Head Blight - o prezentare generală a subiectelor ScienceDirect

Termeni asociați:

  • Pacoste
  • Fungicid
  • Micotoxină
  • Fusarium
  • Micotoxine
  • Putrezirea rădăcinii
  • Gibberella zeae
  • Răsaduri
  • Ciuperci
  • Orz

Descărcați în format PDF

Despre această pagină

Rezistența la boli în sorg

2.2.1.1.2 Manșonul capului

Măcinarea capului, după cum indică termenul, este o boală a paniculelor de sorg. Se observă în principal în America de Nord, Mexic și în câteva țări din America de Sud, cum ar fi Argentina și Venezuela. În aceste țări apare într-o formă moderată până la severă și poate provoca o reducere semnificativă a randamentului de cereale în special la hibrizii sau soiurile sensibile. Cu toate acestea, în principalele regiuni de sorg din lume (de exemplu, Africa și Asia) este considerată o boală minoră cu incidență sporadică.

Înroșirea țesuturilor de miez ale pedunculului și a ramurilor de rahis sau rahis sunt principalul simptom intern al bolii. Acest lucru poate duce la simptome vizibile extern ale necrozei pedunculului și a ramurilor de rahis sau rahis. În multe cazuri, simptomele externe pot fi trecute cu vederea, cu excepția cazului în care condițiile meteorologice favorabile ajută la exprimarea fazei de necroză. În cazul unei infecții severe, o parte sau întreaga paniculă se poate prăbuși, inducând moartea prematură a părții sau a întregii panicule. Boabele dintr-o paniculă infectată pot părea mai uscate decât boabele normale.

Boala este cauzată de ciuperca F. moniliforme. Alți agenți patogeni ai mucegaiului de cereale precum Alternaria spp. Și Curvularia spp. au fost, de asemenea, găsite asociate cu această boală. Această boală poate avea o anumită relație cu mucegaiul boabelor. Cu toate acestea, având în vedere părțile vegetale afectate, aceasta este tratată ca o boală separată. Infecția inițială are loc în partea inferioară a paniculei lângă baza rahisului și se răspândește în sus. Umiditatea continuă ridicată în momentul înfloririi favorizează infecția și colonizarea. Utilizarea unui soi rezistent este cel mai bun mod de gestionare a bolii.

Biotehnologii agricole și conexe

4.59.3 Impactul economic al infecțiilor cu Fusarium și toxinele lor

Speciile de Fusarium provoacă o gamă largă de boli la cele mai importante plante din punct de vedere economic, incluzând bătăile capului, păsările, putrezirea rădăcinilor și putrezirea fructelor. Infecțiile cu Fusarium pot avea efecte devastatoare asupra productivității și comercializării culturilor, dar cel mai important impact economic al infecțiilor cu Fusarium este capacitatea multor specii de a produce micotoxine.

În bătăile capului, acoperite de Gibberella zeae (Schwein) Petch (anamorph, F. graminearum Schwabe sensu lato), boabele se contaminează cu tricotecenă și micotoxine estrogenice, precum nivalenol (NIV), deoxinivalenol (DON) și zearalenonă (ZEN) . Se estimează că impactul economic direct și secundar al acestei boli a costat 2,7 miliarde de dolari în Statele Unite între 1998 și 2000. Deoarece trichotecenele sunt rezistente la temperaturi ridicate, precum și la metodele chimice de distrugere, se pot acumula la niveluri ridicate în boabe.făcându-le improprii pentru hrană sau hrana animalelor. Toxinele tricotecene precum vomitoxina (DON) au efecte severe asupra sănătății umane, deoarece sunt inhibitori puternici ai biosintezei proteinelor eucariote. Contaminarea cu vomitoxină a alimentelor a fost asociată cu greață, vărsături, anorexie, convulsii și pierderea leucocitelor. DON provoacă refuzul furajelor la animalele care nu sunt rumegătoare și pierderea în greutate. Tricotecenele modulează, de asemenea, funcția imunitară a omului și pot promova cancerul și bolile autoimune (Figura 1).

head

Figura 1. Structura chimică a toxinelor majore produse de Fusarium spp.

Fumonisina produsă de F. verticillioides, care este cea mai comună mucegai găsită pe porumb în întreaga lume, este toxică pentru ficat și țesutul renal. Toxicitatea acestora pare să implice întreruperea biosintezei de novo a sfingolipidelor. Fumonosinele sunt, de asemenea, cancerigene în testele modelului de rozătoare și sunt implicate ca factori de risc la om pentru cancer esofagian și defecte ale tubului neural la populațiile care utilizează porumb cultivat în casă ca dietă de bază.

Ecologie chimică

Hisakazu Yamane,. Hideaki Oikawa, în Comprehensive Natural Products II, 2010

4.08.3.6 Perspective

Finalizarea analizei genomice a mai multor agenți patogeni ai plantelor Magnaporthe grisea (explozie de orez), Gibberella zeae (bătăi de cap în grâu și orz) și scabie Streptomyces, cauzând crustă de cartofi, ne-a permis identificarea genelor pentru biosinteza fitotoxinelor și studierea detaliată a dezvoltării bolilor la nivel molecular. S-a constatat că ciuperca explozivă a orezului produce unele polichide - molecule hibride peptide nonribozomale în timpul infecției. Acțiunea dinamică și rolul fitotoxinelor vor fi elucidate prin analiza transcriptomului și metabolomului. Studiul genetic comparativ pe tulpini obișnuite și patogene va oferi informații despre modul în care patogenitatea este dobândită și dezvoltată. Aceste studii asupra diferitelor tipuri de boli oferă o idee generală cu privire la strategia microorganismelor în dezvoltarea bolii, precum și soluția pentru prevenirea infecției acestora.

Biotehnologie vegetală și îmbunătățirea culturilor

Rezistența la agenții patogeni fungici

Bolile fungice sunt cele mai grave grupuri de boli ale culturilor, provocând pierderi de miliarde de dolari în întreaga lume. Boli cum ar fi boala târzie a cartofului, boala de cereale, boala de teacă și explozia de orez, boala de frunze în porumb, ofilirea și putrezirea în legume și mucegaiul de struguri sunt unele dintre bolile fungice majore. Strategiile pentru rezistență includ degradarea peretelui celular fungic, producerea de toxine antifungice, exploatarea genelor de rezistență, supraexprimarea genelor care sunt induse în timpul răspunsului patogen, descompunerea metaboliților fungici implicați în infecție și inhibarea creșterii fungice prin limitarea nutrienților esențiali.

O strategie puternică pentru rezistența bolilor fungice este de a sintetiza gene care pot degrada peretele celular fungic. Chitinaza și β-1,3-glucanaza sunt enzime care degradează peretele celular care perturbă în mod specific miceliul fungic prin degradarea chitinei și, respectiv, a glucanului. Chitinaza din orz, tutun, petunie, fasole și orez a fost exploatată pentru rezistență (Punja, 2001; Tabei și colab., 1998). Chitinaza din orez, în special, a fost transferată în multe culturi, inclusiv grâu, arahide, roșii, struguri, vinete, banane și castraveți, cu o rezistență semnificativă împotriva agenților patogeni fungici. Deoarece chitinaza este deja prezentă în plantele de cultură, supraexprimarea sau modificarea chitinazei endogene este o altă strategie pentru inducerea rezistenței. Expresia excesivă a chitinazei și oxalat oxidazei a dus la o rezistență sporită împotriva bolii învelișului din orez (Baisakh și colab., 2001; Karmakar și colab., 2016). Pe lângă sursele de plante, chitinaza din speciile fungice, în special din Trichoderma, este utilizată și pentru rezistența la boli transgenice (Cheng și colab., 2015).

Diverse alte proteine ​​PR și fitoalexine sunt induse în timpul dezvoltării bolii; introducerea sau supraexprimarea acestor gene poate induce rezistență la boli. Defensinele sunt proteine ​​PR antimicrobiene mici, bogate în cisteină, prezente omniprezent în microbi, plante și animale. Aceste peptide mici prezintă o activitate antimicrobiană ridicată, în special împotriva agenților patogeni fungici. Bumbacul transgenic purtător de defensină NaD1, de la Nicotiana alata, a prezentat o toleranță mai mare la ofilirea Verticillium și Fusarium oxysporum f. sp. vasinfectum împreună cu o creștere dublă a randamentului (Gaspar și colab., 2014), sugerând un potențial comercial ridicat pentru acest transgenic. Seo și colab. (2014) a elaborat o defensină în piper pentru dezvoltarea rezistenței împotriva Colletotrichum gloeosporioides. S-a observat că în liniile transgenice genele biosintetice ale acidului jasmonic și genele legate de patogenie au fost supraexprimate, ducând la rezistență împotriva patogenezei fungice. S-a constatat că defensina grâului se acumulează sub aclimatizare la rece, ceea ce oferă rezistență împotriva ciupercilor de mucegai de zăpadă, Typhula ishikariensis, un agent patogen major al grâului de iarnă (Sasaki și colab., 2016). Grâul transgenic care conține gena defensină prezintă, de asemenea, rezistență la mușchiul capului Fusarium.