Abstrakt výzkumného článku o zemědělství, lesnictví, rybolovu, autor vědeckého článku — Ekaterina Skolotneva
Významné škody na úrodě pšenice způsobuje rzivost stébla. Jejím původcem je parazitická houba Puccinia graminis Pers., která se dokáže rychle rozšířit na velké plochy. Pokusy vyrovnat se s patogenem ničením mezihostitelských rostlin, šlechtění odolných odrůd nevedou k úspěchu kvůli existující koevoluci v systému „hostitelského parazita“.
Podobná témata vědeckých prací o zemědělství, lesnictví, rybolovu , autor vědecké práce — Skolotneva Ekaterina Sergeevna
Rozšíření rzi stébla na severním Kavkaze a imunologické charakteristiky řady odrůd ozimé pšenice k patogenu
ZDROJE ODOLNOSTI PŠENICE A EGILOPS VŮČI KOZI STONKOVÉ (patogen Puccinia graminis Pers. F. Sp. Tritici Erikss. Et Henn.)
Diferenciace odrůd ozimé pšenice měkké (Triticum aestivum L.) z hlediska odolnosti vůči nejškodlivějším patogenům houbových chorob
PATOGEN rzi pšeničných stonků: MĚLI BYSTE ZNÁT SVÉHO NEPŘÍTELE
Rez stébla pšenice, způsobená houbou Puccinia graminis Pers., je jednou z nejobávanějších chorob, která se může přenášet větry na velké vzdálenosti. Mezi hostitelem a parazitem existují koevoluční vztahy, takže eliminace alternativních hostitelů ani šlechtění rezistentních kultivarů nemá úspěch.
Původce rzi stébla pšenice: nepřítele je třeba poznat zrakem
Původce rzi stébla pšenice: nepřítele musíte znát osobně
Skolotneva Ekaterina Sergeevna, kandidátka biologických věd, výzkumná pracovnice katedry mykologie a algologie, biologická fakulta Moskevské státní univerzity Lomonosova. M.V. Lomonosov,
Významné škody na úrodě pšenice způsobuje rzivost stébla. Jejím původcem je parazitická houba Puccinia graminis Pers., která se dokáže rychle rozšířit na velké plochy. Pokusy vyrovnat se s patogenem ničením mezihostitelských rostlin, šlechtění odolných odrůd nevedou k úspěchu kvůli existující koevoluci v systému „hostitel-parazit“.
Klíčová slova: patogen rzi stébla pšenice, rezistentní odrůdy, rasa Ug99, systém hostitel-parazit.
Jedním z problémů, kterým bude muset lidstvo v blízké budoucnosti čelit, je potravinová krize, za jejímž vznikem bude zejména rostoucí nedostatek pšeničného zrna. Osevní plochy ve světě klesají a výnos pšenice ve většině vyspělých zemí dosáhl limitní úrovně a např. v Evropě je cca 8 t/ha. Roční produkce pšeničného zrna je značné číslo a nyní dosahuje v průměru 600 milionů tun, ale předpokládaná celosvětová poptávka do roku 2020 dosáhne úrovně 840 milionů až 1 miliardy tun1.
Za těchto podmínek je nutné věnovat pozornost všem faktorům, které snižují výnos. Léto 2010 s abnormálně vysokou teplotou pro většinu regionů Ruska jasně prokázal význam abiotického faktoru, který vedl k zavedení dočasného embarga na vývoz pšenice. Co se týče biotického faktoru, choroby způsobené patogenními houbami, bakteriemi a viry dodnes způsobují značné ztráty na úrodě pšenice. Ošetření plodin pesticidy a biologicky aktivními léky je z hlediska životního prostředí nebezpečné a nákladné kontrolní opatření. Výběr rezistentních odrůd vypadá atraktivněji, ale nemůže definitivně vyřešit problém vyhnout se infekcím kvůli vysoké míře přirozené selekce v systému „hostitel-parazit“.
Dynamická změna genomu je klíčem k přežití účastníků tohoto systému a „bolesti hlavy“ chovatelů. V současné době jsou to však chovatelé, kteří jsou hlavním hnacím faktorem koevoluce (koevoluce) těchto organismů. Vznikne nová odrůda (do genomu hostitelské rostliny se tak či onak zavede nový gen rezistence) a po několika letech se odfiltruje patogen s odpovídající mutací rezistence (s tzv. virulentním genem). . Při péči o výnos pšenice je tedy třeba věnovat velkou pozornost jejímu parazitickému pozadí.
Jednou z nejškodlivějších chorob obilnin je rez stébla, která v případě epifytotií (masové epidemie rostlin) zanechává méně než 40 % očekávaného výnosu. Jejím původcem je houba Pissa graminis Rege (obr. 1).
V posledních desetiletích se zájem badatelů o tento objekt v Rusku vytratil. Byly vyšlechtěny odrůdy odolné vůči této chorobě, léta, kdy na polích v zemi řádila rez stébla, se staly historií a zdálo by se, že otázka ochrany plodin před rzí stébla ztratila na aktuálnosti. Potenciální nebezpečí infekce ve vážném měřítku však nezmizelo. To lze snadno ověřit: stačí dávat pozor při procházce po poli se zrajícím zdravým chlebem.
1 Rajaram S., Brown H.E. Výnosový potenciál pšenice // Agromedian. 2006. č. 2 (3). str. 5-12.
Rýže. 1. Rez stébla pšenice, výskyt choroby: náchylný kultivar proti rezistentnímu kultivaru (foto autora, Mexiko, CIMMYT)
na divokých trávách rostoucích na okraji silnice (gaučuk, ježek, timotejka). Téměř v 70 % případů budou jejich stonky posety rezavým povlakem spór plísní. Právě plané obiloviny jsou rezervou nákazy, podporují její populaci v přírodě a o něco níže bude příklad z praxe amerických „rezivek“, kteří po sérii neúspěšných (ale globálních) akcí na likvidaci infekce, musel otevřít učebnice fytopatologie a podrobněji studovat biologii parazita.
Životní cyklus této houby je velmi zajímavý. Původcem rzi stonkové je úžasný organismus, který se v přírodě vyskytuje hlavně ve formě spor, a ne ve formě mycelia jako většina hub. Během sezóny má parazit čas změnit několik hostitelských rostlin, protože je schopen postupně zaujmout 5 stavů, které se liší morfologií a funkcemi.
Na jaře (ve středním Rusku koncem května a začátkem června) jsou jemné listy dřišťálu snadno postiženy sporami rzi nazývanými basidiospory. Na horním povrchu listů se nacházejí stopy mělkých myceliálních intruzí houby, která se připravuje na sexuální proces. Sexuální proces je na první pohled nejdůležitější událostí v životě patogenu, protože v důsledku toho vznikají všechny možné kombinace genomu – fanoušek genotypů. Zároveň je vysoká pravděpodobnost výskytu nových agresivních znaků v houbě – tedy zrození nové rasy (vnitrodruhové jednotky podobné odrůdě).
Houba se pak připravuje na hlavní parazitní cyklus, který probíhá na obilovinách. Výtrusy, zvané aetsiospory, jsou sešněrovány na spodní straně listu dřišťálu. Tato poloha zajišťuje oddělení hmoty spor pod vlivem sebemenšího poryvu větru (obr. 2).
Etsiospory dopadají na povrch obilnin, v této době ještě raných výhonů, nejnáchylnějších k infekci. Vzniká zde lokální mycelium, které je omezeno pouze na pár savých hyf – haustorií. Čerpají z rostliny živiny potřebné pro produkci velkého množství spór letní generace – až několik stovek cihlově červených urediniospor. Takto oslabená rostlina není schopna vyvinout plnohodnotný klas. A urediniospory rychle dozrávají a šíří se do neinfikovaných oblastí nebo do nové rostliny. Tam si každá urediniospora opět vyvine svůj jednoduchý sací aparát a dá vzniknout nové hojné části spor. Takže během jedné sezóny infekce doslova poseká pole s obilím. Výtrusy ve hmotě vypadají velmi charakteristicky – jako rezavý povlak na stoncích – odtud název choroby – rez stonková (obr. 3).
Rýže. 3. Množství urediniospor na stoncích
lyospory. Jsou schopny přezimovat na jaře
vyklíčí v jednojádrové mycelium s bazidiosporami. Jsou to oni, kdo infikuje dřišťál a cyklus se uzavírá.
Takže dřišťál pro původce rzi stonkové je místem sexuálního procesu a zdrojem nových agresivních ras. V tomto ohledu byly v USA do 30. let minulého století zcela zničeny výsadby dřišťálu. Ale o dvě desetiletí později severní státy, hlavní producenti obilí,
Obr 2. Listy dřišťálu napadené rzí stonku (foto Národním zemědělským informačním systémem pro škůdce, Haruta Ovidiu, University of Oradea, Rumunsko)
ukázalo se, že je pokryta stonkovou rzí epiphytoty1.
Faktem je, že po ztrátě podmínek pro sexuální proces patogen snížil svůj životní cyklus na jednu fázi – urediniospory. Zdálo se, že nepřítomnost silnostěnné skořápky u tohoto typu spor měla patogenu znemožnit úspěšné přezimování v podmínkách tuhých zim v severních státech. Produkce urediniospor je však extrémně vysoká a části populace se podařilo přežít přesunem do jižních států. Stejně jako stěhovaví ptáci, pouze pasivně zachycovaní větrem, byly spóry rzi stonkové zaneseny na jih, usazovaly se a parazitovaly na divokých druzích obilovin. Na jaře, postupným procházením ozimých plodin, se infekce vrátila do dozrávajících zrn v Severní Dakotě a Minnesotě. Populace urediniospor, která se rozmnožovala výhradně nepohlavně, byla díky svému velkému počtu i nadále vynikajícím materiálem pro náhodné mutace a selekci. I přes absenci pohlavního procesu se v populaci brzy začaly objevovat hlavní zdroje vzniku nových genotypů, neznámé rasy houby, která měla jižní původ. Mohly by vzniknout pod vlivem silného mutagenního faktoru – biologicky aktivního ultrafialového záření, jehož tok se zvyšuje s přibližováním k rovníku2. Pokus zastavit koevoluční proces systému „host-parazit“ byl tedy zmařen.
Dalším klamem, již v celosvětovém měřítku, byl poměrně dlouhý pocit vítězství nad patogenem rzi stonkové po vytvoření rezistentních odrůd zavedením genu Sr31 (jeden z genů žita) do genomu pšenice. Gen Sr31 poskytuje účinnou ochranu plodinám pšenice posledních 30-35 let. Těžištěm vývoje nové infekční vlny se ukázala být východní Afrika – oblast, která v podmínkách naší planety přijímá maximální možnou dávku biologicky aktivního ultrafialového záření, což umožnilo nazývat ji (region) genetickou Laboratoř planety 3.
V letech 1998-1999 V Ugandě vypukla závažná epidemie rzi stébla pšenice se ztrátami až 80 %, způsobená výskytem patogenní rasy Ug99 (zkratka pro „Uganda 1999“), která je schopná infikovat neimunní rostlinu v jakékoli fázi a vede k jeho rychlé smrti4. V Keni a Etiopii bylo v letech 2 až 0 zjištěno, že většina odrůd ze sbírky pšenice CIMMYT (International Maize and Wheat Improvement Institute) je náchylná ke rzi stonkové. Infekční pozadí zároveň zvýšilo své složky: do závodu Ug2003 byly přidány dvě jeho modifikace Ug99+Sr99 a Ug24+Sr99.
V roce 2006 již byly zaznamenány v Súdánu a Jemenu a v roce 2007 v Íránu (obr. 4).
Podle oficiálních předpovědí se infekce bude nadále šířit po zemích střední Asie a výskyt Ug99 v Kazachstánu, Uzbekistánu, Turecku a na Ukrajině je poměrně pravděpodobný5.
Závod Ug99 a jeho modifikace nebyly dosud na území centrální oblasti Ruské federace pozorovány6. Přirozenou bariérou šíření infekce severním a severovýchodním směrem je klima, které neodpovídá ekologickým preferencím rasy. Jeden-
1 Roelfs AP Účinky eradikace dřišťálu na rez stonků ve Spojených státech // Plant Disease. 1982. č. 66. S. 177-181.
Belousov V.V. Důsledky zničení ozonové vrstvy pro biosféru // Izv. Akademie věd SSSR. Ser. Biologie. 1991. č. 2. C.242-254.
3 Syvorotkin V.L. Hluboké odplynění a globální katastrofy. M.: CJSC „Geoinformační značka“. 2002. 250 s
4 Historie překonání účinnosti genu Sr31 prostřednictvím postupné série mutačních změn v místních rasách patogenu je dobře popsána v následujících pracích:
Wanyera R., Kinyua MG, Jin Y., Singh R. Šíření stonkové rzi způsobené Puccinia graminis f. sp. tritici, s Virulence na Sr31 v pšenici ve východní Africe // Onemocnění rostlin. 2006. č. 90 (1) S. 113
Park R., Fetch T., Hodson D., Jin Y., Nazari K., Prashar M., Pretorius Z. Mezinárodní dohled nad patogeny rzi pšeničné – pokrok a výzvy // Proceedings of BGRI 2010 Technical Workshop. S. 22-29 Singh RP, Hodson DP, Huerta-Espino J. et al. Zničí rez stonků světovou úrodu pšenice? // Adv. Agron. 2008. 98. 310 s.
6 Lekomtseva S.N., Volkova V.T., Zaitseva L.G., Skolotneva E.S., Chaika M.N. Analýza virulence Puccinia graminis f.sp. tritici z různých hostitelských rostlin // Mykologie a fytopatologie. 2007. č. 41(6). str. 554-563.
Skolotneva E.S., Volkova V.T., Zaitseva L.G., Lekomtseva S.N. Virulence původce rzi stonkové pšenice v centrální oblasti Ruska v letech 2007-2008 // Mykologie a fytopatologie. 2010. č. 44 (4). str. 367-372.
Jak však ukázaly události léta 2010, existuje na území naší země možnost vytvořit povětrnostní a dopravní podmínky (dlouhé jižní větry) příznivé pro rozvoj a hromadnou manifestaci infekce v přítomnosti náchylných odrůd.
Mezi hlavními způsoby šíření spór rzi stonkové je větrem 1 na prvním místě. Při vstupu do země z ohnisek infekce je vysoká pravděpodobnost smyku na oblečení2. Problém je tedy globální povahy a úspěšnost boje proti rase Ug99 a jejích modifikací závisí na integraci úsilí všech obilných zemí.
Existuje schéma opatření na ochranu průmyslových plodin, prováděných jak ve vyspělých (USA, Kanada, Austrálie), tak v rozvojových zemích3. VÝJIMKA JE RUSKO. Tato oblast práce zde není podporována ani vládními programy, ani zahraničními fondy. Fytopatologická laboratoř Moskevské státní univerzity M. V. Lomonosov, vytvořený v roce 1955 M. V. Gorlenkem4, pokračuje ve sledování patogenu. Schopnosti laboratoře však neumožňují rozsáhlou analýzu populace a omezují zkoumanou oblast na centrální region Ruska. Nedostatek informací, který je pro aerogenní infekci zřejmý, může stát zemi mnohem víc než včasné sledování patogenu rzi stébla pšenice. Přitom v Rusku, na Ukrajině a v Bělorusku, na rozdíl od většiny zemí, dosud nebyla provedena genotypizace setých odrůd ozimé a jarní pšenice na základě odolnosti vůči rzi stonkové. Bez tohoto postupu je vývoj a zavedení do produkce imunních odrůd pšenice nemožné. K řešení tohoto složitého problému je nutné sjednotit řadu ústavů a experimentálních stanic. Našimi potenciálními partnery jsou VNIIF (All-Russian Research Institute of Phytopathology), IZR (All-Russian Institute of Plant Protection), Tomská státní univerzita a také kolegové z Novosibirsku a Krasnodaru. Poskytnutím vhodné experimentální základny pro analýzu patogenu je budeme moci přilákat ke spolupráci.
V současné době probíhá aktivní hledání zdrojů financování pro realizaci prací na projektu „Populace patogenu rzi stébelkové v Rusku a hledání dárců rezistence k patogenu“.
1. Belousov V.V. Důsledky zničení ozonové vrstvy pro biosféru // Izv. Akademie věd SSSR. Ser. Biologie. 1991. č. 2. C.242-254.
2. Lekomtseva S.N., Volkova V.T., Zaitseva L.G., Skolotneva E.S., Chaika M.N. Analýza virulence Puccinia graminis f.sp. tritici z různých hostitelských rostlin // Mykologie a fytopatologie. 2007. č. 41 (6). str. 554-563.
3. Rajaram S., Brown H.E. Výnosový potenciál pšenice // Agromedian. 2006. č. 2(3). str. 5-12.
4. Skolotneva E.S., Volkova V.T., Zaitseva L.G., Lekomtseva S.N. Virulence patogenu rzi na stonku pšenice v centrální oblasti Ruska v letech 2007-2008. // Mykologie a fytopatologie. 2010. č. 44 (4). str. 367-372.
5. Syvorotkin V.L. Hluboké odplynění a globální katastrofy. M.: Geoinformační značka CJSC. 2002. 250 s
6. BGRI – The Bourlaug Global Rust Initiative (Borlaug World Rust Initiative) [Elektronický zdroj]. Režim přístupu: www.globalrust.org
7. Brown J., Hovmóller M. Letecké šíření patogenů v globálním a kontinentálním měřítku a jeho dopad na choroby rostlin // Science. 2002. 297. S. 537-41
8. Park R., Fetch T., Hodson D., Jin Y., Nazari K., Prashar M., Pretorius Z. Mezinárodní dohled nad patogeny rzi pšeničné – pokrok a výzvy // Proceedings of BGRI 2010 Technical Workshop. S. 22-29
9. Roelfs AP Účinky eradikace dřišťálu na rez stonků ve Spojených státech // Plant Disease. 1982. č. 66. S. 177-181.
10. Singh RP, Hodson DP, Huerta-Espino J. a kol. Zničí rez stonků světovou úrodu pšenice? // Adv. Agron. 2008. č. 98.310 s.
11. Stránka cestovní biologické bezpečnosti: www.grdc.com.au/biosecuritylinks
12. Wanyera R., Kinyua MG, Jin Y., Singh R. Šíření stonkové rzi způsobené Puccinia graminis f. sp. tritici, s Virulence na Sr31 v pšenici ve východní Africe // Onemocnění rostlin. 2006. č. 90 (1). str. 113
1 Brown J., Hovméller M. Letecký rozptyl patogenů v globálním a kontinentálním měřítku a jeho dopad na choroby rostlin // Science. 2002. č. 297. S. 537-41
2 Stránka cestovní biologické bezpečnosti: www.grdc.com.au/biosecuritylinks
3 BGRI – The Bourlaug Global Rust Initiative www.globalrust.org
4 Michail Vladimirovič Gorlenko (1908-1994) – profesor Moskevské státní univerzity pojmenované po M. V. Lomonosovovi, vedoucím katedry mykologie a algologie Biologické fakulty. Hlavní výzkum souvisí se studiem fytopatogenních organismů a producentů fyziologicky aktivních látek. M. V. Gorlenko byl významným vědcem v oblasti teoretické a aplikované mykologie. Jeho osobní výzkum významně přispěl ke všem sekcím o teorii speciace v houbách a bakteriích, teoretickým základům parazitismu a imunitě rostlin a k rozvoji vědeckých základů pro boj s chorobami plodin. Z jeho iniciativy a přímé účasti vyšly 2. svazky Života rostlin (1975), Houby SSSR (1980). Organizoval výzkum biologického poškození průmyslových materiálů a zařízení, byl jedním z vedoucích Vědecké rady pro biologické poškození Akademie věd SSSR. Pod jeho vedením bylo obhájeno 55 kandidátských a 5 doktorských disertačních prací.
Načítání. Zapnu VPN. Hledání brány. Proxy připojení. Vyhledávání profilu. Odpověď přijata. Načítání profilu. Čekání na odpověď ze serveru. Příprava na vystavení. Odezva serveru trvá déle než obvykle. Čekejte prosím Požaduji data. Načítání.
Jekatěrina Sadyková na Instagramu
smutná_ekaterina
Nejlepší profily dneška
♀️ Příběhy Jekatěriny Sadykové (příběh @sad_ekaterina) ♀️
♀️ Příspěvky Ekaterina Sadykova @sad_ekaterina ♀️
Sledujte sad_ekaterina na Instagramu* anonymně bez VPN. Anonymní prohlížení příběhů a fotografií sad_ekaterin na Instagramu je v Rusku zakázáno. Příběhy sad_ekateriny můžete sledovat anonymně, stahovat fotografie a videa sad_ekateriny přímo ve vašem prohlížeči. Přihlaste se na Instagram bez registrace a nic ke stažení. Sledujte hvězdy a své oblíbené blogery
Obsah patří jejich příslušným autorům. Žádosti o odstranění obsahu jsou přijímány e-mailem hello@emdigital.ru.
