Увядание Стюарта - серьезное бактериальное заболевание кукурузы, вызываемое бактерией Pantoea stewartii . Эта бактерия поражает растения , особенно такие виды кукурузы , как сладкая, кремень, вмятина, мука и попкорн. [1] Заболевание, также известное как бактериальное увядание или бактериальный ожог листьев, вызывает серьезные проблемы у сладкой кукурузы. [2] [3] Заболевание является эндемическим в регионах Средней Атлантики и долины реки Огайо, а также в южной части кукурузного пояса.
Увядание Стюарта | |
---|---|
Возбудители | Pantoea stewartii |
Хосты | кукуруза |
Векторы | кукурузная блоха ( Chaetocnema pulicaria ) |
Кодекс ЕОКЗР | ERWIST |
Увядание Стюарта | |
---|---|
Научная классификация | |
Домен: | |
Тип: | |
Класс: | |
Заказ: | |
Семья: | |
Род: | |
Биномиальное имя | |
Pantoea stewartii ( Smith 1898) Mergaert et al. 1993 г. | |
Подвиды | |
П. с. subsp. stewartii | |
Синонимы | |
Pseudomonas stewarti ( так в оригинале ) Smith 1898 |
Хозяева и симптомы
Увядание Стюарта может быть серьезным заболеванием многих видов кукурузы, включая сладкую, вмятину, кремневую, мучную и попкорн. [1] Сорта сладкой кукурузы и попкорна более восприимчивы к увяданию Стюарта, чем полевая (зубчатая) кукуруза, но некоторые инбреды и гибриды зубчатой кукурузы более восприимчивы. Производство факторов вирулентности может быть вызвано системой связи между бактериями, известной как определение кворума . [4] Увядание Стюарта вызывает снижение урожайности из-за уменьшения размера кукурузного древостоя или ограничения его производства, что приводит к уменьшению количества початков кукурузы. [5]
Заболевание наблюдается в некоторых частях Арканзаса, Делавэра, Иллинойса, Индианы, Кентукки, Мэриленда, Миссури, Нью-Джерси, Нью-Йорка, Огайо, Пенсильвании, Теннесси, Вирджинии и Западной Вирджинии. [ требуется пояснение ] У Стюарта есть две фазы симптомов: фаза увядания и фаза фитофтороза. На обеих фазах симптомы сначала проявляются в виде поражений листьев, которые возникают из-за шрамов от кормления кукурузных блох. Сначала поражения на листьях кажутся длинными и неправильной формы, от светло-зеленого до желтого, а затем соломенного цвета. У взрослых растений вдоль жилок листа проходят желтоватые полосы с волнистыми краями. [2] Эта фаза фитофтороза часто преобладает после удаления метелок, и симптомы похожи на повреждение морозом, засуху, нарушение питания, северный ожог листьев кукурузы (вызываемый Exserohilum turcicum ) и, в частности, увядание Госса (вызываемое Clavibacter michiganensis ssp. Nebraskensis ) . [5] [ неудавшаяся проверка ] Хороший способ определить, есть ли у кукурузы симптомы увядания Стюарта, - это посмотреть на ткань листа под микроскопом. Если в бактериальном иле обнаруживаются не желтые, не образующие спор, палочковидные бактерии, вероятность увядания Стюарта велика. [6]
Кукуруза блоха жук питается кукурузной ткани листьев и затем передает P. stewartii бактерии в растение. При питании больших популяций кукурузных блох может произойти скелетирование листьев и гибель всходов. [7]
В большинстве случаев фаза увядания наблюдается на проростках, но для некоторых типов кукурузы (например, сладкой кукурузы) более зрелые растения могут увядать. Фаза увядания носит системный характер, что означает, что большая часть растения заражена через перемещение бактерий и колонизацию сосудистой системы растения. Когда бактерия распространяется по растению, листья начинают увядать и могут погибнуть. Растения отстают в росте, и иногда все растение может увядать и погибать. Часто встречаются обесцвеченные, обесцвеченные кисточки. Часто у растений с симптомами увядания также наблюдаются симптомы фитофтороза.
Когда бактерии достигают стеблей кукурузы, сосудистые пучки становятся коричневыми и некротическими. Хорошим индикатором того, заразили ли бактерии стебли, является то, сочатся ли желтые массы бактерий из сосудистых пучков. У некоторых гибридов сладкой кукурузы желтая слизистая слизь накапливается на шелухе внутреннего уха и / или покрывает зерна кукурузы. Ядра также могут иметь сероватые поражения с темными краями или могут быть неправильной формы и карликовыми. Другой распространенный симптом бактерий - образование открытых полостей в ткани стебля. В то время как растения слабые и уязвимые, грибки стеблевой гнили могут еще больше вторгнуться в кукурузу. [8]
Цикл болезни
Chaetocnema pulicaria , основной переносчик P. stewartii , зимует во взрослом состоянии и рано весной начинает питаться проростками кукурузы. Зимует бактерия в кишечнике взрослых кукурузных блох. Более теплые зимние температуры позволяют увеличить выживаемость жуков и, по сути, увеличить их численность весной. Вылупляющиеся весной жуки переносят бактерии в ткань листьев кукурузы через питание. Кукурузные блохи повреждают лист и заражают раны фракцией насекомых(экскрементами), которые дополнительно содержат бактерии. Попав внутрь растения, бактерии размножаются и заполняют ксилему и межклеточные пространства листьев. Степень размножения сильно зависит от восприимчивости сорта. Высокочувствительные растения становятся системно инфицированными и сталкиваются с такими симптомами, как задержка роста, увядание и смерть. В менее тяжелых случаях у растения могут быть длинные поражения листьев неправильной формы. Некоторые генотипы способны сильно ограничивать рост патогенов. У таких растений поражения листьев короткие, незначительные или даже могут отсутствовать. Зерна некоторых сортов кукурузы могут быть инфицированы позже в вегетационный период после цветения. Хотя зерна кукурузы могут быть источником инокулята, передача через семена происходит довольно редко. [8]
Окружающая среда и контроль
Количество блох, выходящих весной из спячки, зависит от суровости зимних температур. Теплые зимние температуры способствуют выживанию блох-переносчиков и повышают риск болезни Стюарта. Число появляющихся взрослых особей можно оценить, рассчитав индекс зимней температуры путем усреднения средних температур за декабрь, январь и февраль. Если средняя средняя температура составляет 90 ° F (32 ° C) или выше, жуки выживут в большом количестве и риск заболевания высок; если среднее значение составляет от 85 до 90 ° F (от 29 до 32 ° C), риск от умеренного до высокого; От 80 до 85 ° F (от 27 до 29 ° C), от умеренного до низкого; а среднее значение ниже 80 ° F (27 ° C) представляет низкий риск. [8]
Блошиные жуки не выживают в северной половине штата Иллинойс из-за низких зимних температур. Те, что встречаются в конце весны или летом, мигрировали с юга. Снежный или другой зимний покров, очевидно, не обеспечивает достаточного укрытия для увеличения выживаемости зимующих блох-жуков. Продолжительные периоды влажной летней погоды неблагоприятны для размножения и питания жуков, тогда как сухая погода благоприятна. Следовательно, хотя это заболевание было обнаружено во всем мире, бактерия никогда не выживала и не распространялась, кроме Северной Америки, потому что болезнь зависит от того, где встречается C. pulicaria . В Северной Америке увядание Стюарта встречается в средней части Атлантического океана и в долине реки Огайо, а также в южной части кукурузного пояса. Этот регион включает части Коннектикута, Делавэра, Иллинойса, Индианы, Айовы, Кентукки, Мэриленда, Миссури, Нью-Джерси, Нью-Йорка, Огайо, Пенсильвании, Род-Айленда, Вирджинии и Западной Вирджинии. Увядание Стюарта также можно найти в штатах Восточного и Среднего Запада и некоторых частях Канады, но это зависит от того, переживут ли кукурузные блошки зимы. Кукурузные блохи могут переносить бактерии на север летом, но если насекомые-переносчики не могут пережить суровые зимние температуры, бактерии не могут распространяться. [9] зубчатая блоха жук , взрослая 12-пятнистой огурец жук , семена кукуруза личинка , пшеница проволочник , белый опарыш и личинки блошки длинноусых могут также нести P. stewartii от одного растения к другому в течение лета. Эти вредители не могут перезимовать и передать болезнь. [10]
Все сорта сладкой кукурузы подвержены увяданию на стадии первых листьев. Восприимчивость снижается, и по мере взросления растений достигается естественный контроль. Внешняя борьба с болезнями проводится путем опрыскивания инсектицидами, чтобы остановить раннее кормление зимующих блох. [1] Инсектициды следует распылять, как только кукуруза впервые коснется поверхности почвы. При установлении мер контроля следует повторить опрыскивание несколько раз, чтобы ограничить присутствие инсектицидных продуктов на поле. [11] Обычными инсектицидами, используемыми для борьбы с увяданием Стюарта, являются клотианидин , имидаклоприд и тиаметоксам . Эти инсектициды наиболее эффективно используются при норме 1,25 (мг действующего вещества на ядро), при этом наиболее эффективным является клотианидин. Нормы внесения на этикетках могут немного отличаться, поэтому следите за расходами на этикетках для каждого инсектицида. [12] Лучшие результаты получаются, когда семена опрыскиваются до прорастания. При опрыскивании по бороздам и послевсходовом опрыскивании листьев может быть неэффективным. [ требуется разъяснение ] [6]
Хотя инсектициды эффективны, устойчивые гибриды - лучшее средство борьбы с болезнями. [13] Гибридные сорта сладкой кукурузы также доступны для контроля. Гибриды дент-кукурузы более устойчивы к заболеванию, чем сладкая кукуруза, поэтому не требуют инсектицидов. [ необходима цитата ]
Важность
Потери сладкой кукурузы столь же значительны, как и у гибридных сортов, но используются только на периодической основе. [ требуется уточнение ] У восприимчивых сортов потери составляют от 40 до 100% при заражении до стадии пятилистного растения. Потери составляют 15–35% и 3–15% для семилепестковой и девятилистной стадий соответственно. Влечение Стюарта может привести к дополнительным затратам на фитосанитарные правила со стороны торговых партнеров. Такие правила в первую очередь влияют на торговлю семенами, предотвращая экспорт семян или создавая дополнительные расходы на фитосанитарные проверки перед экспортом. Во время эпидемий в 1990-х годах увядание Стюарта было серьезной экономической проблемой для индустрии семян кукурузы из-за логистики торговли и обмена большими объемами семян полевой кукурузы по всему миру. Увядание Стюарта также создает косвенные издержки для производителей семян - так же, как и любое серьезное заболевание, - поскольку необходимо использовать ресурсы для скрининга зародышевой плазмы и селекции кукурузы на устойчивость к увяданию Стюарта, чтобы вывести гибриды, которые эффективно и действенно контролируют болезнь. [6] В Кентукки болезнь приносит огромные убытки производителям кукурузы. Воздействие увядания Стюарта включает сокращение насаждений, производство меньшего количества колосьев и их меньшего размера, а также повышенную восприимчивость зараженных увяданием растений к поражению стеблями гниющих организмов.
Источник
Впервые увядание Стюарта заметил Т.Дж. Беррилл в конце 1880-х годов, изучая ожоги на кукурузных полях в южном Иллинойсе. Беррилл связал обнаруженные им симптомы с сухой погодой и повреждением чинчинками , но указал, что причиной болезни могут быть бактерии. Тем не менее, ему не удалось выполнить постулаты Коха для определения возбудителя болезни.
Затем, в 1895 году, Стюарт заметил увядание растений сахарной кукурузы в Лонг-Айленде , штат Нью-Йорк. Завершив постулаты Коха о бактериях сладкой кукурузы, Стюарт дал точное описание симптомов и назвал патоген Pseudomonas stewartii в 1898 году. С помощью своих коллег Стюарт пришел к выводу, что бактерии легко распространяются через семена. Еще 25 лет спустя кукурузная блоха Chaetocnema pulicaria была определена как основной переносчик, ответственный за распространение болезни в середине сезона.
Таксономия патогена обсуждалась на протяжении полувека, когда в 1963 году DW Dye назвал его Erwinia stewartii . Краситель сделал это, потому что патоген тесно связан с другими бактериями в комплексе Erwinia herbicola - Enterobacter agglomerans . Недавно комплекс был отнесен к роду Pantoea, что не соответствовало результатам анализа последовательности 16S РНК. Из-за этой разницы патоген был назван Erwinia stewartii, а совсем недавно - Pantoea stewartii .
Вильт Стюарт был в первую очередь ответственен за развитие первого широко выращиваемого однопереходного гибрида, 'Golden Cross Bantam'. В 1923 году Гленн Смит, ученый Министерства сельского хозяйства США, работающий в Университете Пердью, создал гибрид двух разных линий обычного, восприимчивого «Золотого бантама». Гибрид был протестирован во время одной из самых разрушительных эпидемий увядания Стюарта в северной Индиане. После успешного выступления гибрид был легализован и получил название «Golden Cross Bantam». Через несколько лет 70–80% консервированной сладкой кукурузы в США было этим сортом. [6]
Рекомендации
- ^ a b c Липпс, Патрик; Дорранс Энн; Миллс Деннис. "Бактериальное увядание Стюарта и фитофтороз кукурузы" . Государственный университет Огайо. Архивировано из оригинала 24 декабря 2001 года . Проверено 2 ноября 2011 года .
- ^ а б Munkvold, GP "Болезнь Кукурузы Стюарта" (PDF) . Государственный университет науки и технологий Айовы. Архивировано 2 мая 2012 года из оригинального (PDF) . Проверено 2 ноября 2011 года .
- ^ Ропер, Кэролайн (2011). « Pantoea stewartii subsp. Stewartii : уроки, извлеченные из обитающего в ксилеме патогена сладкой кукурузы» . Молекулярная патология растений . 12 (7): 628–637. DOI : 10.1111 / j.1364-3703.2010.00698.x . PMC 6640275 . PMID 21726365 .
- ^ Тан, Вэнь-Си (12 августа 2014 г.). « Pantoea sp., Выделенный из тропической пресной воды, демонстрирующий продукцию N-ацил-гомосерин-лактона» . Научный мировой журнал . 2014 (2014): 828971. DOI : 10,1155 / 2014/828971 . PMC 4146356 . PMID 25197715 .
- ^ а б Hershman, DE; Винчелли П .; Несмит WC "Кукурузное увядание Стюарта" . Колледж сельского хозяйства Университета Кентукки. Архивировано из оригинала 9 июня 2010 года . Проверено 2 ноября 2011 года .
- ^ а б в г Патаки, Дж. К. "Кукурузное увядание Стюарта" . Инструктор по охране здоровья растений . Проверено 2 ноября 2011 года .
- ^ Кук, К. (2005). «Плотность популяции кукурузной блохи (Coleoptera: Chrysomelidae) и заболеваемость увяданием Стюарта в сладкой кукурузе». Журнал экономической энтомологии . Энтомологическое общество Америки. 98 (3): 673–682. DOI : 10.1603 / 0022-0493-98.3.673 . S2CID 26010713 .
- ^ a b c Комплексная борьба с вредителями - Увядание и упадок сладкой кукурузы Стюарта
- ^ Патакай, Джеральд. «Кукурузное увядание Стюарта» . Американское фитопатологическое общество . Проверено 17 ноября 2011 года .
- ^ Клиника диагностики растений и насекомых. «Уилт Стюарта» . Государственный университет Айовы . Проверено 2 ноября 2011 года .
- ^ Шерф, Арден; Вудс Томас. «Кукурузная болезнь Стюарта» . Кафедра патологии растений Корнельского университета . Проверено 2 ноября 2011 года .
- ^ Патаки, JK; Michener PM; Фриман Н.Д. (март 2005 г.). «Нормы обработки семян инсектицидами и борьба с увяданием Стюарта в сладкой кукурузе» . Болезнь растений . 89 (3): 262–268. DOI : 10,1094 / PD-89-0262 . PMID 30795348 .
- ^ Кухар, Томас П.; Лидия Дж. Стиверс-Янг; Майкл П. Хоффманна; Алан Дж. Тейлор (февраль 2002 г.). «Борьба с кукурузной блохой и увяданием Стюарта в сладкой кукурузе с помощью обработки семян имидаклопридом и тиаметоксамом». Защита урожая . 21 (1): 25–31. DOI : 10.1016 / S0261-2194 (01) 00056-4 .
Внешние ссылки
- Типовой штамм Pantoea stewartii в Bac Dive - база метаданных по бактериальному разнообразию