Zaraza południowych liści kukurydzy - Southern corn leaf blight
| Zaraza południowych liści kukurydzy | |
|---|---|
|
|
| Zaraza południowych liści kukurydzy na kukurydzy | |
| Klasyfikacja naukowa | |
| Królestwo: | |
| Podział: | |
| Poddział: | |
| Klasa: | |
| Zamówienie: | |
| Rodzina: | |
| Rodzaj: | |
| Gatunki: |
B. maydis (Cochliobolus heterostrophus)
|
| Nazwa dwumianowa | |
|
Bipolaris maydis Nisikado i Miyake
|
|
Zgorzel południowych liści kukurydzy (SCLB) to choroba grzybicza kukurydzy wywoływana przez patogen roślinny Bipolaris maydis (znany również jako Cochliobolus heterostrophus w stanie teleomorficznym ).
Grzyb jest workowcem i może infekować konidiami lub askosporami . Istnieją trzy rasy B. maydis : rasa O, rasa C i rasa T; Objawy SCLB różnią się w zależności od rasy zakaźnego patogenu. Rasa T jest zakaźna dla roślin kukurydzy z cytoplazmą męskosterylności Teksasu (kukurydza cytoplazmatyczna cms-T) i ta podatność była przyczyną epidemii SCLB w Stanach Zjednoczonych w latach 1969-1970. Z tego powodu rasę T wzbudza szczególne zainteresowanie. Podczas gdy SCLB rozwija się w ciepłym, wilgotnym klimacie, chorobę można znaleźć na wielu obszarach uprawy kukurydzy na świecie. Typowe praktyki zarządzania obejmują hodowlę pod kątem odporności żywiciela, kontrole kulturowe i stosowanie fungicydów .
Zastępy niebieskie
Głównym żywicielem południowej zarazy kukurydzy jest Zea mays lub kukurydza , znana w Stanach Zjednoczonych jako kukurydza.
Różne rodzaje kukurydzy z normalnej cytoplazmie (N), są narażone na Race O. Mają cytoplazmatyczną odporność na T toksyny z Bipolaris maydis (produkowany przez Race T). Brak genu występującego tylko w roślinach z cytoplazmą męskosterylności Teksasu jest przyczyną tej oporności. Rośliny kukurydzy z cytoplazmą T-cms odziedziczyły po matce gen T-urf 13, który koduje białkowy składnik wewnętrznej błony mitochondrialnej . Toksyna T działa na tę część mitochondriów. W podobny sposób, Rasa C jest patogenna tylko dla gospodarzy z cytoplazmą męskosterylności C.
SCLB może również infekować sorgo i teosinte .
Tabela 1. Przegląd wyścigu
| Wyprodukowano rasę / toksynę | Wrażliwy gospodarz |
|---|---|
| Wyścig O / O-toksyna | Kukurydza o normalnej cytoplazmie (N) - większość roślin kukurydzy |
| Toksyna wyścigowa T / T. | Kukurydza z cytoplazmą męskosterylności teksańskiej (T-cms) - rośliny te mają gen T-urf 13, który koduje miejsce działania toksyny T. |
| Toksyna rasy C / C | Kukurydza z cytoplazmą męskosterylności C (C-cms) - obecnie występuje tylko w Chinach |
Objawy
Objawy różnią się w zależności od rasy. Charakterystycznym objawem SCLB jest obecność uszkodzeń liści.
Uszkodzenia, gdy obecna jest rasa O, są brązowe z wzmocnionymi lub brązowymi obwódkami. Zaczynają się jako małe, romboidalne zmiany i wydłużają się w żyłach, by stać się większymi i prostokątnymi. Uszkodzenia rasy O pozostają w liściach rośliny kukurydzy. Rozmiar zmiany waha się od 2 do 6 milimetrów szerokości i od 3 do 22 milimetrów długości.
Uszkodzenia spowodowane przez rasę T są brązowe z żółto-zielonymi lub chlorotycznymi aureolami. Później zmiany mają czerwoną do ciemnobrązowej obwódki i mogą rozprzestrzeniać się na wszystkie inne nadziemne części rośliny, w tym łodygę, osłonkę i ucho. Zmiany mają kształt eliptyczny lub wrzecionowaty i mogą być większe niż zmiany spowodowane przez Race O, od 6 do 12 milimetrów szerokości i od 6 do 27 milimetrów długości. Infekcja rasy T powoduje więdnięcie sadzonek i ich śmierć w ciągu trzech lub czterech tygodni.
Uszkodzenia wywołane przez rasę C są nekrotyczne i mają około 5 milimetrów długości. Mają również tendencję do więdnięcia.
Podsumowując, B. maydis może zakażać liść, pochewki, łuski uszu, uszy, kolby, łodygi i łodygi. Jeśli infekcja podudzia wystąpi wystarczająco wcześnie, ucho może zostać przedwcześnie zabite, co powoduje opadnięcie ucha. Jądra dotknięte SCLB zostaną pokryte spiczastą, czarną pleśnią, która może powodować zgniliznę kolb. Zgnilizna ucha jest bardziej rozległa w przypadku rasy T na kukurydzy cytoplazmy cms-T. Zarażone sadzonki mogą więdnąć i umrzeć w ciągu kilku tygodni od daty sadzenia.
Ponieważ objawy są reakcją rośliny i podobne można zaobserwować w przypadku innych patogenów roślin, zakażenie Bipolaris maydis można potwierdzić mikroskopowo. Znakiem (faktyczna obecność patogenu) SCLB są konidia. Są widoczne pod mikroskopem i zwykle są brązowe i zwężające się z okrągłymi krawędziami. Zaraza północna liści kukurydzy często występuje, gdy występuje południowa zaraza liści kukurydzy, a zmiany chorobowe rozróżniają między nimi. Uszkodzenia SCLB są bardziej równoległe, lżejsze i mniejsze w porównaniu z NCLB
Cykl chorobowy
Cykl chorobowy Cocholiobolus heterostrophus jest cykliczny i uwalnia bezpłciowe konidia lub askospory płciowe, które zakażają rośliny kukurydzy. Wiadomo, że cykl bezpłciowy występuje w przyrodzie i jest głównym problemem. W sprzyjających wilgotnych i ciepłych warunkach konidia (pierwotne inokulum ) są uwalniane ze uszkodzeń zakażonej kukurydzy i przenoszone na pobliskie rośliny przez wiatr lub pryskający deszcz. Gdy konidia wylądują na liściu lub pochwie zdrowej rośliny, Bipolaris maydis wykiełkuje na tkance poprzez polarne rurki zarodkowe . Zarodki albo przenikają przez liść, albo wchodzą przez naturalny otwór, taki jak aparaty szparkowe . Miąższowe tkanki liścia jest atakowane przez grzybni grzyba; komórki tkanki liścia następnie zaczynają brązowieć i zapadać się. Uszkodzenia te powodują powstawanie konidioforów, które w sprzyjających warunkach mogą albo dalej infekować pierwotną roślinę żywicielską (jądra, łuski, łodygi, liście), albo uwalniać konidia w celu zakażenia innych pobliskich roślin. Termin „sprzyjające warunki” oznacza, że na powierzchni liścia obecna jest woda, a temperatura otoczenia wynosi od 60 do 80 stopni Fahrenheita. W tych warunkach zarodniki kiełkują i wnikają do rośliny w ciągu 6 godzin. Grzyb zimuje w resztkach kukurydzy w postaci grzybni i zarodników, ponownie czekając na sprzyjające wiosenne warunki. Czas generowania nowego inokulum wynosi tylko 51 godzin.
Jak wspomniano wcześniej, Bipolaris maydis ma również fazę płciową z askosporami, ale zaobserwowano to tylko w hodowlach laboratoryjnych. Jego askospory (w worku) znajdują się w askokarpie Cochiobolus , rodzaju perywapnia rzadkiego w przyrodzie. Zatem główną drogą zakażenia SCLB jest bezpłciowość poprzez zakażenie konidialne.
Środowisko
Zgorzel południowych liści kukurydzy można znaleźć na całym świecie, prawie wszędzie, gdzie uprawia się kukurydzę. Ilość opadów, wilgotność względna i temperatura obszaru mają kluczowe znaczenie dla rozprzestrzeniania się i przeżycia choroby. Dzieje się tak, ponieważ SCLB sprzyja ciepłemu, wilgotnemu klimatowi. Środowisko o wysokiej temperaturze (od 68 do 90 stopni Fahrenheita) i wysokim poziomie wilgotności jest szczególnie sprzyjające dla SCLB. Natomiast długie i słoneczne sezony wegetacyjne z suchymi warunkami są wysoce niekorzystne. Rasa O jest najbardziej rozpowszechnionym z trzech typów. Rasa T występuje na obszarach, na których sadzi się genotypy męskosterylności w Teksasie, a rasę C odkryto tylko w Chinach.
Zarządzanie
Najlepszą praktyką w zarządzaniu południową zarazą liści kukurydzy jest hodowla pod kątem odporności żywiciela . Odkryto źródła oporności zarówno na pojedyncze geny, jak i na poligeny. Normalna kukurydza cytoplazmatyczna może być odporna zarówno na rasę T, jak i rasę C, stąd bardziej rozpowszechniona obecność rasy O. W niektórych odpornych mieszańcach można znaleźć plamki, ale jest to tylko reakcja na oporność i nie spowoduje utraty znaczenia gospodarczego.
Inne metody kontroli mogą zapobiec rozprzestrzenianiu się wszystkich ras. Na przykład ważne jest, aby zagospodarować resztki pożniwne między sezonami wegetacyjnymi, ponieważ B. maydis zimuje w liściach i resztkach okrywy. Aby zachęcić do rozkładu wszelkich pozostałych resztek, można wykorzystać uprawę. Zaobserwowano, że zasypywanie pozostałości przez orkę zmniejszyło występowanie SCLB w przeciwieństwie do uprawy minimalnej, która może pozostawić resztki na powierzchni gleby. Inną formą kontroli kulturowej stosowaną w celu ograniczenia południowej zarazy kukurydzy jest płodozmian z uprawami innymi niż rośliny żywicielskie.
Dodatkowo można stosować fungicydy na liście. Zwalczanie choroby liści jest krytyczne od 14 dni przed do 21 dni po kędzierzawym, jest to najbardziej podatny czas na wystąpienie uszkodzeń spowodowanych przez zarazę liści. Fungicydy powinny być aplikowane na rośliny zakażone SCLB natychmiast po pojawieniu się zmian chorobowych. W zależności od warunków środowiskowych, ponowne aplikacje mogą być konieczne w okresie wegetacji.
Znaczenie
Praktyki hodowlane i optymalne warunki środowiskowe dla rozmnażania B. maydis w Stanach Zjednoczonych doprowadziły do epidemii w 1970 r. We wczesnych latach 60. firmy produkujące kukurydzę zaczęły stosować cytoplazmę męskosterylną, aby wyeliminować wcześniejszą potrzebę usuwania oszczędzaj czas i pieniądze. Nasiona te zostały ostatecznie wyhodowane w uprawach hybrydowych, aż oszacowano, że 90% występowania kukurydzy Texas męskosterylnej cytoplazmy (Tcms), podatnej na nowo wytworzoną rasę T. Choroba, która po raz pierwszy pojawiła się w Stanach Zjednoczonych w 1968 r., Osiągnęła status epidemii w 1970 roku i zniszczył około 15% produkcji roślinnej pasa kukurydzy w tym roku. W 1970 roku choroba rozpoczęła się w południowych Stanach Zjednoczonych i do połowy sierpnia rozprzestrzeniła się na północ do Minnesoty i Maine . Szacuje się, że tylko Illinois poniosło stratę 250 milionów buszli kukurydzy na rzecz SCLB. Wartość pieniężną utraconych zbiorów kukurydzy szacuje się na miliard dolarów. W 1971 roku straty SCLB praktycznie zniknęły. Było to spowodowane ponownym użyciem normalnej kukurydzy cytoplazmatycznej, a nie tak sprzyjającej pogodzie, zasypywaniu pozostałości i wczesnemu sadzeniu. Epidemia SCLB zwróciła uwagę na kwestię jednorodności genetycznej upraw monokulturowych , która pozwala na większe prawdopodobieństwo pojawienia się nowych ras patogenów i podatności żywiciela.
Obecnie istnieje wiele metod zarządzania i lepszych praktyk edukacyjnych, ale choroba nadal może stanowić problem w klimacie tropikalnym, powodując katastrofalne straty w plonach sięgające 70%.