Головня сахарного тростника - Sugarcane smut

Головня сахарного тростника
Сахарная головня.jpg
Черный кнут, производимый головней сахарного тростника
Общие именаголовня сахарного тростника
ВозбудителиSporisorium scitamineum
Хостысахарный тростник
Кодекс ЕОКЗРUSTISC

Головня сахарного тростника
Научная классификация
Королевство:
Грибы
Разделение:
Базидиомицеты
Учебный класс:
Устилагиномицеты
Заказ:
Ustilaginales
Род:
Споризориум
Разновидность:
S. scitamineum
Биномиальное имя
Sporisorium scitamineum
(Syd.) M. Piepenbr., M. Stoll & Oberw. 2002 г.
Синонимы

Ustilago scitaminea

Головня сахарного тростника грибковое заболевание сахарный тростник вызванный грибком Sporisorium scitamineum. Заболевание известно как кульмиколезное, при котором описывается рост грибка стебля тростника. Он поражает несколько видов сахарного тростника и, как сообщается, встречается и на нескольких других видах трав, но не в критических количествах. Наиболее узнаваемым признаком этого заболевания является нарост черного или серого цвета, который называют «головней кнутом».[1] Устойчивость к головне сахарного тростника - лучший способ борьбы с ней, но также важно использовать семена, свободные от болезней. В меньших масштабах может быть эффективной обработка с использованием горячей воды и удаление инфицированных растений. Основной способ распространения спор - ветер, но болезнь также распространяется через зараженные черенки. Головня сахарного тростника - разрушительное заболевание в регионах выращивания сахарного тростника во всем мире.[2]

Хозяева и симптомы

Головня сахарного тростника поражает все виды сахарного тростника, если они не устойчивы. Причиненный ущерб зависит от восприимчивости вида. Поля сахарного тростника засаживаются вегетативными черенками материнских растений, поэтому они имеют тот же генетический состав, что и материнское растение. Семена не используются для размножения, потому что сахарный тростник является многовидовым гибридом и поэтому его трудно разводить.[3] Голова сахарного тростника также может заразить некоторые другие виды трав, помимо сахарного тростника. Однако в основном он остается на растениях рода Сахар.

Через два-четыре месяца после того, как грибок заразил растение, из меристемы или точки роста растения вместо веретенообразного листа появляются черные плетевидные структуры. Развивающийся хлыст представляет собой смесь ткани растения и ткани грибка. Хлыст достигает зрелости между шестым и седьмым месяцем. Когда споры, содержащиеся внутри плети, высвобождаются, сердцевина плети остается позади и приобретает соломенный цвет.[4]

Растения, зараженные грибком, обычно имеют тонкие стебли и часто низкорослые. В конечном итоге они дают кущение намного больше, чем обычно, в результате чего листья становятся более тонкими и более слабыми. Иногда они больше похожи на траву, чем на незараженные растения. Менее распространенными симптомами заболевания являются стеблевые или листовые галлы и разрастающиеся почки.[5]

Цикл болезни

Головня сахарного тростника распространяется через телиоспоры которые производятся в головне кнутом. Эти телиоспоры, расположенные либо в почве, либо на растении, прорастают в присутствии воды.[6] После прорастания они производят промицелий и подвергаются мейозу, образуя четыре гаплоида. споридия. Голова сахарного тростника биполярна и, следовательно, дает два разных типа спорид. Чтобы произошло заражение, две спориды от разных типов спаривания должны объединиться и образовать дикарион. Этот дикарион затем продуцирует гифы, которые проникают в чешуйки почек сахарного тростника и заражают меристематическую ткань. Гриб растет в меристематической ткани и вызывает образование цветковых структур, которые он колонизирует для образования своих телиопор.[7] Цветущие структуры, обычно типичные для травы стрелы, превращаются в хлыст, подобный сорусу, который вырастает между влагалищами листьев. Сначала он покрыт тонким серебристым перидием (это ткань хозяина), который легко отслаивается при высушивании, обнажая сажистые черно-коричневые телиоспоры. Затем эти телиоспоры разносятся ветром, и цикл продолжается. Споры красновато-коричневые, округлые и субовидные, могут быть от гладких до умеренно эхинулированных. Размер варьируется от 6,5 до 8 мкм. Сорта сахарного тростника, предназначенные для распространения в других географических районах, должны быть проверены на чувствительность к популяциям S. scitamineum в каждом районе.[8]

Среда

Головня сахарного тростника - очень распространенное заболевание, распространенное в Центральной и Южной Америке, Африке и Юго-Западной Азии. О головне сахарного тростника сообщалось во всех странах, расположенных между 20 градусами к северу и югу от экватора.[9]Возбудитель хорошо переносит жаркую и сухую погоду.[10] на протяжении большей части цикла болезни, но для прорастания телиоспор необходимы влажные условия.

Экспрессия гена

Устойчивость растений к болезням является результатом совместной эволюции растения и патогена.[11] Во время инфекции Ustilago scitaminea гриб растет в меристематической ткани и вызывает образование цветковых структур, которые он колонизирует для образования своих телиопор. Цветущие структуры, обычно типичные метелки травы, превращаются в хлыстоподобный сорус, который быстро растет и выступает между влагалищами листьев. Развитие головни сахарного тростника зависит от взаимодействия окружающей среды, разновидностей сахарного тростника и самого патогена. Если взаимодействие между устойчивыми к головне разновидностями и патогеном неаффинно, возникает устойчивость к болезням; однако, если взаимодействие между разновидностями, восприимчивыми к головне, и патогеном является аффинным, возникает восприимчивость к болезни. Ряд физиологических и биохимических изменений, вместе с молекулярной реакцией, происходит в период между появлением стресса на растении из-за вторжения патогена и последующим взаимодействием между растением и патогеном. Достигнут прогресс в изучении молекулярных основ устойчивости к головне сахарного тростника.[12][13][14][15][16][17] Согласно одному исследованию, тип устойчивости - это устойчивость одного гена на сайте гена N52 / 219. Кроме того, в этом исследовании говорилось о нескольких различных штаммах или расах Ustilago scitaminea.[18] Несмотря на то, что было изучено, необходимы дополнительные исследования молекулярного взаимодействия в этой патосистеме, чтобы открыть механизмы устойчивости к головне.

Экспрессия белка

Несмотря на то, что было изучено, мало что известно о протеомном фоне взаимодействия между патогеном и хозяином в этой патосистеме.[19][20][21]

Управление

Борьба с головней сахарного тростника осуществляется за счет использования устойчивых сортов, фунгицидов и использования безопасного посадочного материала. Борьба в основном осуществляется за счет использования устойчивых сортов в районах, где присутствует болезнь.[22] Фунгициды также используются для борьбы с этим заболеванием, но обычно устойчивые сорта предпочтительны из-за стоимости фунгицидов. В районах, где это заболевание еще не обнаружено, важно использовать здоровый посадочный материал, чтобы не занести возбудитель. Правительства иногда принимают важные правила, чтобы предотвратить распространение болезни. Карантин также вводится в зараженных областях.

Важность

Исторически головня сахарного тростника была впервые обнаружена в 1877 году в регионе Наталь в Южной Африке. Заболевание было проблемой почти во всех странах, где выращивают сахарный тростник. Голова сахарного тростника не попадала в западное полушарие до 1940-х годов, когда она достигла Аргентины.[23] Австралия была последним крупным производителем сахарного тростника, который заразился. В 1998 году было заражено западное побережье, но основные производственные центры Австралии находятся на восточном побережье страны.[24] Теперь зараженные растения были обнаружены по обе стороны страны, из-за чего засветка сахарного тростника стала проблемой во всех производственных центрах. Иногда болезнь оставалась незамеченной или незамеченной до тех пор, пока полностью не уничтожала огромные участки урожая.

Головня сахарного тростника может нанести любой ущерб восприимчивым сортам. Можно было увидеть от 30% до полного неурожая.[25] Снижение урожайности в основном зависит от расы присутствующего патогена, разновидности сахарного тростника и условий окружающей среды.[26] Растения сахарного тростника растут, что означает, что растение отрастает после сбора урожая, обеспечивая следующий урожай.[27] Из-за такой многолетней природы полный неурожай может привести к необходимости пересадки поля. В настоящее время типично заменять участки, зараженные устойчивыми разновидностями сахарного тростника.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Комсток, Дж. К. и Лентини, Р. С. Болезнь сахарной головни, Университет Флориды.
  2. ^ «Информационный лист ISO6052». BSES Сахарный тростник для будущего. Правительство Квинсленда: Департамент первичной промышленности и рыболовства, 2006. Web. 5 октября 2011 г. <«Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2011-02-27. Получено 2011-10-26.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  3. ^ Баукум, Л. Е., Р. В. Райс и Т. Дж. Шуенеман. «Обзор сахарного тростника Флориды». Science Daily: новости и статьи в области науки, здравоохранения, окружающей среды и технологий. Университет Флориды. Интернет. 10 декабря 2011 г. <https://www.sciencedaily.com/articles/s/sugarcane.htm >.
  4. ^ «Информационный лист ISO6052». BSES Сахарный тростник для будущего. Правительство Квинсленда: Департамент сырьевой промышленности и рыболовства, 2006. Web. 5 октября 2011 г. <«Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2011-02-27. Получено 2011-10-26.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)>.
  5. ^ Цюэ Юсюн, Сюй Липин, Линь Цзяньвэй, Жуань Мяохун, Чжан Муцин и Чен Рукай. «Дифференциальная экспрессия белка в сахарном тростнике во время взаимодействия сахарного тростника и Sporisorium Scitamineum, выявленная с помощью 2-DE и MALDI-TOF-TOF / MS». Сравнительный и функциональный геномный (2011): 1-10. Интернет. 26 октября 2011 г.
  6. ^ Дж. М. УОЛЛЕР (1969). «Голова сахарного тростника (Ustilago scitaminea) в Кении. I. Эпидемиология». Пер. Брит. mycol. Soc. 52: 13951.
  7. ^ Крофт, Б. Дж., И К. С. Брейтуэйт. «Управление вторжением головни сахарного тростника в Австралии». Австралазийская патология растений 35.2 (2006): 113-22. Распечатать.
  8. ^ Y. Que, L. Xu, J. Lin и др. "Молекулярная изменчивость Sporisorium scitamineum в материковом Китае, выявленная маркерами RAPD и SRAP" Болезнь растений, т. 96, нет. 10. С. 1519-1525, 2012.
  9. ^ Мартин Дж. П., Эббот Е. В., Хьюз К. Г.. (1961). Болезни сахарного тростника в мире, Vol. 1, Elsevier Pugl. Pub.Company, Амстердам, 542стр.
  10. ^ Райли, Т.Ф. Джубб и др. (1999). Первая вспышка головни сахарного тростника в Австралии. Труды XXIII Конгресса ISSCT, Нью-Дели, Индия, 22–26 февраля 1999 г. Том 2: 333337. Нью-Дели, Индийская ассоциация сахарных технологов.
  11. ^ M. Lao, A. D. Arencibia, E. R. Carmona и др. "Анализ дифференциальной экспрессии с помощью кДНК-AFLP Saccharum spp. После инокуляции патогеном-хозяином Sporisorium scitamineum" Plant Cell Reports, vol. 27, нет. 6. С. 1103–1111, 2008.
  12. ^ M. Lao, A. D. Arencibia, E. R. Carmona и др. "Анализ дифференциальной экспрессии с помощью кДНК-AFLP Saccharum spp. После инокуляции патогеном-хозяином Sporisorium scitamineum" Plant Cell Reports, vol. 27, нет. 6. С. 1103–1111, 2008.
  13. ^ L. N. Thokoane и R. S. Rutherford, "Дифференциальное отображение кДНК-AFLP генов сахарного тростника (Saccharum spp, гибриды), вызванное заражением грибковым патогеном Ustilago scitaminea (головня сахарного тростника)", Труды Южноафриканской ассоциации технологов сахара, т. 75. С. 104–107, 2001.
  14. ^ B. H. Orlando, B. P. Thomma, E. Carmona et al., "Идентификация генов сахарного тростника, индуцированных в устойчивых к болезням сомаклонах после инокуляции Ustilago scitaminea или Bipolaris sacchari", Физиология и биохимия растений, вып. 43, нет. 12. С. 1115–1121, 2005.
  15. ^ M. LaO, A. D. Arencibia, E. R. Carmona и др., "Анализ дифференциальной экспрессии с помощью кДНК-AFLP Saccharum spp. После инокуляции патогеном хозяина Sporisorium scitamineum", Plant Cell Reports, vol. 27, нет. 6. С. 1103–1111, 2008.
  16. ^ Цюэ Юсюн, Ян Чжися, Сюй Липин и Чэнь Жюкай. «Выделение и идентификация дифференциально экспрессируемых генов в сахарном тростнике, инфицированном Ustilago scitaminea», Acta Agronomica Sinica, vol. 35, нет. 3. С. 452–458, 2009.
  17. ^ Цюэ Юсюн, Линь Цзяньвэй, Сун Сяньсянь, Сюй Липин и Чэнь Рукий. «Дифференциальная экспрессия генов в сахарном тростнике в ответ на заражение грибковым патогеном Ustilago scitaminea, выявленное с помощью кДНК-AFLP», Journal of Biomedicine and Biotechnology, vol. 2011 г., идентификатор статьи 160934, 10 стр., 2011 г. Дои:10.1155/2011/160934
  18. ^ L. N. Thokoane и R. S. Rutherford, "Дифференциальное отображение кДНК-AFLP генов сахарного тростника (Saccharum spp, гибриды), вызванное заражением грибковым патогеном Ustilago scitaminea (головня сахарного тростника)", Труды Южноафриканской ассоциации технологов сахара, т. 75. С. 104–107, 2001.
  19. ^ Цюэ Юсюн, Сюй Липин, Линь Цзяньвэй, Жуань Мяохун, Чжан Муцин и Чен Рукай. «Дифференциальная экспрессия белка в сахарном тростнике во время взаимодействия сахарного тростника и Sporisorium Scitamineum, выявленная с помощью 2-DE и MALDI-TOF-TOF / MS». Сравнительный и функциональный геномный (2011): 1-10. Интернет. 26 октября 2011 г.
  20. ^ Д. Пиньон, Р. де Армас, К. Висенте и М. Э. Легаз, "Роль полиаминов в заражении почек сахарного тростника спорами Ustilago scitaminea", Физиология и биохимия растений, вып. 37, нет. 1. С. 57–64, 1999.
  21. ^ Р. де Армас, Р. Сантьяго, М. Е. Легаз и К. Висенте, «Уровни фенольных соединений и ферментативная активность могут быть использованы для скрининга на устойчивость сахарного тростника к головне (Ustilago scitaminea)», «Австралазийская патология растений, том. 36, нет. 1. С. 32–38, 2007.
  22. ^ Комсток JC (2000) Smut. В «Справочнике по болезням сахарного тростника». (Редакторы П. Ротт, Р. А. Бейли, Дж. К. Комсток, Б. Дж. Крофт и А. С. Саумталли), стр. 181–185. (CIRAD и ISSCT: Монпелье, Франция)
  23. ^ Комсток, Джек К., Стивен А. Феррейра и Томас Л. Тью. «Подход Гавайев к борьбе с головней сахарного тростника». Болезни растений 67.4 (1983): 452-57. Гавайская ассоциация производителей сахара. Интернет. 20 октября 2011 г.
  24. ^ «Вспышка головни - серьезное испытание для индустрии сахарного тростника». Голова сахарного тростника. Австралийская ассоциация тростниковых фермеров, 2000. Интернет. 25 октября 2011 г. <http://www.acfa.com.au/index.php?option=com_k2&view=item&layout=item&id=63&Itemid=76 >.
  25. ^ «Информационный лист ISO6052». BSES Сахарный тростник для будущего. Правительство Квинсленда: Департамент первичной промышленности и рыболовства, 2006. Web. 5 октября 2011 г. <«Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2011-02-27. Получено 2011-10-26.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)>.
  26. ^ Нзиоки, Х. С. и Джамоза Дж. Э. Оценка потери урожая из-за инфекции, вызванной головней сахарного тростника (Ustilago Scitaminea) в Кении: Растительный тростник. Технический бюллетень KESREF № 1 (декабрь 2006 г.). <http://www.kesref.org/UserFiles/File/technicalbulletin.pdf >.
  27. ^ Баукум, Л. Е., Р. В. Райс и Т. Дж. Шуенеман. «Обзор сахарного тростника Флориды». Science Daily: новости и статьи в области науки, здравоохранения, окружающей среды и технологий. Университет Флориды. Интернет. 10 декабря 2011 г. <https://www.sciencedaily.com/articles/s/sugarcane.htm >.