Систематичне положення, особливості розвитку фітопатогена Potato spingle tuber viroid (веретеноподібність бульб картоплі (готика) )

Міністерство аграрної політики України Житомирський національний агроекологічний університет

Агрономічний факультет Кафедра захисту рослин Контрольна робота

із дисципліни «Загальна фітопатологія»

на тему: " Систематичне положення, особливості розвитку фітопатогена Potato spingle tuber viroid (веретеноподібність бульб картоплі (готика)). «

Виконала:

Студентка 3 курсу 1 групи Агрономічного факультету Спец." Захистрослин «

Викладач: Ключевич Михайло Михайлович Житомир — 2014

Індивідуальне завдання

Зміст

• Вступ
• Розділ 1. Огляд та узагальнення інформації про збудника хвороби
• 1.1 Систематичне положення
• 1.2 Екологічні вимоги патогена, його поширення та шкодо чинність
• 1.3 Морфологічні особливості патогена
• 1.4 Біологічні особливості фітопатогенна
• Розділ 2. Теоретичне обґрунтування комплексу заходів захисту проти даного збудника хвороби рослин
• Висновок
• Список літератури

Вступ

Фітопатологія (від грецького phyton — рослина, pathos — хвороба, logos — вчення) — наука про хвороби рослин, основне завдання якої - пошук шляхів зниження збитків, які завдають сільськогосподарським культурам фітопатогенні мікроорганізми. Вона вивчає хвору рослину, причини, які викликають хвороби і вплив умов навколишнього середовища на її розвиток.

Фітопатологію поділяють на сільськогосподарську і загальну. Сільськогосподарська фітопатологія досліджує хвороби конкретних культур, закономірності розвитку патологічних процесів та ін. Загальна фітопатологія вивчає причини виникнення хвороб, особливості їх розвитку, біологію збудників, методи захисту.

Об'єктами загальної фітопатології є:

· Збудники хвороб, причини і умови їх виникнення;

· Закономірності розвитку, поширення масових спалахів (епіфітотій);

· Загальні анатомо-фізіологічні зміни в хворих організмах;

· Імунітет і карантин рослин;

· Організація служби захисту рослин від шкідників і хвороб;

· Підготовка прогнозів появи хвороб;

· Засоби і методи захисту рослин.

Готика є важким захворюванням картоплі. Вона спричиняє втрати врожаю до 85%. Тому актуальним залишається питання щодо підвищення урожайності сільськогосподарських культур, що неможливо без надійного захисту рослин від шкідливих організмів.

Система захисту рослин від хвороб є невід'ємною частиною технології вирощування будь-якої культури. Адже причиною загибелі рослин і недобору понад третини врожаю є хвороби. Вони часто погіршують якість продукції, а інколи призводять до повної її загибелі.

готика картопля патоген збудник Зважаючи на вище сказане, актуальним є вивчення патогена-збудника хвороби «готика», його екологічних вимог, поширення та шкодочинності, морфологічних та біологічних особливостей, аби розробити ефективні міри боротьби.

Розділ 1. Огляд та узагальнення інформації про збудника хвороби

1.1 Систематичне положення

Таблиця 1.

Систематичне положення віроїдаPotato spingle tuber viroid, як збудника хвороби картоплі.

Віроїдибулиідентифіковані в 80-х роках, як збудники небезпечних хвороб рослин. Перший віроїда — веретеноподібності бульб картоплі, або PSTV — був ідентифікований Теодором Дайнер з Сільськогосподарського департаменту США в 1971 р.

Готика, або веретеноподібність бульб (potato spingle tuber), характеризується середнім і сильним пригніченням рослин. Хвороба проявляється у вигляді комплексу ознак на листках, стеблах та бульбах. Хворі рослини і стебла відрізняються помітною витягнутістю, веретеноподібністю (висота стебла у 1,5−2 рази більша від діаметру), більш дрібними листками, які на початку сезону мають темно-зелене забарвлення і своєрідну зморшкуватість (фото 1). Хворий кущ різко відрізняється від здорового: кількість стебел у ньому менша від звичайної, вони вертикально розміщені, майже не гілкуються; листки, особливо верхні, розташовані під гострим кутом відносно стебла; частки їх нерідко вкорочені й викривлені. Верхні листки іноді жовтіють або набувають антоціанового забарвлення. Хворі рослини здебільшого формують видовжені бульби, які мають веретено — або грушоподібну форму, іноді потворні, тріснуті (фото 2). Навколо вічок утворюються своєрідні виступи («брови»), внаслідок чого вічка стають глибшими, а бульби горбкуватими. Кількість вічок збільшена. Забарвлення бульб червонобульбових сортів світліше від звичайного, іноді - нерівномірне, плямами. У деяких сортів спостерігається відмирання поверхневих тканин бульб у вигляді буруватих плям біля вічок і сочевичок. Ураженібульби навесні проростають повільно, часто одним верхівковим вічком. Паростки слабкі, нерідко замість нормальних пагонів утворюються молоді бульбочки.

Рис. 1 Веретеноподібність бульб картоплі

Рис. 2. Веретеноподібність бульб картоплі

1.2 Екологічні вимоги патогена, його поширення та шкодо чинність

Збудник захворювання — віроїдPSTV викликає одну з найнебезпечніших хвороб картоплі. Ступінь її шкодочинності залежить від цілого ряду факторів і перш за все від стійкості сорту та метеорологічних умов. Ознаки готики значно посилюються при високій температурі повітря та грунту та підвищеному вмісту Марганцю у грунті. Російські вчені дослідним шляхом встановили, що такі сорти картоплі, як Волжанін, Кінельська роза та Приєкульський ранній є найбільш стійкими до збудника цього захворювання. Веретеноподібність бульб є одною з найбільш шкодочинних хвороб картоплі в США і Канаді, розповсюджена також в Польщі, Болгарії, Чехословаччині, Росії, на Україні, на Уралі, в Казахстані, на Дальньому Сході, в республіках Середньої Азії. Найбільш шкодочинна хвороба в Лісостеповій зоні України. Зниження урожаю хворих рослин може сягати 85%. Шкодочинність патогенна проявляється у прямих і побічних втратах. Прямі втрати оцінюються в різниці врожаю хворих і здорових рослин, підрахунку загиблих рослин. До прямих втрат відносять і наслідки хвороб, які проявляються безпосередньо у зменшенні врожаю, погіршенні його якості, зниження лежкості під час зберігання. Побічні втрати — це ті шкідливі наслідки хвороб, які проявляються в послабленні рослин (для багаторічних рослин) або у розвитку процесів, які є наслідком хвороби.

Таблиця 2

Поширення і шкодочинність Potato spingle tuber viroid, як збудника хвороби картоплі.

Рис. 3. Веретеноподібність бульб картоплі

1.3 Морфологічні особливості патогена

Віроїд — це інфекційний агент, який являє собою низькомолекулярну, висок комплементарну одноланцюгову молекулу РНК з великою кількістю спарених підстав, замкнену в кільце, та на відміну від вірусів не має білкової оболонки (капсиду). PSTV — це найбільший віроїд з усіх відомих. Його РНК складається з 359 підстав і має або форму замкнутого кільця, або структуру типу шпильки. Під електронним мікроскопом обидві форми PSTV виглядають паличкоподібними. Хоча це найбільший віроїд, розмір його становить усього одну десяту частина генома найдрібнішого вірусу. Він самостійно реплікується в клітках господарів, присутність вірусу-помічника не потрібна. Реплікація повністю здійснюється клітинними ферментами. Яким чином віроїди використовують для свого відтворення клітинні РНК-ПОЛІМЕРАЗИ, яким в звичайних умовах як матриця необхідна ДНК, залишається незрозумілим. Віроїд не кодує яких-небудь білків, в т. ч. і специфічних ферментів реплікації, і не функціонує як інформаційна РНК.

У представників родини Pospiviroidaeкільце РНК має форму палички завдовжки близько 50 нм. Вторинна структура invitroутворена короткими двухланцюговими ділянками, розділеними невеликими одно ланцюговими петлями. Така організація РНК дозволяє умовно розрізняти верхній і нижній ланцюги. Вторинна структура денатурує в одноланцюгове кільце завдовжки близько 100 нм, причому температура плавлення в 10% розчині Na+ складає приблизно 50°. У молекулі РНК виділяють 5 структурних доменів — центральний, патогенний, варіабельний, термінальний лівий і термінальний правий. У центральному домені присутня центральна консервативна область. Вона утворена двома консервативними послідовностями нуклеотидів, розташованих відповідно на верхньому і нижньому ланцюгах. Консервативна послідовність на верхньому ланцюзі має повтори. Дві інші консервативні послідовності складають термінальна консервативна область і термінальна консервативна шпилька. Перша з них виявлена у всіх представників роду Pospiviroid.

Можлива вторинна структура віроїда PSTVd

Рис. Зображення віроїда PSTVd під мікроскопом.

1.4 Біологічні особливості фітопатогенна

Таблиця 3.

Біологія розвитку віроїда Potato spingle tuber viroid, як збудника хвороби картоплі.

Віроїд потрапляє у клітину рослини-хазяїна при вегетативному розмноженні, за допомогою комах або механічним шляхом при пошкодженні тканин. Розмноження (реплікація) проходить за допомогою ферментів РНК-полімераз хазяїна. При цьому реплікація нуклеїнових кислот самої клітини-хазяїна пригнічується. Локалізуються віроїди в ядрі інфікованих клітин, більш того, виявилось, що взаємодіють вони з ядерцями клітини, і в ядерцях присутні у вигляді білково-нуклеїнового комплексу. Віроїдиреплікуються подібно до вірусів, транскрипція відбувається з РНК-матриці. За допомогою клітинного ферменту РНК-полімерази синтезується комплементарна віроїду нитка РНК. Оскільки віроїди локалізуються в ядрі інфікованих клітин і не можуть нести функцію іРНК, вважається, що вони викликають захворювання рослин, втручаючись у процеси регулювання роботи генів клітин-господарів. Залишається невідомим, яким чином РНК віроїда, не кодуючи ніяких білків, може пригнічувати біохімічні процеси рослини, та яким чином при реплікації працює РНК-полімераза, якій за звичайних умов в якості матриці потрібна ДНК. Походження віроїду невідоме. Деякі дослідники вважають його представником доклітинного «світу РНК», еволюційним реліктом. Але більшість сходяться на думці, що він походить від вирізаних та замкнених в кільце інтронів або мобільних генетичних елементів — транспозонів, які втратили кодуючі послідовності. Доведено, що нові віроїди можуть утворюватись при рекомбінації. Учені біологічного світу досліджуючи віро їди дійшли висновку, що вони володіють найвищою швидкістю мутацій. У патогена хризантеми, віроідаChrysаnthemumchloroticmottleviroid (CChMVd) помилки при копіюванні виникають в середньому один раз на 400 нуклеотидів-копій. З урахуванням того, що розмір генома самого віроіда всього 399 нуклеотидів, це означає, що мутацією закінчується майже кожен акт копіювання РНК. Сельма Гаго з Інституту молекулярної і клітинної біології рослин в іспанській Валенсії і її колеги оцінили швидкість мутацій віроіда, простеживши за помилками в декількох десятках ключових позицій РНК віроїда, яким заразили стерильну рослину. Оскільки ці мутації несумісні з подальшою реплікацією віроїда, вони обов’язково з’явилися в останньому випадку реплікації. Вимірювання швидкості склала 0,0025 замін на нуклеотид за реплікацію. Вчені вважають, що подібні мутації можуть відігравати роль в еволюції найпростішого життя і очевидно відіграють роль

Розділ 2. Теоретичне обґрунтування комплексу заходів захисту проти даного збудника хвороби рослин

Від конкурентів у боротьбі за місце під сонцем, в буквальному значені, за поживні речовини, за повітря і вологу, культурні рослини необхідно постійно захищати. Тому необхідно знайти найбільш оптимальний варіант захисту рослин від того чи іншого шкідливого організму. Можна виділити основні методи захисту рослин: Попереджувальні включають в себе: — Дотримання сівозмін — сприяє зниженню чисельності шкідників, зменшує вірогідність накопичення збудників хвороб, а також впливає на видовий склад бур’янів та його кількість. — Просторова ізоляція посівів перешкоджає швидкому поширенню інфекції, бур’янів і шкідників. — Очищення посадкового матеріалу та органічних добрив виключає потрапляння насіння бур’янів, шкідників та інфікування площ, що засіваються. — Селекція стійких сортів і гібридів — ведення селекції на підвищення стійкості рослин до певних хвороб знижує накопичення інфекції в агроценозах. — Карантинні заходи обмежують переміщення продукції та насіння, що містять карантинні об'єкти, їх насіння, спори, личинки, яєчка.

Винищувальні методи більш жорсткі і конкретні. Вони можуть бути: — Механічні методи захисту рослин від бур’янів включають в себе ручну або механічну прополку посівів, оранку, боронування, лущення стерні, дискування, культивацію і інші обробки. — Біологічні методи боротьби — це використання ентомофагів, біопрепаратів для захисту рослин — фітоінсектицидів, мікробіологічних, вірусних та бактеріальних препаратів. — Фізичні - це вплив високих і низьких температур, водяної пари, електричного струму. — Хімічний метод захисту рослин — найпоширеніший, ефективний і швидкодіючий. У боротьбі зі шкідливими організмами використовуються хімічні препарати — пестициди (тобто «вбиваючі заразу»).

Хімічні засоби захисту рослин (ЗЗР) за своїм призначенням і дією поділяють на: Гербіциди — препарати для боротьби з бур’янами і небажаною рослинністю; Інсектициди — препарати для боротьби з шкідниками рослин, дерев, ягідників, запасів і складів, а також паразитуючих на тваринах. Фунгіциди — застосовуються для боротьби з грибними та іншими хворобами рослин. — Агротехнічні заходи захисту є важливою складовою частиною технології вирощування сільськогосподарських культур і водночас основою сучасних екологічно обґрунтованих систем захисту їх від шкідливих організмів. Ці заходи об'єднані в агротехнічний метод захисту рослин від шкідників, який оснований на взаємовідносинах між рослинами, шкідливими організмами та зовнішнім середовищем. За допомогою агротехнічних заходів можна не тільки забезпечити одержання максимального врожаю вирощуваної культури, а й підтримувати в депресивному стані популяції найбільш шкодочинних видів шкідників і збудників хвороб рослин. За умови раціональної структури посівів застосування сучасних технологій вирощування сільськогосподарських культур вдається різко підвищити ефективність ентомофагів, які беруть участь в регуляції чисельності шкідливих комах. Первинна інфекція — ураження рослини, що проходить вперше в сезоні (частіше з мість зимівлі патогена). Вторинна інфекція — при ураженні рослин патогеном часто створюються сприятливі умови для розвитку іншого збудника. Щоб зменшити кількість первинної інфекції і обмежити розвиток вторинної необхідно вжити таких заходів:

· виведення і впровадження у виробництво стійких протии віроїдів сортів рослин;

· знищення комах та інших переносників віроїдів;

· ліквідація джерел поширення віроїдів у природі;

· використання для садіння лише цілих (нерозрізаних) бульб;

· використання лише здорового посадкового чи посівного матеріалу.

Висновок

· Віроїд Potato spingle tuber viroid викликає захворювання картоплі, а саме готику.

· Найбільш шкодочинна хвороба в Лісостеповій зоні України.

· Ознаки готики значно посилюються при високій температурі та підвищеному вмісту марганцю у ґрунті.

· Зниження урожаю хворих рослин може сягати 85%.

· Дотримання основних профілактичних заходів захисту може зменшити розповсюдження даного захворювання.

Дана проблема ще не достатньо вивчена, тому потребує багатьох теоретичних і практичних розробок.

Список літератури

1. Чесноков П. Г. Болезни вырождения картофеля в СССР и меры борьбы с ними. — М. — Л.: Сельхозиздат, 1961. — 320 с.

2. Смит К. Вирусные болезни растений / перев. Г. М. Развязкиной, под ред. К. С. Сухова. — М.: Изд. иностр. лит-ры, 1960. — 591 с.

3. Бондус Р. О. Стійкість сортів картоплі до хвороб в умовах південної частини Лісостепу України // Генетичні ресурси рослин. — 2005. — № 2. — С.63−69.

4 Горюшин В. А. Готика картофеля на Украине // Вирусные болезни картофеля / За ред. В. Г. Рейфмана, Л. Г. Брегетовой. — М.: Наука, 1966. — С.187−201.

5 Марютін Ф.М. Фітопатологія: навч. посібник/ за ред. проф. Ф.М. Марютіна/Пантєлєєв В.К., Білик М.О. — Харків: Еспада, 2008;552с.