Pulverförmiger Schorf – Wikipedia

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Pulverförmiger Schorf ist eine Krankheit der Kartoffelknollen.[1] Es wird durch das Cercozoan verursacht Spongospora unterirdisch F. sp. unterirdisch und ist in Kartoffelanbauländern weit verbreitet.[2][3]Zu den Symptomen von pulvrigem Schorf gehören kleine Läsionen in den frühen Stadien der Krankheit, die zu erhabenen Pusteln mit einer pulvrigen Masse fortschreiten. Diese können schließlich innerhalb des Knollenperiderms platzen.[4] Die pulvrigen Pusteln enthalten ruhende Sporen, die anisokonte Zoosporen (asexuelle Spore mit zwei ungleich langen Geißeln) freisetzen, um die Wurzelhaare von Kartoffeln oder Tomaten zu infizieren.[5] Pulverschorf ist ein kosmetischer Mangel an Knollen, der zur Abstoßung dieser Kartoffeln führen kann. Infizierte Kartoffeln können geschält werden, um die infizierte Haut zu entfernen, und das restliche Innere der Kartoffel kann gekocht und gegessen werden.[6]

Krankheitszyklus[edit]

Im Allgemeinen ist nicht viel über den Lebenszyklus von . bekannt Spongospora unterirdisch f.sp unterirdisch (SS). Der größte Teil des derzeit vorgeschlagenen Lebenszyklus basiert auf dem von Plasmodiophora brassicae, ein eng verwandtes und besser untersuchtes Protozoon. Aufgrund dieser Ähnlichkeit wurde vorgeschlagen, dass es zwei verschiedene Stadien gibt, als die Sss existieren kann; die asexuelle und sexuelle Phase.

Asexuelles Stadium: Eine Zoospore infiziert das Wurzelgewebe und wird zu einem einkernigen Plasmodium. Dieses Plasmodium durchläuft eine mitotische Kernteilung (erzeugt viele Kerne innerhalb einer einzelnen Zelle) und wird zu einem mehrkernigen Plasmodium. Dann bildet das mehrkernige Plasmodium Zoosporangium, das schließlich weitere Zoosporen freisetzt. Dieser Prozess kann relativ schnell ablaufen und als wichtige Quelle für sekundäres Inokulum innerhalb eines Feldes dienen.[7]

Sexuelle Phase: Diese Phase folgt einem ähnlichen Muster wie die asexuelle Phase, jedoch mit wenigen Ausnahmen. Es wird vermutet, dass zwei Zoosporen zu einer dikaryotischen Zoospore (mit zwei separaten haploiden Kernen, n+n) verschmelzen und dann die Wurzeln infizieren. Nach der Infektion entwickelt sich die dikaryontische Zoospore zu einem zweikernigen Plasmodium (ein Paar auf Kernen, n+n). Ähnlich wie im asexuellen Stadium wird auch dieses Plasmodium seinen Kern replizieren, um ein mehrkerniges Plasmodium (viele Kernpaare, n+n) zu bilden. Der zweite Hauptunterschied zwischen den Stadien tritt hier auf. Die Kernpaare (n+n) verschmelzen durch Karyogamie, und das Plasmodium teilt sich schnell in zahlreiche ruhende Sporen innerhalb eines Sporosori (Sporensack, auch Cystosori genannt) auf. Diese ruhenden Sporen haben dreischichtige Wände und sind extrem widerstandsfähig gegen die Umwelt, so dass sie länger als 10 Jahre im Boden verbleiben können.[7]

Zur Erinnerung, der größte Teil des Lebenszyklus ist noch unklar. Das Vorkommen von Zoosporen, Plasmodien, Zoosporangien und ruhenden Sporen wurde jedoch im Feld und im Labor beobachtet.[8] Die Ploidie-Ebenen und Karyogamie-Ereignisse sind nur theoretisiert und müssen noch bewiesen werden.

Umfeld[edit]

Spongospora unterirdisch Pathogenese ist am effektivsten in kühlen, feuchten Umgebungen, wie im Norden Großbritanniens, im Columbia-Becken im südlichen zentralen Washington und im nördlichen zentralen Oregon.[6] Besonders kritisch sind die Umweltbedingungen bei der Freisetzung von Infektionserregern (Zoosporen) in die Bodenumgebung. Nach der Freisetzung aus ruhenden Sporen benötigen Zoosporen Feuchtigkeit, um in Richtung der Wirtsknolle oder -wurzeln zu schwimmen.[9] Eine Studie ergab, dass pulverförmiger Schorf bei Pflanzen, die in konstanter Feuchtigkeit angebaut wurden, signifikant häufiger war als bei Pflanzen, die mit unterschiedlichen Feuchtigkeitswerten angebaut wurden.[10] In derselben Studie kam sie zu dem Schluss, dass das Krankheitsrisiko mehr mit der Umgebung oder dem Feuchtigkeitsgehalt zusammenhängt als mit der Menge des vorhandenen Inokulums. Inokulum kann vorhanden sein, sich aber aufgrund von Umweltbedingungen nicht verteilen und erreicht daher das Wirtsgewebe nicht, um es zu infizieren. Andere Umweltfaktoren, die sich auswirken Spongospora unterirdisch Infektionen stehen in direktem Zusammenhang mit agronomischen Praktiken. Der vermehrte Einsatz von nitrat- oder ammoniumstickstoffhaltigen Düngemitteln erhöht die Häufigkeit und Schwere von pulverförmigem Schorf.[11] Es wird angenommen, dass die Befruchtung das Wurzelwachstum erhöht und somit mehr Gewebe für das Auftreten von Infektionen und Krankheitszyklen bereitstellt. Auch eine durch Stickstoffüberschuss verursachte reduzierte Zellulose innerhalb der Zellwände kann die Anfälligkeit des Wirts für eine Infektion erhöhen. Es ist offensichtlich, dass die Umwelt sowohl die Anfälligkeit des Wirts als auch die Ausbreitung des Krankheitserregers direkt beeinflussen kann und letztendlich das Tempo für den Krankheitszyklus bestimmt.

Pathogenese[edit]

Kartoffelknolle mit pudrigen Schorf bedeckt

S. unterirdisch ist ein obligater Parasit Phytomyxea[12] das die unterirdischen Strukturen des Wirts infiziert. Eine Infektion führt zu Hypertrophie und Hyperplasie der Wirtszellen und schließlich zum Platzen.[13] Der Mechanismus dahinter ist jedoch noch unbekannt.[10] Zoosporen infizieren die Wurzelhaare, indem sie sich an der äußeren Oberfläche anlagern, einkapseln und dann die Epidermis durch Lentizellen und Spaltöffnungen durchdringen.[14] Im Inneren teilt sich das mehrkernige Plasmodium, um sich auszubreiten und mehr Zoosporen zu produzieren. Das Plasmodium bewirkt, dass sich die infizierten Wirtszellen schnell vermehren und sich zu einer Galle vergrößern. Diese schnelle Vermehrung produziert auch einkernige Zellen, die sich als Sporosori zusammenballen.[13] Die Sporosori sehen aus wie eine pulvrige Masse in der Galle, die dieser Krankheit ihren Namen gibt.[15] Schließlich schwillt die Galle an und bricht die Epidermis der Knolle aus, wodurch die Sporen wieder in den Boden gelangen. Der Schweregrad der Galle hängt von der Inokulumkonzentration, der Umgebung und dem Hauttyp der Kartoffel ab. Die Infektion tritt am häufigsten in den frühen Stadien der Knollenbildung auf, während das Kartoffelgewebe nicht überhitzt ist.[13] Eine Infektion kann jedoch in allen Entwicklungsstadien auftreten. Kartoffeln mit weißer und roter Schale und sehr anfällig, während rostige Schalen etwas widerstandsfähig sind.[16] Rotbraune Haut ist dicker und hat einen höheren Gehalt an LOX-Protein, das als Marker für Resistenz verwendet wird.[6] Es ist wenig über Variation und sexuelle Rekombination innerhalb von . bekannt S. unterirdische, Daher wird der Erforschung der Variationen innerhalb von Kartoffelsorten für die Erforschung der Wirt-Pathogen-Beziehungen und des Managements hohe Priorität eingeräumt.[17]

Bedeutung[edit]

Pulverschorf hat wichtige Auswirkungen auf die kommerzielle Landwirtschaft. Der Erreger richtet nicht nur selbst Schaden an, sondern ist auch ein Vektor für das Kartoffel-Mop-Top-Virus, einen weiteren Pflanzenpathogen. Infolgedessen gefährdet seine Anwesenheit den Kartoffelertrag für Landwirte stark. Die aufgeplatzten Pusteln können auch als Wunde für andere Pilze dienen, die sich infizieren können, wie z Phytophthora erythroseptica und Phytophthora infestans. Daher können bei Knollen mit pulvrigem Schorf vermehrt andere verheerende Krankheiten auftreten, einschließlich Rosafäule, Hausschwamm, Schwarzer Fleck und Krautfäule.[6] Kartoffelknollen bilden pulverförmige Schorfpusteln, die ihre Verkaufsfähigkeit hemmen. Viele Märkte weigern sich, Kartoffeln mit hässlichen Narben zu kaufen, selbst wenn sie sicher zu essen sind. Die Forschung hat noch keinen effektiven Weg gefunden, den Schorf zu schälen, ohne die Kartoffel zu beschädigen.[6] Kartoffeln, die zum Verkauf abgelehnt werden, bedeuten für die Landwirte eine große finanzielle Belastung.[16] Da bodenbürtiges Inokulum als Sporen jahrelang überleben kann, ist es sehr schwierig, den Erreger zu eliminieren, wenn er einmal vorhanden ist. In Großbritannien stellte ein kürzlich vom Kartoffelrat finanziertes Diagnoseprojekt fest, dass bis zu 82 % der Felder positiv auf Bodeninokulum getestet wurden.[6]

Verwaltung[edit]

S. unterirdisch hat derzeit keine wirksamen chemischen Kontrollen. Daher müssen andere Kulturmanagementtechniken verwendet werden. Die beste Form der Kontrolle ist die Verwendung von zertifiziert sauberem Saatgut und die Aussaat auf historisch gesunden Feldern.[18] Diese Methoden können einen Befall durch ruhende Sporen verhindern. Da die Infektion durch kühle Bodentemperaturen und hohe Bodenfeuchtigkeit begünstigt wird, kann eine verzögerte Pflanzung auch dazu beitragen, negative Auswirkungen des Erregers zu reduzieren. Eine verzögerte Aussaat verkürzt die Wachstumszeit in kühleren Böden und verringert damit die Keimung der Sporen. Eine Einschränkung dieser Methode ist ein zusätzlicher Rückgang der frühen Marktrendite.[16] Eine Chemigation vor dem Pflanzen mit Metam-Natrium kann die Ausbreitung des Erregers reduzieren.[16] Andere gängige Kontrollmittel sind der Einsatz resistenter Kartoffeln und Fruchtfolgen. Mehrere Sorten resistenter Kartoffeln sind Granola, Nicola, Ditta und Gladiator.[19] Da bodenbürtiges Inokulum viele Jahre überleben kann, sollten Fruchtfolgen mit alternativen Arten erfolgen, die einen teilweisen Lebenszyklus des Erregers fördern. Auf diese Weise keimen die Zoosporen, ohne neue Sporen zu produzieren.[20] Forscher haben die Verwendung von Beta-Aminobuttersäure (BABA) zur Förderung der Kartoffelresistenz untersucht. BABA löst bei Pflanzen eine systemische erworbene Resistenz (SAR) aus, einen natürlichen Abwehrmechanismus der Pflanzen. Wenn Kartoffeln mit BABA geimpft und später mit dem Erreger geimpft werden, S. unterirdische, sie zeigen eine allgemeine Verringerung der Krankheit. Obwohl die Reduktion von Krankheitserregern experimentell unterstützt wurde, müssen weitere Experimente durchgeführt werden.[4] Kürzlich wurden Genomdaten einschließlich eines Genomentwurfs verfügbar, der Informationen enthalten könnte, die zur Verbesserung des Krankheitsmanagements verwendet werden können.[21]

Verweise[edit]

  1. ^ “Beständigkeit gegen pulvrigen Schorf in Kartoffeln” (PDF). USDA/ARS. Abgerufen 2015-11-11.
  2. ^ “Kartoffelschorf/RHS Gardening”. www.rhs.org.uk. Abgerufen 2015-11-11.
  3. ^ Schwelm A, Badstöber J, Bulman S, Desoignies N, Etemadi M, Falloon RE, Gachon CM, Legreve A, Lukeš J, Merz U, Nenarokova A, Strittmatter M, Sullivan BK, Neuhauser S (April 2018). “Nicht in Ihren üblichen Top 10: Protisten, die Pflanzen und Algen infizieren”. Molekulare Pflanzenpathologie. 19 (4): 1029–1044. mach:10.1111/mpp.12580. PMC 5772912. PMID 29024322.
  4. ^ ein B Maldonado, M. Loreto Hernandez, Richard E. Falloon, Ruth C. Butler, Anthony J. Conner und Simon R. Bulman. “Resistenz gegen Spongospora Subterranea, die in Kartoffeln durch den Elicitor β-Aminobuttersäure induziert wird.” Australasian Plant Pathol. Australasian Plant Pathology 44.4 (2015): 445-53. Web. 21 Okt. 2015.
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Externe Links[edit]