Неинфекционные болезни растений

Фитопатология

Раздел 1. Неинфекционные болезни растений.

Вопросы для самопроверки.

1. Примеры сопряжённости инфекционных и неинфекционных заболеваний.

Болезни, вызываемые факторами неживой природы (абиотические факторы), очень вредоносны сами по себе. Кроме того, ослабляя растения, они повышают восприимчивость к паразитическим организмам — грибам, бактериям и др. Например, тяжелые грибные поражения коры плодовых Деревьев — черный рак и цитоспороз — часто возникают после суровых зим, при этом очагами поражения являются морозобойные трещины. Отмирающие корешки в условиях повышенной почвенной влажности и недостатка кислорода являются воротами инфекции для почвенных паразитических грибов.

Болезни, при которых одно заболевание способствует поражению растения другим, называют сопряженными.

2. Какие факторы вызывают неинфекционные заболевания

При изменении условий внешней среды, когда отдельные абиотические факторы при длительном их воздействии усиливаются или ослабляют свое действие (например, наступление заморозков или сильная жара, недостаток или избыток влаги), происходят глубокие изменения в структуре и функциях растения, нарушается его внутреннее единство, т. е. количественные изменения силы действия отдельных факторов внешней среды приводят к качественным изменениям в самом растении, к нарушению обмена веществ. Нарушение же обмена веществ лежит в основе патологического процесса.

3. Укажите болезни, вызываемые недостатком или избытком питательных веществ.

 Избыток питательных веществ (унавоживание) вызывает чересчур роскошный рост вегетативных органов в ущерб плодоношению. Образование лентообразного расширения у обычно цилиндрической эры осевых органов (фасциация), наблюдаемое иногда не только у травянистых растений: томатов, свеклы, тыквы, картофеля я др., но и у древесных пород: ольхи, сосны, связывается некоторыми также с избытком питания. Растрескивание коры на стволе и ветвях у некоторых плодовых деревьев, без наступления правильного зарубцования ран, должно быть отнесено, к мнению многих ученых, на счет влияния слишком сильного удобрения азотом.

Недостаток, как и избыток, питательных веществ в почве приводит к нарушению определенных функций растения и проявляется в различных болезненных явлениях и симптомах.

4. Патологические явления, вызываемые низкими и высокими температурами почвы и воздуха.

Степень повреждения (вымерзания) растений зависит от обводнённости клеток. Чем она больше, тем менее холодостойко растение. Например, воздушно-сухие семена могут перенести температуру —140...—150 °С, а при повышении влажности до 35 % семена замерзают уже при —15 °С. С другой стороны, при наличии связанной воды, поглощенной коллоидами клетки, холодостойкость повышается. Патологическое состояние растений может быть вызвано и неблагоприятными для них низкими положительными температурами. Так, при быстром понижении температуры до 0...—1 °С снижается активность естественных защитных веществ (фитонцидов и др.) в корнеплодах и клубнях картофеля, что служит причиной поражения гнилостными и другими патогенными микроорганизмами.

При высокой температуре часто наблюдаются неинфекционное скручивание листьев томата, солнечные ожоги коры штамбов или скелетных ветвей плодовых деревьев.

5. Болезни, вызываемые недостатком или избытком влаги в почве и воздухе.

У зерновых культур широко известно неинфекционное заболевание захват. Сухие жаркие ветры могут вызывать ожоги листьев, приводя к обезвоживанию растительных тканей. Поврежденные высокими температурами ткани легко заселяют грибы и бактерии.

При влажной и жаркой погоде в фазе конце молочной — начале восковой спелости могут произойти гидролиз крахмала и отекание зерна, сопровождающиеся выделением медвяной росы. Избыточное увлажнение почвы вследствие застоя весенней воды, затрудняющего проникновение воздуха к корням, вызывает вымокание растений. Низкая влажность почвы может быть основной причиной заболевания плодов томата, известного под названием «вершинная гниль».

6. Механические повреждения и вызываемые ими патологические процессы.

К этой категории болезней относятся механические повреждения, вызываемые человеком в процессе его работы по уходу за растениями (повреждения корней при пересадке, обрезка ветвей и сучьев и т. д.) и животными (объедание листьев и ветвей, подгрызание корней и стеблей медведкой, а также рядом почвенных вредителей). Сюда же относятся механические повреждения, наносимые растениям различными метеорологическими факторами, такими, как град, ожеледь, снеговал, снеголом, бурелом. При механических повреждениях происходит разрушение отдельных тканей и органов растения, часто сопровождающееся патологическими явлениями и приводящее иногда к гибели растения. При механических повреждениях коры ветвей и стволов деревьев поврежденные клетки и участки тканей отмирают, а в местах поранений образуется раневая ткань из живых паренхиматических клеток.

Раздел II. Инфекционные болезни растений.

1. Типы специализации возбудителей болезней растений.

1). Филогенетическая специализация.

2). Онтогенетическая, или возрастно-физиологическая.

3). Органотропная или тканевая специализация.

2. Степень выраженности  специализации.

Степень выраженности паразитных свойств в большинстве случаев определяет выбор возбудителем широкого или узкого круга питающих растений-хозяев (филогенетическая специализация). У обязательных, или облигатных, паразитов филогенетическая специализация, как правило, узкая; у факультативных, или условных, паразитов и сапрофитов чаще широкая.

3 Что такое филогенетическая, возрастно-физиологическая и органотропная специализации возбудителей заболеваний.

1). Филогенетическая специализация — проявляется в приспособленности патогенов к питанию на растениях определённого семейства, рода, вида и даже сорта.

2). Онтогенетическая, или возрастно-физиологическая, специализация определяет способность патогена поражать растения, находящиеся в определённой фазе своего развития.

3). Органотропная или тканевая специализация характеризуется приуроченностью патогенов к определённым органам и тканям растения. Для иллюстрации тканевой специализации можно привести пример возбудителей настоящих мучнистых рос, питающихся в основном в тканях эпидермиса.

5. Типы паразитизма возбудителей  болезней: фитопатогенные сапрофиты и некрофиты, обязательные и условные паразиты.

Обязательные паразиты – формы, полностью утратившие способность к сапрофитной жизни и живущие только за счёт живых тканей поражаемого ими растения. 

Готовое органическое вещество, используемое как источник пищи фитопатогенные сапрофиты и некрофиты получают из органических остатков растений, а паразиты – из живых организмов. Но уже среди сапрофитов нередки формы, приобретающие способность к развитию на живых, хотя и ослабленных растениях. Это условные, или факультативные паразиты.

Тема 2. Вирусные и микоплазменные болезни растений 

Таблица 1. Характеристика заболеваний, вызываемых вирусами и микоплазменными организмами.

Тема 3. Болезни, вызываемые бактериями и актиномицетами

Таблица 2. Характеристика заболеваний, вызываемых бактериями и актиномицетами.

Таблица 3. Характеристика заболеваний, вызываемых грибами.

Тема 6. Экология и динамика инфекционных болезней растений.

1. Понятие о заражении, инкубационном периоде.

Процесс заражения включает попадание патогена на поверхность растения, подготовку его к проникновению в ткани и само проникновение. Ключевой момент в этой цепи - проникновение патогена, которое у различных возбудителей происходит по-разному:

- у грибов - через кутикулу  и эпидермис, естественные ходы, повреждения тканей;

- у бактерий - через естественные  ходы и повреждения тканей;

- у вирусов - через поврежденные  клетки и раны, нанесенные переносчиками;

- у цветковых паразитов - через неповрежденную поверхность  растений.

Процесс заражения находится в большой зависимости от внешних условий, особенно от влажности. Споры большинства грибов прорастают, как правило, лишь при наличии капельной влаги или в насыщенном парами воздухе. Менее требовательны к влажности конидии мучнисторосяных грибов.

Для многих патогенов большое значение имеют температура, аэрация, реакция среды.

Инкубационный период - это этап развития инфекционной болезни, охватывающий период между заражением и появлением первых признаков (симптомов) болезни. Продолжительность его зависит от степени восприимчивости растения, от фазы его развития, условий окружающей среды и активности паразита.

2 Вирулентность и агрессивность  возбудителей.

Вируле́нтность (от лат. Virulentus — ядовитый) — степень способности данного инфекционного агента (штамма микроорганизма или вируса) заражать данный организм. Вирулентность неравнозначна способности вызывать заболевание (патогенности), поскольку после заражения микроорганизм может превращаться в симбионта организма-хозяина, не вызывая отрицательных последствий. Показателями вирулентности являются условные величины — минимальная летальная, 50%-ная летальная, 50%-ная инфицирующая доза.

Вирулентность зависит от свойств самого инфекционного агента, а также от чувствительности (восприимчивости) организма-хозяина.

Патогенность как особое качество болезнетворного вида микроба проявляется в агрессивных его свойствах и в токсическом действии на организм. Агрессивность - это способность патогенного микроба жить, размножаться и распространяться в организме, противостоять неблагоприятным влияниям, оказываемым организмом. Некоторые патогенные микробы, размножаясь в организме или на питательной среде в пробирке, вырабатывают растворимые продукты, получившие название агрессины. Назначение агрессинов - подавлять действие фагоцитов. Сами агрессины безвредны для организма, но если их прибавить к несмертельной дозе культуры соответствующего микроба, они вызывают смертельно протекающую инфекцию.

3 Первичная и вторичная  инфекции.

Первичная инфекция, или первичное заражение, — это болезнетворное начало (представленное определенной формой), которое впервые в данный вегетационный период после сохранения в неблагоприятных условиях вызвало заражение растения. На практике под первичной инфекцией понимают место (субстрат-носитель) сохранения патогена в неблагоприятный для него период. Это может быть почва, растительные остатки, семена и т. п. Хотя первичное заражение обычно происходит за счет перезимовавшей инфекции, она может появиться на данном участке и с приобретенным посадочным материалом и семенами или извне, перенесясь (споры грибов) с большого расстояния. Первичная инфекция как перезимовавшее болезнетворное начало у грибов может быть представлена различными формами: склероциями, цистами, клейстотециями, телиоспорами и др.

Вторичной инфекцией называют болезнетворное начало, обеспечивающее перезаражение, то есть распространение от растения к растению болезни в течение вегетационного периода, и основной способ его распространения. Вторичная инфекция у грибных патогенов может быть представлена различными формами: зооспорами, спорангиеспорами, конидиями, урединиоспорами, обрывками мицелия.

4. Сохранение и перезимовка  возбудителей болезней в растении  и вне растения.

Зимующие стадии возбудителей болезней иногда бывают очень стойкими и могут сохраняться (например, в почве) в течение нескольких лет (покоящиеся споры возбудителя килы капусты — Plasmodiophora brassicae). Длительность сохранения первичной инфекции следует учитывать при составлении севооборотов. Простая перезимовка живого мицелия часто имеет место в нашем климате на однолетних зимующих растениях. Так, например, возбудитель желтой ржавчины хлебных злаков Puccinia glumarum в областях с влажным климатом в большинстве случаев не образует телейтоспор. Ее эцидиальный хозяин неизвестен, и в Центральной и Северной Европе он не имеет значения для сохранения вида P. glumarum. В этих областях гриб в форме двуядерного мицелия сохраняется в промежутке между двумя вегетационными периодами внутри морозостойких листьев озимых хлебов и дикорастущих трав. Следовательно, очагом резервации паразита в течение зимы не всегда является основной хозяин. Иногда перезимовка гриба происходит на второстепенных, побочных хозяевах (например, на сорняках), которые легко могут остаться незамеченными.

Тема 7.

1 Основные понятия: иммунитет, устойчивость, восприимчивость

Устойчивость. Устойчивостью называют способность растений противостоять поражению болезням при заражении возбудителем. Устойчивость проявляется в отсутствии поражения или слабом поражении растений при наличии возбудителя болезни.

Восприимчивость. В противоположность устойчивости, восприимчивость характеризуется полной неспособностью растения противостоять заражению и распространению возбудителя в его тканях.

Иммунитет (от лат. immunis — свободный или освобожденный от чего-либо) обозначает невосприимчивость или устойчивость организма к действию патогенных микроорганизмов и их ядовитых продуктов. В соответствии с этой общей характеристикой иммунитета, иммунитетом растений будет называться их биологическое свойство, обусловливающее им невосприимчивость к болезням при наличии соответствующего возбудителя и необходимых условий для заражения.

2 Факторы иммунитета растений.

Иммунитет может быть врождённым или приобретённым. Врождённый, или естественный, иммунитет контролируется генетически и передается по наследству. Он может быть пассивным или активным. Пассивный иммунитет определяется конституциональными особенностями только растения и не зависит от особенностей патогена. Факторы пассивного иммунитета подразделяются на две группы:

Анатомо-морфологические факторы:

• Толщина покровных тканей имеет значение в тех случаях, когда возбудители проникают в растение непосредственно через кутикулу (в основном представители несовершенных грибов).

• Строение устьиц имеет значение для проникновения возбудителей пероноспороза, ржавчины и некоторых видов бактерий, которые попадают в растения через устьица.

• Опушённость листьев играет важную роль как фактор устойчивости растений к вирусным патогенам, т.к. опушённые листья менее доступны для питания сосущих вредите­лей - переносчиков вирусов. Иногда эта же опушённость облегчает заражение растений ВТМ контактным способом.

• Восковой налёт на плодах или стеблях снижает вероятность заражения патогенами, которым необходима поверхностная капельно-жидкая влага. Иногда восковой начёт является также и механическим препятствием для внедрения паразита.

• Габитус растений определяет вероятность заражения. Например, сорта томата с рыхлым строением куста лучше проветриваются и в меньшей степени поражаются фитофторозом (инфекционные капли на листьях высыхают быстрее).

Физико-химические факторы:

• Химический состав растений влияет на устойчивость к заболеваниям и определяет наличие или отсутствие в тканях растения необходимых для патогена питательных веществ. Известно, что количество углеводов в тканях, а также их соотношение изменяются с возрастом и определяют лёжкость овощей в период хранения. Например, чем больше степень созревания лука, тем выше его лёжкость.

• Ингибиторы содержатся в растительных тканях и препятствуют развитию патогенов. К ним относят фитонциды - конституциональные антибиотические вещества высших растений различной химической природы. Фитонциды участвуют в реакциях пассивно­го неспецифического иммунитета, обеспечивая защиту от сапротрофов и нехарактерных для данного вида растения патогенов.

• Алкалоиды, фенолы, эфирные масла, содержащиеся в растениях, токсичны для многих фитопатогенов.

• Осмотическое давление в тканях растения также является фактором, определяющим иммунитет. Для успешного паразитирования биотрофных грибов их клетки должны иметь большее осмотическое давление, чем клетки растения-хозяина.

Факторы активного иммунитета проявляются только при контакте растения и возбудителя. Выделяют несколько факторов активного иммунитета:

• Реакция сверхчувствительности. Это явление быстрого отмирания клеток растения в непосредственной близости от места заражения. В результате патоген оказывается блокированным слоем мёртвых клеток и погибает. Это - распространённая реакция растительной ткани в ответ на инфицирование облигатными паразитами (грибами, вирусами). Гибель патогена в некротизированной ткани происходит не только вследствие непригодности отмерших клеток как питательного субстрата, но и в результате повышения в них концентрации антимикробных веществ.

• Синтез фитоалексинов, являющихся антибиотическими веществами растений, которые вырабатываются при контакте с возбудителями болезней. В настоящее время известно свыше 300 подобных веществ. Химическая структура фитоалсксинов определяется видом растения. Они синтезируются в здоровых клетках, примыкающих к инфицированным. Их активность начинает проявлялся при контакте со специальными веществами (элиситорами), выделяемыми из заражённой клетки.

• Повышение активности окислительных ферментов (пероксидазы, полифенолоксидазы и др.) приводит к снижению активности гидролитических ферментов патогена, обезвреживанию его токсинов и накоплению токсичных для возбудителей продуктов окисления фенолов - хинонов.

Тема 8 Основные принципы и методы защиты сельскохозяйственных культур от болезней.

Методы сохранения болезнеустойчивости сортов разнообразны, но главное внимание должно быть направлено на предотвращение расообразования у паразитов.

Оздоровительные мероприятия в системе семеноводства позволяют повысить урожайность и улучшить качество продукции. Так, значительное повышение урожайности картофеля может быть достигнуто путем мероприятий по безвирусному семеноводству, которые позволяют получить прибавку урожая элиты до 16—40%, при этом урожайность товарного картофеля увеличивается на 10—15%, а в ряде случаев и до 30%.

Агротехнический метод включает приемы, обеспечивающие наиболее благоприятные условия для нормального роста и развития растений, способствующие подавлению источников первичной инфекции и ограничению распространения возбудителей болезней. Эти приемы делятся на общеагротехнические и специальные. Первые не требуют специальных затрат и входят в обязательный агрокомплекс по возделыванию культуры. Вторые связаны с дополнительными затратами труда и средств. Использование агротехнических приемов в защите растений эффективно только на фоне принятых для данной зоны севооборотов со свойственными им системами обработки почвы, ухода за культурами и оптимальными сроками посева и уборки. Особенно большое значение в защите растений от болезней имеют следующие биологически обоснованные мероприятия: севооборот, пространственная изоляция посевов, уничтожение послеуборочных остатков и сорняков, оптимальные сроки посева и уборки, известкование кислых почв, внесение удобрений.

Севооборот — важная профилактическая мера, обеспечивающая уничтожение запасов инфекции. Исключение поражаемой культуры на определенное число лет с данного участка полностью освобождает почву от возбудителей заболевания. Так, исключение растений семейства крестоцветных с данного поля на два года освобождает его от инфекции возбудителя ложной мучнистой росы, исключение капусты или других культур этого семейства на 5—6 лет освобождает почву от цист возбудителя килы крестоцветных. Телиоспоры карликовой головни пшеницы могут сохраняться в почве от 2 до 9 лет. Севооборот дает возможность освободиться от возбудителей этой и других видов головни (например, стеблевой головни ржи, пузырчатой и пыльной головни кукурузы и т. д.).

Физический и механический методы. Сущность их основана на воздействии на возбудителей заболеваний различных физических факторов и механических приемов.

Физический метод связан с использованием радиационных излучений, токов высокой частоты, ультразвука, высоких и низких температур и т. д.

Примером термического воздействия на возбудителей является применяемое в закрытом грунте пропарирование почвы, которое эффективно в борьбе с рядом не только грибных, но и вирусных заболеваний. Грунт пропаривают при температуре 85—90°С в течение 1,5—3 ч.

Для подавления возбудителей заболеваний в парниковой почве широко используется биотермический способ обеззараживания почвы путем приготовления парникового субстрата из самосогревающихся компостов.

Химический метод может быть применен и для химиотерапии, т. е. лечения растений препаратами системного (внутрирастительного) действия. Системные фунгициды способны распространяться по растению и подавлять уже внедрившегося возбудителя. Они отличаются большой продолжительностью действия.