej i subtropikalnej strefie klimatycznej. W Polsce choroby fitoplazmatyczne są coraz powszechniejsze w związku z ociepleniem pogody. Powszechnie spotykana jest fitoplazma żółtaczki astra. Bakteria poraża liczne gatunki roślin uprawnych i chwasty (około 300 gatunków roślin z 40 rodzin), m. in. oprócz astra, cebulę, marchew, seler, pietruszkę, pomidor, sałatę, szpinak i ziemniak i jabłoń. Podobnie jak inne fitoplazmy przenoszona jest przez skoczki lub miodówki. W sadach jabłoniowych może występować fitoplazma Candidatus Phytoplasma Mali wywołująca proliferację (miotlastość) jabłoni. Patogen ten ze względu na swoją szkodliwość jest zaliczany do organizmów podlegających obowiązkowi zwalczania (kwarantannowych). Duże nasilenie proliferacji jabłoni obserwowano w naszym kraju w latach 60. i 70. ubiegłego wieku. W ostatnich latach zanotowano wiele ognisk chorobowych we Włoszech, w południowo-zachodnich Niemczech, Czechach, Serbii oraz Bośni i Hercegowinie. Proliferacja jabłoni występuje również w Polsce w nasadzeniach szkółkarskich oraz w sadach, szczególnie tych starych i zaniedbanych zlokalizowanych na południu kraju, lecz choroba nie wydaje się stanowić poważnego zagrożenia. Charakterystycznym jej objawem jest wybijanie z pąków bocznych licznych, cienkich pędów wyrastających pod ostrym kątem. Korona drzew staje się nadmiernie zagęszczona, a na wierzchołkach pędów tworzą się miotły. Liście są chlorotyczne, małe, o nieregularnie piłkowanych brzegach. U niektórych odmian można obserwować powiększone przylistki. Kwitnienie drzew jest często opóźnione, zdarza się także wtórny rozwój kwiatów o zwiększonej liczbie płatków korony. Płatki mogą być przebarwione na zielono, a działki kielicha powiększone. Fitoplazma przenoszona jest wraz z porażonym materiałem szkółkarskim (zrazy, oczka, podkładki wegetatywne) oraz przez miodówki: Cacopsylla picta i C. melanoneura i C. mali.

19 Objawy powodowane przez fitoplazmy
Fitoplazmatyczna żółtaczka wiązu Objawy żółtaczki wiązu są niespecyficzne bardzo podobne do objawów holenderskiej choroby wiązu powodowanej przez grzyb Ophiostoma novo-ulmi. Specyficznym objawem powodowanym przez fitoplazmy jest proliferacja pędów, powodowana przez fitoplazmę proliferacji jabłoni Żółtaczka wiązu została opisana po raz pierwszy w 1938 roku w Stanach Zjednoczonych. Do 1970 r. występowała jedynie w zachodnich stanach USA, potem opanowała stany wschodnie i Kanadę. W 1981 roku stwierdzono ją we Włoszech na wiązach — polnym (Ulmus minor, syn. U. carpinifolia), syberyjskim (U. pumila), U. villosa i na mieszańcach. Obecnie powszechnie występuje w Polsce. Objawy żółtaczki wiązu są niespecyficzne i bardzo podobne do objawów holenderskiej choroby wiązu powodowanej przez grzyb Ophiostoma novo-ulmi. Rodzaj i nasilenie symptomów zależy od gatunku porażonego drzewa, czasu, jaki upłynął od zakażenia, oraz warunków klimatycznych. Pierwsze objawy chorobowe są trudne do zauważenia, ponieważ grzyb infekuje poprzez korzenie, na których zmiany widoczne są w pierwszym rzędzie. Fitoplazmy rozwijają się w tkance przewodzącej porażonych roślin powodując hipertrofię, hiperplazję, nekrozę elementów łyka oraz zwiększoną produkcję kallozy, która zatyka rurki sitowe. Konsekwencją tych zmian jest degeneracja łyka korzeni, pnia i pędów drzewa. Objawy chorobowe widoczne są również na nadziemnej części — liście chorych wiązów żółkną, są wygięte wzdłuż nerwu głównego ku dołowi, zdrobniałe, więdną przedwcześnie opadają.  Powszechnie spotykana w Polsce choroba jest proliferacja, zwana też miotlastością jabłoni. Oprócz jabłoni fitoplazma poraża grusze i pigwę. Nasilenie i rodzaj objawów chorobowych zmieniają się w zależności od warunków atmosferycznych i odmiany jabłoni. Liście na chorych drzewach są mniejsze, węższe, z drobnym i ostrym ząbkowaniem, chlorotyczne, z jasnozielonym unerwieniem. Ogonki liściowe są skrócone, a przylistki znacznie większe od przylistków zdrowych. Typowym objawem choroby są także miotlaste skupienia pędów, tzw. czarcie miotły. U młodych drzewek może zamienić się w miotłę cała korona, u starszych drzew miotlastość występuje zazwyczaj tylko na paru gałęziach. Porażone jabłonie tracą przedwcześnie liście. 19

20 Test sprawdzający 1. Fitoplazmy to: wirusy bakterie właściwe
bakterie pozbawione ściany komórkowej, bez uznanej pozycji systematycznej wiroidy 2. Agrobacterium tumefaciens jest wykorzystywany do ochrony biologicznej jest wektorem genów jest chorobotwórczy wszystkie odpowiedzi są właściwe 4. Fitoplazmy umiejsawiaja się we stosując: floemie ksylemie tkance miękiszowej merystemach apikalnych 3. Zmiany chorobowe progresywne powstają pod wpływem: auksyn i cytokinin nadmiaru azotu w glebie etanolu etylenu Prawidłowe odpowiedzi: 1 c, 2d, 3a, 4a 20

21 Zakończenie Koniec wykładu To już koniec wykładu. Dziękujemy.