Wikipedie

Wikipedista:I.Sáček, senior/Pískoviště

Rostlinolékařství též ochrana rostlin nebo fytopatologie je vědní disciplína, která se zabývá působením a životními pochody u různých živých organismů, především však rostlin, za účelem ochrany a podpory rozvoje rostlin, pro zemědělské účely. Je vědním oborem který patří mezi zemědělské obory. Rostlinolékařství se zabývá prevencí poškození, péčí o správný vývoj rostlin i léčbou chorob a poškození. Mezi důvody studia působení vlivů prostředí a jiných organismů na rostliny je zhoršená nebo zlepšená vitalita rostlin a vyplývající ekonomické efekty.

Řešení ochrany rostlin se v zásadním pojetí může zcela lišit u směrů, které preferují ochranu rostlin na základě ideologie a mystiky nebo na základě poznatků vědy, praxe a ekonomických vlivů.

Podle podstaty činitele interagujícího s rostlinou popisujeme poruchy, poškození a poranění jako rozdílné skupiny. Rostlina proti vlivům prostředí působí pasivními metodami ale na napadení patogenními organismy reaguje i aktivně, často na úrovni transkripce genů. Na vnější podnět tak hostitel odpovídá spektrem různých, často se překrývajících mechanismů. Mechanismy ochrany rostlin nejsou všechny plně prozkoumány, nejsou plně identifikovány ani všechny patogenní organismy a jejich vzájemné spolupůsobení při napadení hostitele.

Organizace

editovat

Častou cestou přenosu a rozvoje vážných infekcí v celých oblastech planety je u hospodářských rostlin zahraniční obchod. Toto riziko mají snižovat organizace jako je EPPO.V ČR je orgánem, který se problematice věnuje Ministerstvo zemědělství České republiky, konkrétně Oddělení fytopatologie (ÚKZÚZ). ÚKZÚZ podává informace k rostlinolékařství na svých webových stránkách i prostřednictvím portálu eagri.cz.[1]

Legislativa

editovat

Fytosanitárními riziky a fytosanitárními opatřeními se zabývá Vyhláška č. 326/2004 Sb. o rostlinolékařské péči , Vyhláška č. 331/2004 Sb., Vyhláška č. 378/2010 Sb., Vyhláška č. 83/1997 Sb., Vyhláška č. 5/2020 Sb. o ochranných opatřeních proti škodlivým organismům rostlin, Vyhláška č. 6/2020 Sb., o ošetřování nebo označování dřevěného obalového materiálu, dřeva nebo jiných předmětů, Zákon č. 219/2003 Sb. o oběhu osiva, Zákon č. 369/2019 Sb., kterým se mění Zákon č. 326/2004 Sb., o rostlinolékařské péči a o změně některých souvisejících zákonů, Vyhláška č. 332/2004 Sb., o opatřeních k zabezpečení ochrany proti zavlékání a šíření původce rakoviny bramboru, háďátka bramborového, Vyhláška č. 331/2004 Sb., o opatřeních k zabezpečení ochrany proti zavlékání a šíření původce bakteriální kroužkovitosti bramboru, Zákon č. 326/2004 Sb., o rostlinolékařské péči a o změně některých souvisejících zákonů.[2] Tyto ustanovení specifikují obecná nařízení daná legislativou EU.

Legislativa v rámci nařízení na ochranu rostlin pro definování pojmů označujících skupiny organismů vychází z ekonomických rizik vyplývajících z dopadů šíření daných organismů a souvisejících ekonomických dopadů. Z nařízení Evropského parlamentu a Rady (EU) 2016/2031 ze dne 26. října 2016 o ochranných opatřeních proti škodlivým organismům rostlin, o změně nařízení Evropského parlamentu a Rady (EU) č. 228/2013, (EU) č. 652/2014 a (EU) č. 1143/2014 a o zrušení směrnic Rady 69/464/EHS, 74/647/EHS, 93/85/EHS, 98/57/ES, 2000/29/ES, 2006/91/ES a 2007/33/ES, v platném znění, (dále jen „nařízení (EU) 2016/2031“) proto například vyplývá, že škodlivý organismus, který není karanténním škodlivým organismem pro Unii, by se měl nazývat „regulovaným nekaranténním škodlivým organismem pro Unii“ v případě, že se tento škodlivý organismus přenáší zejména prostřednictvím určitých rostlin k pěstování, jeho výskyt na těchto rostlinách k pěstování má nepřijatelný hospodářský dopad, pokud jde o zamýšlené použití těchto rostlin, a je uveden na seznamu regulovaných nekaranténních škodlivých organismů pro Unii.

Taxonomie fytosanitárních rizik

editovat

Podobory rostlinolékařství

editovat

Podřazenými obory rostlinolékařství jsou diagnostika chorob a škůdců rostlin , symptomatika, patometrie, etiologie patogenů, etologie, epidemiologie rostlin, geofytopatologie, herbologie, principy výživy rostlin, zemědělská entomologie, ochrana zahradních plodin, fytofarmacie, aplikační technika a mnoho dalších.

Abiotikózy

editovat

Také byly dříve nazývány fyziologické choroby nebo fyzilogické choroby. Abiotikózy se dále člení na abiotické poruchy a poškození. Mezi abiotické poruchy patří například nutriční poruch nebo poškození vlivy počasí. Vlivy teploty, sucha, světla i vlivy počasí mohou spolupůsobit, pro taková abiotická poškození a poruchy je používán název koabiotikóza.

Přírodní vlivy

editovat

Antropogenní vlivy

editovat

Terminologie porucha, poranění, poškození, choroba se mohou podle autora a jeho příslušnosti k větvi oboru mírně rozrůzňovat.

Biotikózy

editovat

Rostliny, jejich organický materiál, je zdrojem výživy jiných organismů. Tyto organismy mohou získávat z rostlin živiny jako mutualisté, saprofyté nebo parazité, případně mohou tyto role podle podmínek měnit. Působení jiných organismů na rostlin může způsobit změny rostlinného hostitele. V základě rozeznáváme biotická poškození a choroby vyvolané působením biotických činitelů. Těchto biotických činitelů může být několik odlišných a pak hovoříme o polyetiologické chorobě, v případě jednoho patogena hovoříme o monoetiologické chorobě.

Vzájemná interakce mezi patogenními organismy a rostlinami jsou děleny na několik fází. Působení organismů na rostliny může zůstat v latentní fázi, kdy projevy nejsou na rostlině zřejmé, mohou způsobovat lehké nebo vážné poruchy rostlin. tyto projevy se mohou projevit buď v některých fenofázích nebo během celého života rostlinného hostitele. Některé projevy patogenních organismů může způsobit vážné změny nebo i úhyn hostitele. Některé patogenní organismy způsobují šířící se epidemie.

Některé patogenní organismy se šíří na povrchu materiálů, vodou, vzduchem, jiné jsou přenášeny vektory. Mezi nejběžnější vektory patří mšice.

Typy interakcí mezi rostlinou a patogenem - u rezistentního hostitele se virulentní ani avirulentní patogen neprojeví, u náchylného hostitele se virulentní patogen projeví a avirulentní patogen neprojeví.:[3]

Mezi patogenní organismy způsobující biotikózy patří

Vzájemné působení patogena s hostitelem dělíme na

  • interakci, stadium po přenosu, tedy kontakt počátečního inokula s rostlinou, situace jejíž součástí je tzv. infekční tlak. Vede k vzájemné identifikaci organismů, překonávání obrany hostitele, vzájemnému působení mezi opatřeními zabraňujícím pronikání patogenního organismu a pasivními nebo aktivními překážkami.
  • infekci , popisující stádium, kdy je patogenní organismus již v aktivním stavu, v němž je schopen infikovat hostitele a šířit se v něm.
  • parazitický vztah - stadium, kdy patogenní organismus zahajuje fázi výživy na úkor hostitele a začíná latentně (inkubační doba) a končí objevením symptomů

Plevele a parazitické rostliny

editovat

Fytopatologie se zabývá parazitickými rostlinami jako je jmelí i plevelnými rostlinami, které mohou být buď hostitelskými rostlinami patogenů nebo odebírají z půdy nebo přímo rostliny živiny (záraza).

Diagniostika

Interakce hostitel × patogen

editovat

Obecné mechanismy - základní inkompatibilita = nevhodný hostitel a nevhodný patogen, rostlina není napadena. Základní kompatibilita - hostitel a patogen. Kompatibiliní reakce = dojde k rozvoji infekce. Inkompatibiliní reakce = nedojde k rozvoji infekce.

Rostlina se specifickým receptorem při rozpoznání specifického elicitorui spouští defenzivní reakci. Rostlina se specifickým receptorem při kontaktu s nespecifickým elicitorem nerozezná patogenní organismus a nespouští defenzivní reakci, je citlivá k napadení patogenem. Rostlina s nespecifickým receptorem při kontaktu s nespecifickým elicitorem nerozezná patogenní organismus a nespouští defenzivní reakci, je citlivá k napadení patogenem.

Patogen může být ve vztahu k symbióze s hostitelem obligátním nebo fakultativním patogenem, může být saprofytním fakultativním parazitem nebo parazitickým organismem.

Rezistence – odolnost – schopnost rostlin snížit nebo zabránit poškození.

Pseudorezistence- rostlina není odolná, ale nedojde k napadení nebo je choroba v latenci.

Náchylnost - viz rezistence

Tolerance – schopnost rostliny přes infekci patogenem podávat stejné ekonomické výnosy ve stejné kvalitě a při zachování stejné vitality. Podle jiného zdroje schopnost rostliny snášet nebo vyrovnat poškození.:[3]

Hypersenzitivita - přecitlivělost - hypersenzitivní reakce na infekci, která se projevuje rostlinou řízeným lokálním odumíráním pletiv v bezprostřední blízkosti patogena . Hypersenzitivita pletiv může mít pozitivní vliv na odolnost hostitele k infekci. Metoda je neúčinná proti saprofytním patogenům

Invazivita – schopnost mikroorganismu pronikat do hostitelských pletiv, množit se v nich a šířit.

Imunizace - odolnost rostliny je zvýšena reakcí na opakované působení nízkých koncentrací patogena nebo jeho metabolitů.

Infekční tlak – hodnocení množství zárodků patogenů které mohou potencionálně infikovat hostitele.

Patogeneze - vznik choroby vyvolané mikroorganismem, hodnotí se i další vlivy (prostředí).

Virulence – míra patogenicity patogena , míra projevu symptomů

Obranné mechanizmy rostlin

editovat

Obrana rostliny může být rozdělena na pasivní nebo aktivní. Pasivní závisí na anatomických a morfologických vlastnostech hostitele, ty mohou být druhovou záležitostí nebo jen projevem fenotypu (slabší kutikula, zvýšené množství sekundárních metabolitů). Aktivní obrana hostitele zahrnuje metody, které zahrnují například syntézu indukovaných obranných látek v reakci na vzájemnou interakci hostitele s patogenem. Zájmem fytopatologie je mechanismy studovat a na jejich základě rozvíjet technologie, které existující mechanismy posilují a vyvíjet nové. V zásadě jsou obranné mechanismy rostlin označovány jako

  1. konstitutivní
  2. indukované - vznikají v reakci na podnět, např. fytoalexiny

Konstitutivní obranné mechanismy hostitele

editovat

Konstitutivní (pasivní) jsou strukturní, morfologické a chemické bariéry, obranné mechanismy jako jsou kutikula, buněčná stěna, enace nebo chemické bariéry jako antimikrobiální sekrety na povrchu či sekundární metabolity v rostlině. Tyto chemické bariéry přítomné již před napadením patogenem jsou souhrnně označovány jako tzv. fytoanticipiny. Mohou být přítomny trvale nebo se sezónně či se s dobou jejich obsahové množství mění. Mohou být také v rostlině aktivně transportovány k místu napadení.

Povrch rostlin pokrývá kutikula. Neporušená kutikula je účinná ochrana proti infekcím virů. Houby pronikají kutikulou mechanicky nebo chemicky rozložením části kutikuly. Hlavní složkou rostlinné kutikuly jsou degradovatelné biopolymery kutin, nedegradovatelný polymer kutan a asociované rozpustné kutikulární vosky. Jako kutin označujeme skupinu vysokomolekulárních sloučenin složených z polyhydroxymastných kyselin. I když je kutikula převážně lipofilní povahy, jsou zde přítomny i hydrofilní struktury. Kutin obsahuje skupiny hydroxy a hydroxyepoxy mastných kyselin a polysacharidy jako pektin nebo celulóza, které mají vysokou hydratační kapacitu. Významnou součástí strukturních bariér rostlin může být suberin s obdobným složením. Ten je častou součástí například borky.

Svrchní pasivní bariéru na povrchu kutikuly tvoří vosky. Chrání proti proti vstupu mikroorganizmů a odpuzují vodní kapky, které jsou prostředím pro klíčení spor hub. Podobnou funkci mají takové struktury na listech, jako jsou chloupky.

Lignifikace rostlinných pletiv starších rostlinných orgánů vede k zesílení buněčné stěny, což strukturu činí nepropustnou pro vodu.

Fytoanticipiny jsou chemické sloučeniny s antimikrobiálním působením proti patogenním organismům. Některé z fytoanticipinů detoxifikují enzymy, které patogenní organismy využívají při napadení tkání hostitele.(např. avenacin detoxifikuje enzym avenacináza) .

Bakteriální spála růžovitých je bakteriální choroba způsobená bakterií Erwinia amylovora, jejíž spory se rozšiřují větrem a rostlinu infikují často přes otevřené květy – přes bliznu a stěnu semeníku. Morfologická strukturní bariéra, uzavřený květ u kleistogamních odrůd znemožňují, aby patogen pronikal touto cestou do rostliny.

Zdrojem rezistence je uniknutí chorobě odlišným fenologickým termínem vývoje, kdy je hostitel citlivý k napadení a termínem vývoje infekčního stadia patogena (ranné brambory a plíseň bramborová, vrtule třešňová a rané třešně).

Indukované obranné mechanismy hostitele

editovat

Reakcí organismu na invazi patogenu je

  • tvorba iontových kanálů, reaktivních kyslíkových radikálů, tvorba oxidu dusnatého a aktivace fosforylační kaskády.
  • hypersenzitivní reakce (HR), místní odumřením živého pletiva v místě napadení patogenem
  • tvorba inhibičních látek - např. zvýšený obsah tomatinu jako zdroj rezistence vůči některým kmenům Fusarium sp.
  • tvorba hydroláz, což jsou enzymy, které rozkládají komponenty buněčné stěny hub. Tyto jsou indukovány patogenem
  • tvorba PR-proteinů univerzální skupinou proteinů vytvářených v reakci na infekcí virů, viroidů, bakterií a hub.
  • tvorba fytoalexinů antibakteriálních a antimykotických látek, převážně jsou to fenolické látky
  • navozena systémová rezistence, tvorba biopolymerů - lignin, suberin, kalóza, které mají funkci při zesílení buněčné stěny
Signální polypeptid buněčné membrány,
editovat

Syntézu fytoalexinů spouštějí tzv. elicitory. Signální polypeptid buněčné membrány přenášející signál ke spuštění

syntézy fytoalexinu od elicitoru ke spuštění syntézy fytoalexinu, musí obsahovat:[3]

1) hydrofilní zónu, která interaguje s prostředím na vnějším povrchu buněčné stěny

2) hydrofobní zónu, která je v interakci s lipidovou dvojvrstvou,

3) část, schopnou komunikovat s cytoplazmou.

Systémová rezistence
editovat

dochází k aktivaci transkripce genů kódujících tvorbu biopolymerů - ligninu, suberinu, kalózy, peroxidáz, které mohou být bariérou pro infekci patogenu. Jsou vytvářeny rostlinné enzymy, které rozkládají komponenty buněčné stěny hmyzích škůdců, houbových nebo bakteriálních patogenů.

SAR – systemic acquired resistance -zajišťuje širokou rezistenci vůči širokému spektru mikrobiálních patogenů bezprostředně a dlouhodobě po vniknutí. Endogenním signálem pro systémovou rezistenci je kyselina salicilová.

ISR – induced systemic resistance - signálem je kyselina jasmonová a etylén. Reakce nezávislá na přítomnosti kyselina salicilové. .

Vertikální a horizontální rezistence

vertikální rezistence - založena majorgeny, rasově specifická, vzájmený vývoj patogena a hostitele boj „gen proti genu“.

horizontální rezistence - polygenně založena, rasově nespecifická, QDR (Quantitative Disease Resistance)

Mechanizmy rezistence

  • nonpreference (také antixenoza) - opomíjení rostlin škůdcem (nižší atraktivita)
  • antibioza - negativní působení hostitele na růst a vývoj škůdce,
  • tolerance - schopnost rostliny, viz výše
Šlechtění na rezistenci
editovat

Šlechtění na odolnost vůči houbovým chorobám je relativně nejlépe propracováno. Při pěstování rezistentních kultivarů na velkých plochách i tak dochází rychleji k vývoji ras patogena, jenž jsou schopny rezistenci překonat. Odolnost neřeší všechny problémy, pěstitelské postupy musí být komplexní.

Evoluci daného patogena lze omezovat preventivně

  • pyramidizací genů rezistence (snaha kombinovat větší množství genů )
  • střídáním odolných a náchylných odrůd
  • šlechtěním na horizontální (polygenní) rezistenci

Metody šlechtění na rezistenci

Mechanismy působení rostlinných patogenů

editovat

Patogen pro infekci musí překonat obranné mechanismy rostliny a pronikat přes buněčné stěny rostlin, aby získal živiny z organismu hostitele. Pro pronikání přes buněčné stěny používá mechanickou sílu nebo chemické látky (enzymy, toxiny, růstové regulátory, polysacharidy...). Parazitické houby enzymy narušují rostlinné buněčné stěny. Hydrolázy a esterázy narušující rostlinné buňky následně mohou být použity pro stavbu tkání patogena. Součástí působení patogena vůči hostiteli jsou i toxiny. Celkově lze vývoj vztahu hostitel patogen ve smyslu rozvoje choroby vyjádřit v časové posloupnosti jako patogeneze s těmito stádii

  • prepenetrace
  • penetrace
  • postpenetrace

Prepenetrace

editovat

Dochází přichycení patogenu k hostiteli, klíčení spór a růstu houby, bakterie. Je vyvoláno rozeznání mezi hostitelem a patogenem - reakce zabrání dalšímu růstu patogena nebo jej umožní. Vývoji nemoci je podmíněn příjmem prvotní rozeznávacího signálu patogenem o situaci podporující jeho další vývoj. Pokud však tento signál potlačuje růst, infekce se nemusí rozvinout. Je-li hostitel informován počátečním rozeznávacím signálem o přítomnosti patogena, elicitor spouští obranou reakci hostitele.

Komponenty hostitele rozeznávané patogenem a reakce patogena

editovat

Komponenty patogenů rozeznávané rostlinou

editovat

Penetrace

editovat

Přestože jsou patogenními organismy nezřídka vytvářeny zjevné orgány na těle hostitele, podmínkou kolonizace hostitele je penetrace. Penetrace je fáze vstupu, pronikání patogenního organismu do hostitele, což je podmínka úspěšné infekce. Patogeny se liší cestou i způsobem pronikání do organismu hostitele. Vstupní brány infekce do hostitele jsou neporušené povrchy, nejčastěji u houbových patogenů. V případě pronikání přes přirozené otvory houba proniká pomocí apresoria a penetračního hrotu s následným prorůstáním hyf. Stejně tak je tomu u poranění. Poranění a přirozené otvory jako jsou průduchy, hydatody, stomata (blizna) jsou často místem infekce sporami bakterií. Bakterie so rostlin nepronikají přes nepoškozenou pokožku. Viry, fytoplasmy, a viroidy často pronikají přes pokožku poraněním způsobeným vnějšími vlivy nebo pomocí vektorů.

Pronikání přes neporušené povrchy

editovat

Pronikání přímou fyzikální penetrací kutikuly je časté u hub ( např. strupovitost jabloní (Venturia ineaqualis), padlí jabloňové (Podosphaera leucotricha), sněti). Kromě hub, hlístic a vyšších rostlin nedokáže jiný patogen penetrovat povrch rostlin přes intaktní povrch. U houbových patogenů způsob dochází k penetraci u hub pomocí apressoria a penetračního hrotu. Mechanická síla penetrace apresoriem a penetračním hrotem je zvýšena účinkem mucilaginózní látky v okolí apressoria, která napomáhá vytvářením adheze. Hyfa prorůstá přes kutikulu pomocí tlaku penetračního hrotu, působením mechanické síly a enzymatického rozrušování buněčné stěny rostlinného pletiva. Enzymatické látky narušují a změkčují povrch rostliny v místě kde dochází k penetraci.

Pronikání přes přirozené otvory

editovat

Pronikání přes průduchy, hydatody, lenticely a nektaria je způsobem vnikání zárodků hub i bakterií, organismů jako jsou rzi, nebo skvrnatička Cercospora beticola. Bakterie vyžadují vodní film vznikající po ovlhčení, nebo sekret na povrchu tkáně, aby se v něm mohly pohybovat. Spory hub mohou klíčními vlákny prorůstat přes průduchy – často nad ním vytvoří apresorium (rez, plísně, padlí). Některé rostliny reagují na riziko například zkrácenou dobou otevírání průduchů.

Pronikání přes poranění

editovat

Poraněním pronikají všechny bakterie, většina hub, fytoplazmy, viry a viroidy. Touto cestou se mezi rostlinami často šíří Agrobacterium tumefaciens, Botrytis cinerea. Fytoplazmy, viry a viroidy obvykle infikují rostliny přes poranění způsobená jejich vektory. Mechanické poškození nebo poranění plodů hmyzem je důvodem vzniku moniliózy,

Postpenetrace

editovat

Po penetraci patogen usiluje o kolonizaci rostliny. Různé patogeny přitom kolonizují hostitele různými způsoby a do různé míry.

  • Ektoparazit - se vyvíjí především na povrchu hostitele, ale získává živiny pronikáním do pletiv hostitele (haustoria hub)
  • Endoparazit - se vyvíjí v pletivech hostitele
  • Intracelulární parazit - se vyvíjí přímo v obsahu buněk
  • Intercelulární parazit - kolonizuje mezibuněčné prostory

Z hlediska tohoto rozdělení jsou houby obvykle endoparazity. Gaeumannomyces graminis kolonizuje organismus rostliny, ale může tvořit i vnější mycelium. Druhy rodů Olpidium, nebo Plasmodiophora jsou intracelulárními parazity. Vadnutí způsobují houby kolonizující vodivé pletiva. Hou by se šíří v hostiteli růstem, u vaskulárních patogenů se spory šíří vodivým pletiovem.

Bakterie jsou endoparazity, systémová infekce je způsobena přenosem patogena vaskulárním systémem (jako například Xylella fastidiosa). Bakterie jsou také intracelulárními a intercelulárními parazity, Virusy, viroidy, fytoplazmy jsou intracelulární endoparazity, šíří se z buňky do buňky. Fytoplasmy napadají jen vodivé pletivo (floém).

Chemické látky používané při kolonizaci rostlin patogeny

editovat

Chemické látky používané při interakci patogenů a rostlin jsou především patogenního původu, jde především o enzymy, toxiny, růstové regulátory, polysacharidy. Viry a viroidy sice nedokáží produkovat enzymy, toxiny a ani další uvedené látky, ale dokáží napadené buňky naprogramovat k produkci těchto látek. Enzymy, které jsou produkovány patogeny rozkládají vnitřní obsah hostitelských buněk, zásobní látky v buňkách a ovlivňují protoplast. Látky vytvářené patogenem nebo jím ovlivněnou buňkou jsou rozdělovány na konstitutivní a indukované. Konstitutivní jsou produkovány po celou dobu působení patogena na hostitele. Indukované jsou produkovány po podnětu. Mezi enzymy vytvářené patogeny jsou například kutinázy, pektinázy, celulázy ale i mnoho dalších. Toxiny účinkují na snížení schopnosti rostliny reagovat na působení patogena (např. tabtoxin ) a zvyšují virulenci patogenu, ale jsou také používány fakultativními parazity, které jsou současně saprofyty. Primárním úkolem toxinů takových fakultativních parazitů je co nejrychleji usmrtit hostitelské buňky. Fytohormony, růstové regulátory jsou součástí interakcí mezi patogenem a hostitelem. Vyšší koncentrace IAA jsou zaznamenány při napadení s houbami, bakteriemi, viry. Konkrétně byla popsána při napadení u Plasmodiophora brassicae a Phytophtora infestans. Naopak sněti na kukuřici a rez pšenice prostřednictvím tvorby IAA oxidáz koncentraci IAA snižují.

Enzymy

editovat

Kutinázy rozkládají polymerní kutin na jednodušší sacharidy. Kutin se nachází pouze na nadzemních částech rostlin. Enzymy používá velké množství hub k pronikání kutikulou těchto částí, ale také jej vylučují některé bakterie. Houby stabilně produkují malé množství kutinázy, jejíž produkce je provokována molekulami kutinu. Enzym je patogenem koncentrován v místě apressoria.

Pektinázy narušují pektiny, které jsou hlavní komponentou velké část primární buněčné stěny a střední lamely. Stejně jako kutinázy kutin rozkládají pektinázy pektiny na jednodušší látky. Tyto produkty jsou často kapalné, dochází k rozpouštění buněčných stěn. Degradované tkáně a produkty rozkladu ucpávají vaskulární systém a dochází k vadnutí. Produkce pektináz je typická pro patogeny způsobující měkké hniloby.

Celulázy jsou látky produkované patogeny působící na povrch kořene, kde je obsažena celulóza, nikoliv kutin. Podobně jako kutinázy narušují a změkčují povrch rostliny v místě kde dochází k penetraci. Celulázy jsou také často využívány saprofytickými houbami a bakteriemi k rozkladu celých tkání odumřelých rostlin, kdy je celulóza těmito enzymy rozkládána na glukózu a monomery, které patogeny přímo využívají k výživě a stavbě těla. Některé saprofytické organismy mohou být patogeny rostlin.

Hemicelulázy jsou látky u nichž není známo jak přispívají k rozkladu buněčných stěn, především sekundární buněčné stěny a střední lamely, jejichž součástí je hemicelulóza. Enzymy jsou produkovány houbami a podle monomeru se který rozkládají jsou rozdělovány na galaktanázy, glukanázy atp.

Lignolytické enzymy jsou látky rozkládají lignin, produkované některými mikroorganismy, především houbami z oddělení stopkovýtrusné houby (Basidiomycota) způsobujících bílé hniloby dřeva, a malé skupiny houby vřeckovýtrusné (Ascomycota) a bakterií.

Ostatní enzymy jako proteázy, amylázy, lipázy, fosfolipázy rozkládají příslušné energeticky bohaté sloučeniny pro účely výživy nebo jako mechanismus působící proti obraně rostliny. Lipázy a fosfolipázy jsou využívány některými druhy hub a bakterií,

Toxiny

editovat

Toxiny jsou produkty bakterií a hub napadajících rostliny, jde o látky fytotoxické již v malých koncentracích. Mohou působit proti enzymům, jako antimetabolika nebo ovlkivňovat funkci membrán. Jsou rozdělovány na endotoxiny, které se nacházejí v buňce bakteriálního patogena a jsou uvolněny po zániku organismu a exotoxiny které jsou vylučovány živými patogeny. Z hlediska účinku na rostliny jsou děleny na neselektivní a selektivní, což ovlivňuje patogenicitu organismu pro daný druh hostitele.

Mezi neselektivní toxiny produkované patogeny patří cercosporin nebo tabtoxin. Tabtoxin který je vylučován bakteriemi Pseudomonas syringae pv. tabaci, patogena způsobující bakteriální skvrnitost tabáku. Stejný toxin produkují i jiní zástupci rozšířeného druhu Pseudomonas syringae. Tabtoxin inaktivuje enzym glutamin syntetáza. Narušením metabolismu dochází akumulaci amoniaku a následné poškození chloroplastu se projevuje jako chloróza.Cercosporin je produkován hubami rodu Cercospora. Toxin je aktivován světlem a vyvolává tvorbu reaktivního kyslíku v tkáních. Patogen se proti účinku chrání tvorbou pyridoxinu

Mezi selektivní toxiny patří látky, které jsou toxické pouze pro hostitele patogena a jsou produkovány pouze určitými druhy hub. Viktorin, HV toxin tvoří houba Cochliobolus victoriae jenž je parazitem ovsa odrůdy 'Victoria' u níž se vyskytuje mutace genu, který u ostatních odrůd zvyšuje toleranci vůči tomuto toxinu. AM-toxin produkuje čerň střídavá Alternaria alternata vyvolávající chorobu skvrnitost listů jabloně. Efekt se projevuje pouze u náchylných odrůd jabloní, u nichž toxin, cyklický depsipeptid, rozrušuje membrány thylakoidů.

Fytohormony a růstové regulátory

editovat

Fytohormony a růstové regulátory hrají roli ve vzájemném působení u patogenů a hostitelů. Využití auxinů a cytokininů je nejvíce známo u bakterií, konkrétně u nádorovitosti způsobené Agrobacterium tumefaciens nebo Ralstonia solanacearum. Mimo uvedené jsou produkovány i gibereliny, cytokininy, ethylen a růstové inhibitory. Cytokininy jsou popsány u tvorby nádorů, tumorů a hálek a kyselina giberelová u teleomorfy houby Gibberella fujikuroi (anamorfa je Fusarium graminearum). Etylen je produkován několika houbami i bakteriemi, například Ralstonia solanacearum. Efektem etylénu vyločovaného patogeny je tvorba chloróz, epinastií, adventivních kořenů a opad listů.

Polysacharidy

editovat

Polysacharidy jsou produkty bakterií a hub. Mucilaginózní látky pokrývají povrch bakterií a hub. Polysacharidy vylučované patogeny do xylému způsobuje ucpání cévních svazků a vadnutí.

Diagnostické metody patogenů ve fytopatologii

editovat

Diagnostické metody

  • symptomatologické hodnocení
  • mikroskopie
  • serologické metody - detekce virových proteinů
  • detekce a kvantifikace nukleových kyselin

Symptomatologické hodnocení

editovat

Je založeno na odborné znalosti a víceleté praktické zkušenosti, mnohdy specifické. Na projevy patogenů má vliv i lokalita, hostitel a vyskytují se odlišné kmeny a patovary vyvolávající odlišné projevy nebo naopak a choroby se v různých stádiích projevují odlišně. Odborník obvykle vyhodnocuje škálu symptomů a biologických indikátorů na základě znalostí, souvislostí a logiky odhaduje další vývoj situace, podle něhož doporučuje metodu zásahu. Odhadu mohou výrazně pomoci sledování klimatických modelů a upozornění ÚKZÚS.

Využití biologických indikátorů

editovat

U biologických indikátorů se poškození a poruchy projeví výrazněji a specifičtěji účinky chemické látky používané při kolonizaci rostlin patogeny (viz výše). Jejich reakce na tyto látky má geneticky danou podstatu. V případě ovocných druhů se například vyšetřovaný vzorek podezřelý na bakteriózu může roubovat na citlivější odrůdy blízkých druhů a sledují se očekávané typické projevy.

Mikroskopické metody ve fytopatologii

editovat

Metody vizualizace používané ve fytopatologii

Metodami viuzualizace je přímo hledán daný patogenní organismus a vyspělé přístroje přímo umožní spočítat množství patogenu v určité velikosti vzorku. Jsou používána specifická barviva, které se vážou na vybraná pletiva, organely nebo organismy. Concanavalin konjugáty pro houby; Gramovo barvení pro bakterie.

Metodou vizualizace u rastrovací elektronové mikroskopie (SEM) je fluorescenční barvení (FISH)  FISH sonda (specifický primer s navázaným flurochromem) hybridizuje se vzorkem. FISH sonda je specifická pro sledovaný organizmus.

Diagnostika patogenů pomocí detekce a kvantifikace nukleových kyselin

editovat

Jedno a dvou kroková RT-PCR

Postup při detekci virů pomocí RT-PCR

  1. izolace RNA z infikované rostliny (RNA rostliny + RNA viru)
  2. reverzní transkripce in vitro cDNA
  3. PCR-polymerázová řetězová reakce, použity specifické primery pro zachycení viru, vzniká RT PCR produkt
  4. separace barvení, vizualizace RT PCR produktu

Při PCR je třeba použít specifické primery pro zachycení viru. Po navázání dochází k amplifikaci (mnohonásobnému zmnožení) a detekci, obvykle interkalací (EtBr) ethidium bromid, luminiscenčně značené sondy. Vyhodnocení PCR produktů lze elektroforeticky s následným určením polohy DNA fragmentů v gelu. Po prosvícení UV světlem červeně fluoreskuje. Provádí se vnitřní pozitivní kontrola (internal positive control, IPC) pomocí RNA/cDNA vstupující do RT-PCR/PCR reakce.

Komponenty PCR reakce

editovat
  • DNA templát obsahující cílovou sekvenci.      
  •  Taq DNA polymeráza – enzym, který od konce syntetizuje nové řetězce DNA komplementární k cílové sekvenci templátové DNA a příslušný pufr, který zajišťuje optimální prostředí pro funkci dané polymerázy.
  • primery – krátké úseky jednořetězcové DNA, komplementární k cílové sekvenci
  • nukleotidy (dNTPs nebo deoxynukleotidtrifosfáty) – jednotlivé dusíkaté báze - A, T, G, C

Charakteristika RT PCR

editovat

Metoda je založena na klasickém PCR, jsou monitorovány přírůstky DNA během každého cyklu. Standardně se používá 96ti jamkový formát. Data jsou sbírána během celého PCR procesu s optikou umožňující excitaci substrátu a následnou detekci fluorescence v každé jamce.

  • absolutní kvantifikace - kvantifikace s využitím standardní křivky s nutností použití standardů o známé kvantitě
  • relativní kvantifikace např. srovnání úrovní exprese mRNA nebo microRNA v rámci různým pletiv nebo v rámci různých biologických podmínek

LAMP

editovat

LAMP – (Loop-mediated  Isothermal Amplification) amplifikuje cílové oblasti DNA. Izotermická metoda k níž není tedy třeba termocykler, ale pouze termoblok. Je vysoce citlivá. Signál je vizuálně hodnotitelný přímo ve zkumavce. Ve srovnání se standardní PCR, RT-PCR - obvykle používá 6 primerů zaměřených pokud možno konzervativní oblasti – zajišťuje vysokou specificitu této reakce. Speciální polymeráza (např. bstDNA polymeráza) – 60-65oC. Amplifikuje se větší množství DNA než u běžné PCR.

Serologické metody - detekce virových proteinů

editovat

Serologické metody využívají specifické reakce mezi antigenem a protilátkou ELISA (Enzyme-linked Immunosorbent Assay). Nepřímé formy AqF ELISA, TAS ELISA. Přímé DAS ELISA, ELISA, metody srážení, reakce specifických látek. Principy serologických metod detekující přítomnost protilátek (název metody):

Komponenty

  1. pevná fáze, která váže antigeny/protilátky. Dříve využívána celulóza, agaróza, polyakrylamid. V současnosti zkumavky, destičky, polyvinyl, PP, polykarbonát, sklo, silikon, atp.
  2. antigen (testovaný homogenizpvaný vzorek, květy, poupata, listy, dřevní hmota...) Homogenizace vzorku v extrakčním pufru, ve třecí misce za použití tekutého dusíku, ručně nebo homogenizérem
  3. protilátka (izolovaný IgG) polyklonální i monoklonální
  4. protilátka s konjugovaným IgG enzymem + substrát

Při reakci protilátky s konjugovaným enzymem je nejvyužívanější alkalická fosfatáza, štěpí se bezbarvý p-nitrofenylfosfát na fosfát a žlutý nitrofenolát. Je používána i peroxidáza, substrát peroxidu vodíku, která v přítomnosti chromogen 1,2- diaminobenzenu tvoří žluto-oranžové zbarvení nebo β-D-galaktosidáza, kde je o-nitrofenyl-β-D-galaktopyranosid přeměňován na měřitelný žlutý nitrofenolát.

  1. ↑ Rostlinolékařský portál [online]. ŮKZŮZ [cit. 2022-01-01]. Dostupné online. 
  2. ↑ Škodlivé organismy [online]. ÚKZÚZ [cit. 2022-01-01]. Dostupné online. 
  3. ↑ a b c EICHMEIER, Aleš. Způsoby interakce typu hostitel-patogen i [online]. Lednice: Mendeleum-ústav genetiky, MENDELU [cit. 2022-01-01]. 
Citováno z „https://cs.wikipedia.org/w/index.php?title=Wikipedista:I.Sáček,_senior/Pískoviště&oldid=22344412“