Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с Erwinia amylovora )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Бактериальный ожог
Яблоня с бактериальным ожогом.jpg
Научная классификация редактировать
Домен:Бактерии
Тип:Протеобактерии
Класс:Гаммапротеобактерии
Заказ:Enterobacterales
Семья:Erwiniaceae
Род:Эрвиния
Разновидность:
Э. амиловора
Биномиальное имя
Эрвиния амиловора
(Burrill 1882) Winslow et al. 1920
Тип штамма = NCPPB 683

Употребление бактериального ожога , также обозначаемого термином «огненный гриб» , - это заразное заболевание, поражающее яблоки , груши и некоторых других членов семейства розоцветных . Это серьезная проблема для производителей яблок и груш. В оптимальных условиях он может уничтожить целый сад за один вегетационный период.

Причинным патогеном является Erwinia amylovora , [1] грамотрицательные бактерии в порядке Enterobacterales . Груши являются наиболее чувствительными, но яблоки , мушмула , несортовые яблоки , айва , боярышник , кизильник , Pyracantha , малина и некоторые другие розоцветных растения также являются уязвимыми. Считается, что это заболевание происходит из Северной Америки , откуда оно распространилось на большую часть остального мира.

Считается, что бактериальный ожог в Австралии не присутствует, хотя, возможно, там он и существует. [2] Это было основной причиной давнего эмбарго на импорт новозеландских яблок в Австралию. [3] В Японии тоже считалось, что болезнь не болела, но она была обнаружена в грушах, выращиваемых на севере Японии. Однако японские власти до сих пор отрицают его существование, а обнаруживший его японский ученый, как полагают, покончил жизнь самоубийством после того, как его имя стало известно пострадавшим фермерам. [4] В Европе он внесен в список карантинных болезней и распространяется по живым изгородям боярышника ( Crataegus ), посаженным вдоль железных и автомобильных дорог, а также основных дорог.

История [ править ]

В начале 1800-х годов E. amylovara была первой бактерией, которую можно было использовать в экспериментах, чтобы продемонстрировать, что она действительно вызывает заболевание у растений. [ необходима цитата ] [ требуется разъяснение ] Это принято [ кем? ], что эта разрушительная бактерия сельскохозяйственных культур первоначально возникла в Северной Америке. Сегодня E. amylovara можно найти во всех провинциях Канады, а также в некоторых частях Соединенных Штатов Америки; штаты включают Алабаму , Калифорнию , Колорадо , Коннектикут , Джорджия , Иллинойс, Мэн , Мэриленд , Массачусетс , Мичиган , Нью-Йорк , Северная Каролина , Огайо , Орегон , Пенсильвания , Техас , Юта , Вирджиния , Вашингтон , Западная Вирджиния и Висконсин . Другие американские страны его возникновения включают, помимо прочего, Мексику и Бермудские острова . На африканском континенте E. amylovora подтверждена в Египте .

Считается, что патоген был впервые занесен в Северную Европу через бактериальный ил из фруктовых контейнеров в 1950-х годах [5], импортированных из Северной Америки. В течение 1950-1960-х годов E. amylovora распространилась по большей части Северной Европы, но оставив большие территории Германии и Франции, казалось бы, нетронутыми болезнью, бактерии которой вызывают разрушительное заболевание, известное как «огненный свет». Это длилось недолго, поскольку болезнь и E. amylovora были обнаружены в конце 1990-х годов в Германии. Тем не менее к 1980-м годам E. amylovoraбактерии были обнаружены в Восточном Средиземноморье, хотя считается, что они появляются в этом регионе изолированно, а не в результате местной передачи. Наконец, в 1995–1996 гг. О случаях вспышки огня стали поступать сообщения в таких странах, как Венгрия , Румыния , Северная Италия и Северная Испания .

Симптомы [ править ]

Фитофтороз на грушевом дереве, вызванный Erwinia amylovora

Ткани, пораженные симптомами Erwinia amylovora, включают цветы, плоды, побеги и ветви яблони (Pomoideae), груши и многих других розоцветных растений. Все симптомы очевидны и, как правило, легко распознать. Симптомы цветков включают замачивание водой цветковых цветков, завязей и цветоносов. [6]Это приводит к тусклому серо-зеленому цвету через 1-2 недели после опадания лепестка, и в конечном итоге ткани сморщиваются и становятся черными. У основания цветка и молодых плодов появляются похожие симптомы по мере распространения инфекции. Непрозрачные белые или янтарные капли бактериального ила можно увидеть на инфицированной ткани при высокой влажности окружающей среды. Побеги проявляют похожие симптомы, но развиваются гораздо быстрее. «Пастуший посох» можно увидеть, когда кончик побега увядает, а больные листья побега обычно почернеют вдоль средней жилки, а затем отмирают. По количеству пораженные побеги придают дереву испорченный вид. Первоначальное заражение цветков и побегов может распространиться на большие ветви деревьев. Ветки потемнеют и пропитаются водой. На поздних стадиях инфекции появляются трещины на коре и впадина.Древесина под корой покрывается прожилками и окрашивается в черный цвет. Незрелые плоды образуют водянистые поражения, которые позже становятся черными. На этих поражениях можно обнаружить бактериальный ил. Тяжелые инфекции приводят к тому, что плоды полностью чернеют и сморщиваются.[7] Первичный инокулят этого заболевания обычно получают из язв, образовавшихся в предыдущем сезоне. Факторы, которые определяют, станут ли язвы активными, не очень хорошо известны, но считается, что язвы, обнаруженные на больших ветвях деревьев, с большей вероятностью станут активными. Также считается, что возраст может быть фактором. [8]

Распространение [ править ]

Ветка яблони Гала с «опаленными» листьями после тяжелого ожога.

Медоносные пчелы и другие насекомые , птицы , дождь и ветер могут передавать бактерии в чувствительные ткани. Поврежденная ткань также очень восприимчива к инфекциям , включая уколы и разрывы, вызванные сосущими растениями или кусающимися насекомыми. Град может заразить весь сад за несколько минут, и садоводы не ждут появления симптомов, обычно начиная меры борьбы в течение нескольких часов.

После депонирования бактерия проникает в растение через открытые устьицы и вызывает почерневшие некротические поражения , которые также могут давать вязкий экссудат . Этот насыщенный бактериями экссудат может распространяться на другие части того же растения или на уязвимые участки других растений дождем, птицами или насекомыми, вызывая вторичные инфекции . Болезнь распространяется быстрее всего в жаркую влажную погоду и неактивна зимой, когда температура падает. Однако инфицированная ткань растения содержит жизнеспособные бактерии и возобновит производство экссудата после наступления теплой погоды следующей весной. Этот экссудат затем является источником новых раундов первичных инфекций.

Патоген распространяется через дерево с места заражения через сосудистую систему растения , в конечном итоге достигая корней и / или места соединения прививок растения. Как только корни растения поражены, часто это приводит к гибели растения. Чрезмерная обрезка и чрезмерное удобрение (особенно азотом ) могут привести к росту водорослей и других растений в середине лета, которые сделают дерево более восприимчивым.

Erwinia amylovora обычно проникает в ксилему хозяина или корковую паренхиму . Она также может войти через устьица , Линзу и гидатоды . Он распространяется дождем или насекомыми естественным путем, но этот способ распространения очень неэффективен и может быть эффективным только для локальной передачи патогена. Предполагается, что аэрозоли также играют роль в его передаче из-за обнаружения E. amylovora в регионах Средиземноморья. По своему составу возбудитель состоит из коротких стержней с закругленными концами, подвижными с помощью множества перитрихозных жгутиков . E. amylovara - грамотрицательная бактерия (как указано выше).

Микроорганизмы, вызывающие бактериальный ожог, распространяются также различными способами, например, ливнем или орошением водой, насекомыми и крылатыми животными, другими зараженными растениями и нечистыми инструментами для выращивания. Наибольшая опасность заражения этой бактерией - это предлетние или поздние весенние месяцы, когда она выходит из состояния покоя. Поразительно, но нет решения от бактериального ожога; Таким образом, лучшие лекарства от бактериального ожога - это стандартная обрезка и удаление любых испорченных стеблей или ветвей. Это также может помочь избежать использования системы верхнего водоснабжения, поскольку орошение водой является одним из самых известных способов распространения болезни. Следует с осторожностью относиться к инструментам для копания, особенно к тем, которые подверглись воздействию микроскопических организмов. Инструменты следует продезинфицировать в спиртовом растворе, состоящем из трех частей.денатурированный спирт на одну часть воды. Также можно использовать разбавленный бытовой отбеливатель (одна часть отбеливателя на девять частей воды). Постоянно старайтесь полностью сушить инструменты, чтобы предотвратить коррозию. Это также может помочь в их смазывании. [9]

Было замечено , что муха Delia platura посещает раны от бактериального ожога для кормления, но не подтверждена как эффективный переносчик. В конце концов было продемонстрировано, что D. platura успешно передает бактериальный ожог на уже поврежденные побеги яблони. [10] Экзополисахарид бактериального ожога также служил адгезивом для прикрепления размножающихся клеток к D. platura . [10] D. platura избавлялась от бактериального ожога с постоянной скоростью [10] - и не страдала от этого - по крайней мере, в течение пяти дней. [10]

Управление [ править ]

Опрыскивание растений стрептомицином или инъекция растений окситетрациклином используется в некоторых частях мира, например в США, для предотвращения новых инфекций. [11] Широкое использование спрея со стрептомицином привело к устойчивости к антибиотикам в некоторых регионах, таких как Калифорния и Вашингтон. Определенные биологические средства контроля, состоящие из полезных бактерий или дрожжей, также могут предотвратить заражение новых деревьев бактериальным ожогом. Единственное эффективное лечение уже зараженных растений - обрезать пораженные ветви и удалить их с участка. [12] Растения или деревья следует регулярно осматривать на предмет появления новых инфекций. Остальные растения можно спасти, если гнилая древесинаудаляется до того, как инфекция распространяется на корни. [13] Нет никакого известного лекарства; профилактика - это ключ к успеху. [14]

Методы прогнозирования вероятности вспышки с целью наилучшего нацеливания мер контроля были внедрены с 1980-х годов после работы Евы Биллингс из исследовательской станции East Malling Research Station , Великобритания. Они были основаны на температуре и количестве осадков и были развиты Биллингсом и другими. [15] [16]

E. amylovora необходимо уничтожить извне, прежде чем она попадет в клетку. Это связано с тем, что, попав в организм хозяина, он распространяется во время эндофитной фазы патогенеза . Как только это происходит, методы внешнего контроля становятся неэффективными. Идеальный метод борьбы - внешнее нанесение на растение меди и антибиотиков. Это единственный эффективный метод и действительно профилактический. В настоящее время было отмечено, что E. amylovora выработала устойчивость к антибиотику стрептомицину, как и большинство бактерий, благодаря их гибкой способности передавать предпочтительные гены, способствующие устойчивости к антибиотикам, горизонтально от вида к виду. [17]

Фитосанитарные меры использовались как лучшие санитарные меры против распространения E. amylovora . Странам с высоким риском рекомендуется не ввозить на свою территорию растения, чувствительные к патогену, потому что, как только бактерии приживаются в каком-либо районе, искоренить болезнь практически невозможно. Питомники и фруктовые сады в таких регионах находятся под строгим фитосанитарным надзором и тщательно контролируются. Импортированные и зараженные культуры уничтожаются, как только их замечают, поскольку бактерии распространяются очень быстро, а методы уничтожения обычно являются дорогостоящими и неэффективными.

Текущие стратегии борьбы с бактериальным ожогом зависят от фитосанитарных мер по уменьшению инокулята на плантации и использования брызг лекарств для предотвращения заражения, особенно инфекций цветков. Уменьшение количества необходимого инокулята на плантации путем удаления оставшихся язв во время зимней обрезки является основным методом борьбы с бактериальным ожогом. [18]

На плантациях, находящихся под серьезным влиянием, социальные практики, которые замедляют скорость развития дерева, также замедляют темпы улучшения язвы. Это включает в себя удержание поливной воды, азотных удобрений и сельского хозяйства. Кроме того, приемы, которые уменьшают повреждение деревьев и развитие бактерий, могут уменьшить количество побочных заболеваний. Это включает в себя борьбу с ошибками, например, с клопами растений и псиллой, ограничение использования разбрасывателей придатков на молодых плантациях и отказ от использования верхних дождевателей. [19]

Важность [ править ]

Помимо исторической важности того, что это первая бактерия, которая, как доказано, является патогеном растений, она чрезвычайно важна с экономической точки зрения. [7] Расходы на контроль и потери оцениваются примерно в 100 миллионов долларов США в год в США. В частности, в Мичигане в 2000 году потери оцениваются в 42 миллиона долларов из-за вырубки около 400 000 яблонь. [20] Теплая, влажная и сырая погода в мае привела к этой эпидемии. При этом примерно 68 миллионов долларов оцениваются в убытках Вашингтона и северного Орегона. E. amylovora распространяется по всей территории США и по всему миру, вызывая серьезные повреждения, хотя маловероятно, что они нанесут серьезный ущерб в Северной Европе. Пока E. amylovoraне заносится в Среднюю Азию, где все еще растут дикие яблони, он не изменит никаких экосистем. Биоразнообразие также не пострадало, поскольку ни одному виду растений не угрожает исчезновение из-за этого патогена. Выращивание груш в Эмилии-Романье в Италии является традиционным занятием для некоторых семей, и бактериальный ожог угрожает этой традиции, передаваемой из поколения в поколение. [21] В южной Германии яблони и груши долгое время были частью ландшафта, и их трудно защитить. Устранение исчезновения яблонь и груш в их ландшафте может быть дорогостоящим и может отрицательно сказаться на туризме. В долгосрочной перспективе бактериальный ожог - очень важный фактор экономики и общества.

Заранее определенное количество сортов яблони отвечает за огромный объем ежегодного создания. Покупатели и универсальные магазины ценят эти сорта за их внешний вид, качество, аромат и сохраняемость, в то время как культиваторы дополнительно ценят их плантационные характеристики и подготовленный рынок, возникающий по запросу покупателя. Сохранение желаемых качеств плодоносящего сорта при одновременном проявлении противодействующих качеств с помощью обычных методов воспроизводства для всех намерений и целей невозможно вообразить из-за гетерозиготности яблока, долгого возраста и несоответствия самим себе. Наследственное проектирование предлагает привлекательный вариант, поскольку он может дать более быстрые результаты, характеристики устойчивости могут быть получены из множества источников, определение местных качеств яблока может быть изменено.и привлекательные характеристики измененного сорта или подвоя могут быть сохранены.[22]

Патогенез [ править ]

Патогенность зависит от множества различных факторов, таких как продукция сидерофоров десфериоксамина, металлопротеаз, плазмид и гистоноподобных белков. Однако некоторыми существенными факторами патогенности являются вариации в синтезе внеклеточных полисахаридов (EPS), а также в механизме системы секреции типа III и связанных с ней белков. [23] EPS помогает бактериальным патогенам избегать защиты растений, «закупоривать» сосудистую систему хозяина, защищать бактерии от высыхания и прикрепляться к обеим поверхностям и друг к другу. Один EPS представляет собой амиловоран, полимер повторяющихся звеньев пентасахарида. Если штамм E. amylovoraне может продуцировать амиловоран, он не является патогенным и не может распространяться среди растений. Леван - еще один ЭПС, и его отсутствие замедляет развитие симптомов. Системы секреции типа III используются для экспорта и доставки эффекторных белков в цитозоль растений-хозяев. Эта система в основном состоит из белков Hrc. Подвижность - еще один важный фактор вирулентности. [24] Поскольку E. amylovora не является обязательным биотрофом, она способна выживать вне хозяина, что позволяет ей распространяться разными способами, например под дождем.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Типовой штамм NCPPB 683 Архивировано 11 июля 2012 г. на WebCite (мертвая ссылка 3 декабря 2019 г.)
  2. ^ "Австралия, Новая Зеландия оскорбляют торговлю по поводу бактериального ожога. (Болезнь деревьев)" . Агра Европа . 23 мая 1997 г.
  3. ^ "Местные производители яблок говорят нет киви" . Австралийская радиовещательная корпорация. 2010-04-13 . Проверено 11 ноября 2014 года .
  4. ^ Хелм, Лесли; Эйзенстодт, Гейл (22 июля 1996 г.). «Попал под перекрестный огонь Тихоокеанской яблочной войны» . Лос-Анджелес Таймс . Проверено 9 августа 2010 года .
  5. ^ Биллинг, Ева; Берри, AM (2002). «Пересмотр эпидемиологии ожирения в Англии». Proc. 9-й международный Семинар по бактериальному ожогу в Acta Horticulturae . 590 : 61–67.
  6. ^ Шрот, MN (2010). «Упадок сил яблок и груш» (PDF) . plantdiseases.org . Архивировано 18 января 2020 года (PDF) . Проверено 17 января 2020 года .
  7. ^ a b Джонсон, Кеннет Б. «Яблочный и грушевый ожог». Американское фитопатологическое общество. Инструктор по здоровью растений, 2000. Интернет. 15 ноября 2016 г.
  8. ^ Пиво, Стивен В., Norelli, Джон Л. «Огонь порча Эпидемиология: ФакторывлияющиеВыброс Erwinia Amylovora . По Язвы» Фитопатология 77.9 (1977): 1119-125. Интернет. 15 ноября 2016 г.
  9. ^ https://www.garptingknowhow.com/plant-problems/disease/fire-blight-remedies-and-symptoms.htm
  10. ^ a b c d Буше, Мэтью; Коллинз, Роуэн; Харлинг, Кейли; Бринд Амур, Габриель; Кокс, Керик; Лоеб, Грег (11.11.2020). «Взаимодействие между Delia platura и Erwinia amylovora, связанное с передачей побеговой инфекции, опосредованной насекомыми» . PhytoFrontiers . Американское фитопатологическое общество . 1 : ФИТОФР-08-20-0. DOI : 10,1094 / phytofr-08-20-0013-р . ISSN 2690-5442 . 
  11. ^ Iljon A, Стирлинг J, Смит? RJ (2012). «Математическая модель, описывающая вспышку бактериального ожога». В Mushayabasa S, Bhunu, CP (ред.). Понимание динамики возникающих и повторно возникающих инфекционных заболеваний с использованием математических моделей . С. 91–104. ISBN 978-81-7895-549-0.
  12. ^ Iljon A, Stirling J, et al. (2012). «Математическая модель, описывающая вспышку бактериального ожога». В Mushayabasa S, Bhunu, CP (ред.). Понимание динамики возникающих и повторно возникающих инфекционных заболеваний с использованием математических моделей . С. 91–104. ISBN 978-81-7895-549-0.
  13. ^ «Fireblight: симптомы, причины и лечение» . Университет Джорджии . Проверено 13 ноября 2014 года .
  14. ^ "Fire Blight" . Государственный университет Колорадо . Проверено 13 ноября 2014 года .
  15. ^ Schouten, Хенк Дж. "Исследования по бактериальному ожогу - диссертация 1991" . Университет Вагенингена . Проверено 27 апреля 2021 года .
  16. ^ Биллинг, Ева (2007). «Проблемы адаптации систем предупреждения о болезнях растений в новых местах: переоценка интегрированной системы биллинга для прогнозирования ожогов в жаркой и засушливой среде» . Фитопатология . 97 (9): 1036–1039 . Проверено 27 апреля 2021 года .
  17. ^ «Супербак, сверхбыстрая эволюция» . evolution.berkeley.edu . Апрель 2008 . Проверено 12 декабря 2016 .
  18. ^ Норелли, Джон Л .; Джонс, Алан Л .; Олдвинкл, Херб С. (август 2003 г.). «Управление бактериальным ожогом в двадцать первом веке: использование новых технологий, повышающих сопротивляемость хостов в Apple» . Болезнь растений . 87 (7): 756–765. DOI : 10,1094 / PDIS.2003.87.7.756 . ISSN 0191-2917 . PMID 30812883 .  
  19. ^ https://www.apsnet.org/edcenter/disandpath/prokaryote/pdlessons/Pages/FireBlight.aspx
  20. ^ Aćimović SG, Zeng Q, McGhee GC, Sundin GW и Wise JC (2015) Борьба с бактериальным ожогом ( Erwinia amylovora ) на яблонях с помощью введенных в ствол индукторов устойчивости растений и антибиотиков и оценка индукции генов белков, связанных с патогенезом. Фронт. Plant Sci. 6:16. Интернет. 15 ноября 2016 г.
  21. ^ "Эрвиния Амиловора (огненный свет)". Международный центр сельского хозяйства и биологических наук. Np, nd Web. 15 ноября 2016 г.
  22. ^ Норелли, Джон Л .; Джонс, Алан Л .; Олдвинкл, Херб С. (2003). «Управление бактериальным ожогом в двадцать первом веке: использование новых технологий, повышающих сопротивляемость хостов в Apple» . Болезнь растений . 87 (7): 756–765. DOI : 10,1094 / PDIS.2003.87.7.756 . PMID 30812883 . 
  23. ^ Пике, Нурия, Дэвид Miñana-Galbis, Susana Merino, и Хуан Томас. «Факторы вирулентности Erwinia Amylovora : обзор». Международный журнал молекулярных наук, 16.6 (2015): 12836-2854. Интернет. 15 ноября 2016 г.
  24. ^ Vrancken, K., Holtappels, M., et al. (Май 2013). Патогенность и стратегии заражения возбудителем бактериального ожога Erwinia amylovora у розоцветных: современное состояние. Микробиология 159 (5): 823-832. Интернет. 15 ноября 2016 г.

Внешние ссылки [ править ]

  • Типовой штамм Erwinia amylovora в Bac Dive - база метаданных по бактериальному разнообразию
  • Изображения симптомов (973) и база данных, Калифорнийский университет в Беркли