SADOWNICTWO

OCHRONA ROŚLIN

03.03.2021

Diagnostyka patogenów roślin na przykładzie chorób truskawek

P. Rekas

Z punktu widzenia plantatora kwestia produkcji dużego plonu wysokiej jakości jest najważniejsza. Niezbędnym elementem do osiągnięcia celu jest prowadzenie skutecznej ochrony przeciwko patogenom na plantacjach. Globalizacja agrofagów i specyfika uprawy w polskim klimacie zmuszają producentów owoców do poświęcania tej kwestii coraz więcej uwagi i zaangażowania. Bezdyskusyjnie ułatwieniem jest tu nowoczesna diagnostyka patogenów roślin przeprowadzona w warunkach laboratoryjnych. Karolina Felczak-Konarska, Michał Lechowski/ Instytut Agronomiczny Fertico W XXI wieku popularyzacja i rokroczny spadek kosztów diagnostyki molekularnej sprawiły, że techniki biologii molekularnej stały się dostępną dla każdego doraźną metodą pomocy przy ochronie roślin. Objawy wywoływane przez patogeny roślinne bywają niejednoznaczne i bardzo trudne w identyfikacji. Dotychczas stosowane, tradycyjne metody oceny stanu upraw oraz planowanie schematu ochrony roślin opierają się głównie na wizualnej identyfikacji symptomów i prognozowaniu możliwości wystąpienia choroby. Wykorzystanie tych sposobów jest obarczone wysokim ryzykiem wystąpienia błędu, co może skutkować zastosowaniem złego planu i niewłaściwych środków ochrony roślin. Pociąga to za sobą bardzo duże konsekwencje, które mogą ekonomicznie odbić się na gospodarstwie. Tak więc w kontekście zmieniającego się klimatu, zbliżonych wizualnych objawów poszczególnych patogenów i narastającej presji nowych gatunków agrofagów na plantacjach tradycyjne metody diagnostyki nie są już wystarczające do podejmowania trafnych decyzji odnośnie do terminów i celów wykonywanych zabiegów.

Nowoczesna diagnostyka patogenów roślin

Z wyżej wymienionych powodów w doradztwie należy poszukiwać i wprowadzać innowacyjne metody diagnostyki patogenów roślin, które wyróżniają się:
  • skutecznością,
  • szybkością,
  • wiarygodnością,
  • precyzją.
Właśnie te zalety charakteryzują metody diagnostyki molekularnej, która opiera się na badaniach z wykorzystaniem różnych wariacji łańcuchowej reakcji polimerazy (PCR). PCR skupia się na wykrywaniu materiału genetycznego organizmów, umożliwiając jego detekcję lub identyfikację. Stosując reakcję PCR, można dokonywać diagnozy chorób przed pojawieniem się widocznych objawów na plantacji.

Cechy i korzyści diagnostyki molekularnej patogenów roślin

Diagnostyka molekularna ma kilka kluczowych cech, decydujących o korzyściach z jej wykorzystywania przy produkcji owoców.
  1. Bardzo wysoka czułość. Testy molekularne pozwalają wykryć nawet od jednej cząsteczki DNA patogenu w badanej próbce (DNA człowieka znajduje się w jądrze, którego średnica wynosi około 0,00001 metra, a DNA drobnoustrojów jest setki razy mniejsze!). Tak wysoka czułość umożliwia detekcję mikroorganizmów chorobotwórczych jeszcze w fazie bezobjawowej, kiedy choroba nie wywołała symptomów – widocznych uszkodzeń tkanki roślinnej. Przy odpowiednio szybkim podjęciu kroków prewencyjnych diagnostyka molekularna daje możliwość znacznego ograniczenia szkód powstałych w wyniku infekcji. Co więcej, dzięki wykryciu choroby w fazie niezaawansowanej, ilość środków ochrony roślin wymaganych do jej zwalczenia jest znacznie mniejsza w porównaniu do fazy objawowej. Pozwala to ograniczyć koszty, a także chronić środowisko.
  2. Możliwość wykonywania testów na każdym etapie produkcyjnym. Ilość próbki, jaka jest potrzebna do wykonania diagnostyki molekularnej, jest bardzo niewielka. Na wynik badań nie wpływa ani stan, ani etap rozwoju rośliny. Umożliwia to prowadzenie działań diagnostycznych, począwszy od momentu zakupienia sadzonek i założenia plantacji, a skończywszy na badaniu zbieranych owoców przeznaczonych do przechowania.
  3. Specyficzność testów. Wiele patogenów roślinnych wywołuje bardzo podobne objawy, często niemożliwe do odróżnienia podczas oględzin wizualnych. Testy molekularne pozwalają na rozróżnienie blisko spokrewnionych gatunków patogenów. Dzięki temu możliwe jest zastosowanie „terapii celowanej” poprzez dobór odpowiedniej metody przeciw konkretnemu, zidentyfikowanemu patogenowi, co znacznie zwiększa prawdopodobieństwo powodzenia terapii.
  4. Szybkość diagnozy. Testy molekularne, wykorzystujące reakcję PCR, umożliwiają postawienie diagnozy na podstawie otrzymanych wyników już w ciągu ~8 godzin.

Diagnostyka molekularna w laboratorium IAF

W pracowni biologii molekularnej Instytutu Agronomicznego Fertico Sp. z o.o. diagnostyka molekularna prowadzona m.in. na różnych odmianach truskawek umożliwiła wyodrębnienie najczęściej diagnozowanych patogenów, będących sprawcami chorób tej uprawy. Oprócz szarej pleśni (Botrytis cinerea) obserwowano: Silna reprezentacja chorób bakteryjnych, grzybowych i grzybopodobnych była spowodowana warunkami pogodowymi, przede wszystkim panującą bardzo wysoką wilgotnością, ale również zmienną temperaturą oraz dość silnymi i częstymi opadami deszczu. Są to warunki zdecydowanie sprzyjające przenoszeniu się oraz rozwojowi chorób, których skutki mogą bardzo niekorzystne oddziaływać na jakość i ilość plonu oraz rzutować na ogólną zdrowotności plantacji

Choroby truskawek: Phytophtora cactorum i Pestalotiopsis clavispora 

Wymienione wyżej choroby odnotowywane są w częściach nadziemnej i podziemnej roślin. Co roku przysparzają bardzo wiele problemów, zarówno jeśli chodzi o poprawną diagnostykę, jak i wybór odpowiedniego programu ochrony. Sezon 2020 niewątpliwie może zostać uznany za bardzo sprzyjający rozwojowi chorób grzybowych i bakteryjnych na plantacjach truskawek. Mimo przedsięwziętych intensywnych i kosztownych programów ochrony walka z patogenami niejednokrotnie została przegrana przez plantatora. Jednym z głównych powodów niepowodzenia była błędna diagnoza, a więc niewłaściwa identyfikacja zagrożeń. Jeśli chodzi o diagnostykę patogenów roślin uprawnych, to wW sezonie 2020 największe problemy sprawiała identyfikacja chorób powodowanych przez dwa patogeny – Phytophtora cactorum i Pestalotiopsis clavispora.
Agrosimex

Objawy patogenów u truskawek

Na plantacjach porażonych przez Pestalotiopsis clavispora obserwowane charakterystyczne objawy dla patogenu to: więdnięcie roślin, zamieranie korony, a w konsekwencji zamieranie całej rośliny. Zainfekowane egzemplarze wykazują powolny lub kompletny brak rozwoju oraz słabe ukorzenianie się sadzonek. Ponadto obserwuje się zahamowanie wzrostu i rozwoju nowych włośników w systemie korzeniowym. Głównym objawem porażenia są zmiany widoczne na przekroju szyjki korzeniowej, czyli brązowe, a także puste – sprawiające wrażenie zniszczonych przez szkodniki – wiązki przewodzące. Tkanka rośliny, po przecięciu przekroju pędu, w dość szybkim tempie zmienia zabarwienie na czerwone. Na części nadziemnej objawy Pestalotiopsis clavispora można zaobserwować w postaci ciemnozielono-oliwkowych, sięgających aż do brązu, nieregularnych zmian na liściach. Zmiany te po pewnym czasie zasychają, a liść zwija się do nerwu, a następnie zaczyna się kruszyć. Wzrost owoców roślin porażonych również ulega zahamowaniu. Owoce drobnieją, a następnie zasychają. Infekcja rośliny w okresie pozbiorczym może powodować zmiany zabarwienia pędu oraz zmianę zabarwienia i zasychanie od dołu liści. Porażone truskawki na plantacji mogą również mieć obniżoną zdolność do przezimowania. Pestalotiopsis clavispora, jako jeden z patogenów glebowych, może zostać łatwo pomylony z innymi patogenami. W odróżnieniu od Verticillium dahliae i Phytophtora cactorum nie doprowadza on do całkowitego zaschnięcia roślin w krótkim czasie. Jednak odróżnienie porażenia i rozwoju infekcji poprzez bazowanie na przekroju korony truskawki jest praktycznie niemożliwe gołym okiem. W przypadku Phytophtora cactorum początkowo na plantacji obserwuje się więdnięcie liści u pojedynczych roślin. Przy silnym porażeniu odnotowuje się często równoczesne więdnięcie całej rośliny. Na plantacji obserwowane jest to w postaci placowego wypadania roślin. Jednak typowym objawem zgnilizny korony truskawki są, obserwowane na przekroju pędu skróconego, mniejsze lub większe nekrozy. Świeżo zaatakowana tkanka jest wodnista i zabarwiona jasnobrązowo, potem wybarwia się na intensywnie brązowo-czerwony kolor. W czasie suchych i upalnych miesięcy proces gnicia może ulec zahamowaniu, prowadząc do pozornego wyzdrowienia rośliny. Co ważne, w wyniku infekcji na owocach truskawek obserwowane są początkowo jasnobrązowe, później brązowe suche gnilne plamy, które niekiedy obejmują cały owoc. Na dojrzałych owocach obserwuje się zaś szarawo-żółte, czasami fioletowe, odbarwione plamy. Porażone owoce mają nieprzyjemny zapach, są gorzkie i nie nadają się do spożycia. Jednak opisane wyżej objawy są na tyle do siebie podobne, że niekiedy trudno jest jednoznacznie określić, z którym patogenem ma się do czynienia. W tym celu zaleca się diagnozowanie za pomocą nowoczesnej diagnostyki patogenów roślin - techniki DNAexpress, która pozwala na dokładną i szybką identyfikację.
linkedin Placeholder facebook Placeholder twitter Placeholder