Diagnostyka molekularna patogenów grzybowych i bakteryjnych – warzywa kapustowate

Kapustowate, do których zalicza się m.in. kapustę głowiastą, pekińską i brukselską, kalafior, brokuł oraz jarmuż, zajmują znaczną część powierzchni upraw warzyw w Polsce. Ich uprawa wiąże się z ryzykiem wystąpienia groźnych chorób, które porażają przeważnie wszystkie gatunki kapustnych. Prawidłowa diagnoza choroby i jej sprawcy jest kluczowa dla opracowania skutecznej strategii ochrony.

Izabela Abramczyk/Instytut Agronomiczny Fertico

Objawy grzyba Alternaria spp.
Objawy grzyba Alternaria spp. na liściu kapusty głowiastej

Choroby warzyw powodowane są przez różne czynniki chorobotwórcze (patogeny) – wirusy, bakterie, lęgniowce, grzyby. Najważniejsze z nich zostały wymienione w tabeli. Każdy fitopatogen ma określone cechy, takie jak rodzaj wytwarzanych zarodników/komórek, źródło i sposób infekcji, sposób rozmnażania się i rozprzestrzeniania, powodowane objawy, szkodliwość, cykl chorobowy. Niektóre cechy mogą się pokrywać. Dzieje się tak m.in. w przypadku kompleksów patogenów wywołujących tę samą chorobę, czyli te same objawy. Ze względu na to, że patogeny różnią się od siebie tak wieloma cechami, inne też jest ich zwalczanie.

Jak diagnozować sprawców chorób?

Objawy kiły kapusty
Objawy kiły kapusty na korzeniu brokułu

Pierwsze, co przychodzi na myśl w kontekście diagnozowania chorób roślin, to objawy. Obecnie w internecie dostępne są liczne artykuły zilustrowane zdjęciami obrazującymi choroby warzyw. Działają także specjalne fora ogrodnicze, na których członkowie wymieniają się zdjęciami i spostrzeżeniami. Korzystanie z takich zasobów „wiedzy” niesie ryzyko błędnej identyfikacji patogenu, ponieważ autorzy treści często nie mają odpowiednich kompetencji, a podpisy pod zdjęciami nie zawsze są prawidłowe. Właściwa diagnostyka choroby nie kończy się na obserwacji objawów. Ważne są także oznaki etiologiczne – tzn. grzybnia, zarodniki, komórki patogenu na roślinie. W sprzyjających rozwojowi patogenów warunkach oznaki te występują obficie w postaci nalotów zarodników, wycieków komórek bakteryjnych. Aby wstępnie ocenić przynależność oznak do jednego z patogenów, należy wykonać preparat mikroskopowy. W celu potwierdzenia obserwacji morfologicznych zalecane jest badanie molekularne. Diagnostykę – morfologiczną i molekularną – oferują specjalistyczne laboratoria, m.in. Laboratorium Instytutu Agronomicznego Fertico w Grójcu.

Właściwa diagnostyka choroby nie kończy się na obserwacji objawów. Ważne są także oznaki etiologiczne – tzn. grzybnia, zarodniki, komórki patogenu na roślinie. W sprzyjających rozwojowi patogenów warunkach oznaki te występują obficie w postaci nalotów zarodników, wycieków komórek bakteryjnych.

Najważniejsze choroby warzyw kapustowatych

Choroba Patogen
zgorzel siewek kapustnych Pythium spp., Fusarium spp., Rhizoctonia solani, Alternaria spp., Botrytis cinerea
kiła kapusty Plasmodiophora brassicae
czerń krzyżowych Alternaria brassicae, Alternaria brassicicola, Alternaria alternata
czarna zgnilizna kapustnych Xanthomonas campestris pv. campestris
sucha zgnilizna kapustnych Leptosphaeria biglobosa, Leptosphaeria maculans
szara pleśń Botrytis cinerea
zgnilizna twardzikowa Sclerotinia sclerotiorum
mączniak rzekomy kapustnych Hyaloperonospora parasitica, Peronospora parasitica
gnicie róż kalafiora, brokułu Pseudomonas syringae pv. maculicola
mokra zgnilizna Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum

Zalety biologiimolekularnej

Termocykler
Termocykler – sprzęt do przeprowadzania reakcji PCR

Techniki biologii molekularnej to przyszłość identyfikacji patogenów roślin. Są one bardzo czułe, szybkie i skuteczne. Istotą diagnostyki chorób roślin za pomocą tych technik jest analiza DNA – kodu genetycznego, unikalnego dla każdego organizmu. Objawy i oznaki etiologiczne mogą być podobne, ale DNA zawsze będzie specyficzne dla gatunku lub rodzaju. Poszczególne grupy patogenów mają także cechy wspólne w swoim DNA, dlatego można za pomocą badań molekularnych przyporządkować sprawcę do królestwa bakterii czy grzybów. W większości przypadków takie oznaczenie jest jednak niewystarczające. Producent warzyw chciałby poznać konkretnego sprawcę, np. Sclerotinia sclerotiorum, lub rodzaj, do którego on należy, np. Alternaria spp. w przypadku kompleksu gatunków powodujących czerń krzyżowych. Jest to możliwe dzięki zastosowaniu specyficznych starterów – krótkich sekwencji nukleotydowych komplementarnych do DNA danego patogenu. Dzięki badaniom molekularnym można uzyskać DNA nawet z roślin niewykazujących jeszcze objawów lub bez oznak etiologicznych. Potrzebny jest tylko niewielki fragment tkanki roślinnej, ponieważ DNA jest powielane w reakcji PCR, wskutek czego powstaje wiele kopii pożądanego genu. Tak uzyskany produkt można zwizualizować na żelu agarozowym w efekcie przeprowadzonej elektroforezy. Interpretacja wyniku jest bardzo prosta nawet dla osoby niezajmującej się biologią molekularną – w przypadku wykrycia patogenu widoczny jest produkt w postaci prążka o odpowiedniej wielkości, natomiast brak prążka oznacza brak wykrycia patogenu. Oprócz tkanek roślinnych na obecność fitopatogenów można badać podłoża ogrodnicze oraz wodę do nawadniania. Jest to szczególnie istotne w identyfikacji chorób warzyw kapustowatych z powodu możliwości przetrwania patogenów w glebie, na resztkach pożniwnych i w zbiornikach wodnych w postaci np. zarodników przetrwalnikowych (zarodniki Plasmodiophora brassicae mogą infekować nawet po 8 latach zalegania w glebie). W przeciwieństwie do roślin tu objawów nie można zaobserwować i konieczne jest wykonanie badań molekularnych. Jest to przyszłościowa inwestycja, Zeskanuj kod QR i zobacz dodatkowe informacje.ponieważ od podłoża wolnego od chorób w dużej mierze zależy zdrowotność uprawy. Gdy objawy wystąpią na dojrzałych roślinach, na skuteczną ochronę może być już za późno. Dzięki badaniom gleby na obecność patogenów da się także ocenić skuteczność zastosowanego odkażania gleby. Glebę można badać z dwóch powodów – w celu identyfikacji choroby, która już wystąpiła w uprawie, i profilaktycznie – przed założeniem uprawy. W pierwszym przypadku glebę należy pobrać spod obszaru, gdzie występują porażone rośliny, zaś w przypadku przygotowania gleby pod nasadzenie – glebę należy pobrać równomiernie z różnych części pola, według instrukcji poboru na stronie Instytutu Agronomicznego Fertico (zeskanuj kod QR). Korzyści z badań gleby mogą czerpać także producenci podłoży ogrodniczych. Mając pewność co do zdrowotności podłoży, oferują produkt bardziej atrakcyjny dla klienta w porównaniu z produktami konkurencji.