Gibberella zeae
Виды грибов

Gibberella zeae
Научная классификация Редактировать эту классификацию
Домен:Эукариоты
Королевство:Грибы
Разделение:Аскомикота
Сорт:Сордариомицеты
Заказ:Гипокреалес
Семья:Нектриевые
Род:Гибберелла
Разновидность:
G. зеае
Биномиальное имя
Gibberella zeae
(Швайн.) Петч, (1936)
Синонимы

Botryosphaeria saubinetii
Дихомера саубинети
Dothidea zeae
Fusarium graminearum
Фузариум розовый
Gibbera saubinetii
Гибберелла розовая
Gibberella saubinetii
Sphaeria saubinetii
Сферия зеае

Gibberella zeae , также известная по названию своего анаморфа Fusarium graminearum , является грибковым патогеном растений, который вызывает фузариоз колоса (FHB), разрушительное заболевание пшеницы и ячменя . [1] Патоген ежегодно наносит миллиарды долларов экономических убытков по всему миру. [2] Инфекция вызывает сдвиги в аминокислотном составе пшеницы, [3] что приводит к сморщиванию зерен и загрязнению оставшегося зерна микотоксинами , в основном дезоксиниваленолом (DON), который ингибирует биосинтез белка ; и зеараленоном , эстрогенным микотоксином. Эти токсины вызывают рвоту, повреждение печени и репродуктивные дефекты у скота, а также вредны для человека через зараженную пищу. Несмотря на огромные усилия по поиску генов устойчивости к F. graminearum , в настоящее время не существует полностью устойчивого сорта. Исследования биологии F. graminearum направлены на получение более подробной информации о процессе заражения и выявление слабых мест в жизненном цикле этого патогена для разработки фунгицидов, способных защитить пшеницу от заражения паршой.

Жизненный цикл

F. graminearum — гаплоидный гомоталличный аскомицет. Плодовые тела, перитеции , развиваются на мицелии и дают начало аскоспорам , которые приземляются на восприимчивые части растения-хозяина для прорастания. Гриб вызывает фузариоз колоса на пшенице, ячмене и других видах злаковых, а также гниль початков на кукурузе. Первичным инокулятом являются аскоспоры, половые споры, которые производятся в перитециях. [4] Споры принудительно выбрасываются и могут прорасти в течение шести часов после попадания на поверхность растения. Заболевание паршой является моноциклическим; после одного цикла заражения аскоспорами гриб производит макроконидии путем бесполого размножения. [5] Эти структуры зимуют в почве или в растительных остатках на поле и дают начало мицелию в следующем сезоне.

Хост и симптомы

Патоген способен вызывать различные заболевания: гниль колоса или «паршу» на пшенице ( Triticum ), ячмене ( Hordeum ) , рисе ( Oryza ) , овсе ( Avena ), а также гниль стеблей и колосов Gibberella на кукурузе ( Zea ). Кроме того, гриб может заражать другие виды растений, не вызывая никаких симптомов заболевания. [6]

Кукуруза

При гнили стебля Gibberella листья на рано зараженных растениях становятся тусклыми серо-зелеными, а нижние междоузлия размягчаются и становятся желтовато-коричневыми или темно-коричневыми. Внутри стеблей пораженной ткани появляется розово-красное обесцвечивание. Измельчение сердцевины может выявить небольшие круглые черные перитеции на стеблях. [7] Гибберелла (красная) гниль початка может иметь красноватую плесень, которая часто находится на кончике початка. Инфекция происходит путем колонизации кукурузных рылец , и симптомы сначала проявляются на верхушке початка. Белый мицелий со временем становится из розового красным, в конечном итоге покрывая весь початок. Початки, которые заражаются рано, не полностью развивают красноватую плесень около кончика початка, так как плесень растет между шелухой и початком. [6]

Рис

Gibberella zeae может сделать пораженные семена красными и вызвать коричневое обесцвечивание в определенных областях на семенах или всей поверхности семян. На поверхности шелухи появляются белые пятна, которые позже становятся желтыми и лососевыми или карминовыми. Зараженные зерна легкие, сморщенные и ломкие. Стеблевые узлы начинают гнить и увядать, в конечном итоге заставляя их чернеть и распадаться, когда они заражаются грибковым патогеном. [7]

Пшеница

На внешней поверхности колосков образуются коричневые, темно-фиолетово-черные некротические поражения, на которые распадается колос пшеницы. Поражения можно назвать паршой, но их не следует путать и связывать с другими заболеваниями парши, например, с другими хозяевами и возбудителями. Флегмона колоса видна до созревания колосков. [7] Колоски начинают казаться водянистыми до потери хлорофилла, что придает им белый соломенный цвет. Цветоносы , которые находятся непосредственно под соцветием, могут обесцвечиваться до коричнево-фиолетового цвета. Ткани соцветия обычно покрываются плесенью, приобретая обесцвеченный желтовато-коричневый цвет, а зерно внутри него атрофируется. [6] Ость деформируется, скручивается и изгибается вниз.

Ячмень

Инфекции на ячмене не всегда видны в поле. Подобно пшенице, зараженные колоски выглядят побуревшими или пропитанными водой. Зараженные зерна приобретают желтовато-коричневый или темно-коричневый цвет. Во время длительных периодов влажности на зараженных колосках и зернах можно увидеть розовые или лососево-оранжевые споровые массы. [6] Корковые поражения зараженных семян становятся красновато-коричневыми в прохладной влажной почве. Теплая почва может вызвать гниение колоса после появления всходов, а гниение коронки и основания стебля можно наблюдать на более позднем этапе развития растения. [7]

Процесс заражения

Парша пшеницы, вызванная G. zeae (искусственная инокуляция)

F. graminearum заражает колосья пшеницы от цветения до стадии мягкого теста развития зерна. Гриб проникает в растение в основном через цветы; однако процесс заражения сложен, и полный ход колонизации хозяина не был описан. Ростковые трубки , по-видимому, не способны проникать через твердую восковую поверхность нижней чешуи и палеи, которые защищают цветок. Гриб проникает в растение через естественные отверстия, такие как устьица, и нуждается в мягкой ткани, такой как цветы, пыльники и зародыш, чтобы заразить растение. [8] Из зараженного цветка гриб может прорасти через стержень и нанести серьезный ущерб за короткий период времени при благоприятных условиях. После прорастания спор на пыльниках и поверхности развивающегося зерна гифы проникают в эпикарпий и распространяются через семенную оболочку. Последовательно колонизируются и погибают различные слои семенной оболочки и, наконец, эндосперм . [9]

Управление

Борьба с этим заболеванием может быть достигнута с помощью комбинации следующих стратегий: применение фунгицидов, селекция устойчивости, правильное хранение, севооборот, обработка пожнивных остатков и обработка семян. Правильное применение фунгицидов против фузариоза колоса (FHB) может снизить заболеваемость на 50–60 процентов. [10] Fusarium относится к большому роду почвенных грибов, которые экономически важны из-за их глубокого воздействия на урожай. Применение фунгицидов необходимо в раннюю дату колошения для ячменя и в раннюю дату цветения для пшеницы, где раннее применение может ограничить заражение колоса. Ячмень и пшеница различаются по применению фунгицидов из-за их различий в признаках развития. [11] Некоторые биофунгициды контролируют FHB. [12] [13] Scaglioni et al. , 2019 извлекают фенолы из Spirulina spp. и демонстрируют замедление роста на 25% (по весу). [12] [13] Болезнь обычно развивается в конце сезона или во время хранения, поэтому использование фунгицидов эффективно только в начале сезона. Борьба с вредителями, такими как колосовые сверлильщики, для кукурузы также уменьшит заражение колоса от ран, вызванных поеданием насекомых. [14]

Выращивание различных хозяев, устойчивых к FHB, является одним из наиболее научно обоснованных и экономически эффективных способов борьбы с болезнью. Использование сортов с более свободными клыками, покрывающими початок, менее уязвимо для FHB. После сбора урожая важно хранить его при низкой влажности, ниже 15%, так как это уменьшит появление видов Gibberella zeae и Fusarium в хранилище. [14]

Избегание посадки мелкозерновых культур после других мелкозерновых культур или кукурузы и обработка пожнивных остатков сводит к минимуму вероятность FHB в экологически благоприятные годы. Доказано, что севооборот мелкозерновых культур с соей или другими культурами, не являющимися хозяевами, снижает загрязнение FHB и микотоксинами. [10] Севооборот с обработкой пожнивных остатков предотвращает заражение культур на поверхности почвы. Остатки могут стать средой для зимовки видов Fusarium , вызывающих FHB. В результате вероятность заражения последующей мелкозерновой культуры значительно повышается. [10] Если обработка почвы минимальна или отсутствует, остатки распространяются и позволяют грибку перезимовать на стеблях и сгнивших початках кукурузы и производить споры.

Семена (зерна), которые колонизируются грибком, имеют меньшую устойчивость из-за плохой всхожести. Посадка сертифицированных или обработанных семян может уменьшить количество фитофтороза всходов, которое вызывается семенами, колонизированными грибком. Если необходимо пересадить семена, собранные с поля, зараженного FHB, то семена следует обработать, чтобы избежать повторного появления инфекции. [10]

Важность

Потеря урожая и загрязнение семян микотоксинами , наряду со снижением качества семян, являются основными факторами, влияющими на воздействие этого заболевания. Два микотоксина, трихотецен дезоксиниваленол (ДОН), сильный ингибитор биосинтеза, и зеараленон , эстрогенный микотоксин, могут быть обнаружены в зерне после эпидемий FHB. [15] ДОН является типом вомитоксина и, как следует из его названия, является антифидантом. Домашний скот, который потребляет зерновые, загрязненные вомитоксином, заболевает и отказывается от еды. Зеараленон является фитоэстрогеном , имитирующим эстроген млекопитающих. Он может быть катастрофическим, если попадает в пищевую цепочку, так как зеараленон вызывает аборты у беременных самок и феминизацию самцов. [16]

В 1982 году крупная эпидемия затронула 4 миллиона гектаров (9,9 миллиона акров) яровой пшеницы и ячменя, растущих на севере Великих равнин Северной Дакоты , Южной Дакоты и Миннесоты . Потери урожая превысили 6,5 миллионов коротких тонн (5,9 миллионов метрических тонн) на сумму около 826 миллионов долларов, а общие потери, связанные с эпидемией, составили около одного миллиарда долларов. [7] В последующие годы после этой эпидемии сообщалось о потерях, которые оценивались в 200-400 миллионов долларов в год. Потери ячменя из-за FHB велики отчасти из-за присутствия DON. Цены на ячмень с 1996 года в Миннесоте упали с 3,00 до 2,75 долларов за бушель, если присутствовал микотоксин, и еще на 0,05 доллара за каждую часть на миллион присутствующего DON. [7]

Хемотипы DON F. graminearum включают3АДОН . [17]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Бай Г., Шэнер Г. (2004): Управление и устойчивость пшеницы и ячменя к фузариозу колоса. Ежегодный обзор фитопатологии 42: 135–161 [1]
  2. ^ De Wolf ED, Madden LV, Lipps PE (2003): Модели оценки риска эпидемий фузариоза колоса пшеницы на основе данных о погоде в течение сезона. Фитопатология 93: 428-435. [2]
  3. ^ Бейер М., Ауманн Дж. (2008): Влияние инфекции Fusarium на аминокислотный состав зерна озимой пшеницы. Пищевая химия 111: 750-754. [3]
  4. ^ Бейер М., Веррит Дж. А. (2005): Прорастание аскоспор Gibberella zeae в зависимости от возраста спор после выброса и факторов окружающей среды. Европейский журнал патологии растений 111: 381-389. [4]
  5. ^ Бейер М., Рёдинг С., Людевиг А., Веррет Дж. А. (2004): Прорастание и выживание макроконидий Fusarium graminearum под влиянием факторов окружающей среды. Журнал фитопатологии 152: 92-97.[5]
  6. ^ abcd Rubella, Goswami; Kistler, Corby (2004). "На пути к катастрофе: Fusarium graminearum на зерновых культурах" (PDF) . Molecular Plant Pathology . 5 (6): 515– 525. doi :10.1111/J.1364-3703.2004.00252.X. PMID  20565626. S2CID  11548015.
  7. ^ abcdef "Фитофития кукурузы (Gibberella zeae)". www.plantwise.org . Получено 25.10.2017 .
  8. ^ Бушнелл В.Р., Леонард К.Дж. (2003): Фузариоз колоса пшеницы и ячменя. APS Press, Сент-Пол, Миннесота
  9. ^ Jansen C, Von Wettstein D, Schäfer W, Kogel KH, Felk A, Maier FJ (2005): Паттерны инфекции в колосьях ячменя и пшеницы, инокулированных диким типом и геном триходиенсинтазы, нарушенным Fusarium graminearum . Труды Национальной академии наук 102: 16892-16897 [6]
  10. ^ abcd "Управление фузариозом колоса в Вирджинии Мелкие зерновые" . Получено 25.10.2017 .
  11. ^ Алькудах, Ахмад М.; Шнурбуш, Торстен (30.05.2017). «Дата заголовка — это не время цветения ярового ячменя». Frontiers in Plant Science . 8 : 896. doi : 10.3389/fpls.2017.00896 . ISSN  1664-462X. PMC 5447769. PMID 28611811  . 
  12. ^ аб Ногейра, Весклен Вилар; де Оливейра, Франсин Керстнер; Гарсия, Сабрина де Оливейра; Сибаха, Карен Ванесса Маримон; Тессер, Марсело Борхес; Гарда Буффон, Жаклин (02 января 2020 г.). «Источники, методы количественного определения, связанные с этим опасности и меры контроля загрязнения кормов для аквакультуры микотоксинами». Критические обзоры по микробиологии . 46 (1). Тейлор и Фрэнсис : 26–37 . doi : 10.1080/1040841x.2020.1716681. ISSN  1040-841X. PMID  32065532. S2CID  216319608.
  13. ^ аб Мунаро, Дейзе; Нуньес, Алин; Шмитц, Кэролайн; Бауэр, Клаудия; Коэльо, Даниэла Соуза; Оливейра, Ева Регина; Юнес, Росендо Аугусто; Моура, Сидней; Марашин, Марсело (2021). «Метаболиты, продуцируемые макро- и микроводорослями, как биостимуляторы растений». Исследования по химии натуральных продуктов . Том. 71. Эльзевир . С.  87–120 . doi :10.1016/b978-0-323-91095-8.00011-8. ISBN 9780323910958. ISSN  1572-5995. S2CID  240511172.
  14. ^ ab "Fusarium and gibberella earring (расширенная информация)". maizedoctor.org . Архивировано из оригинала 2018-03-06 . Получено 2017-10-25 .
  15. ^ Гюнтер, Джон К.; Трейл, Фрэнсис (2005). «Развитие и дифференциация Gibberella zeae (Анаморф: Fusarium graminearum ) во время колонизации пшеницы». Mycologia . 97 (1): 229– 237. doi :10.1080/15572536.2006.11832856. JSTOR  3762213. PMID  16389974. S2CID  19273705.
  16. ^ Volk, Tom. "Gibberella zeae или Fusarium graminearum, колосовая гниль пшеницы". botit.botany.wisc.edu . Получено 25.10.2017 .
  17. ^
    • Yli-Mattila, Tapani; Gagkaeva, Tatiana; Ward, Todd J.; Aoki, Takayuki; Kistler, H. Corby; O'Donnell, Kerry (2009). «Новая азиатская клада в пределах комплекса видов Fusarium graminearum включает недавно обнаруженный возбудитель фитофтороза зерновых культур с Дальнего Востока России». Mycologia . 101 (6). Mycological Society of America ( T&F ): ​​841– ​​852. doi :10.3852/08-217. ISSN  0027-5514. PMID  19927749. S2CID  1898391. S2CID  87676141. S2CID  199369505. (TYM ORCID : 0000-0002-0336-880X) .
    • Паскуали, Матиас; Бейер, Марко; Логрико, Антонио; Ауденарт, Крис; Балмас, Виргилио; Баслер, Райан; Бутиньи, Анн-Лора; Хрпова, Яна; Чембор, Эльжбета; Гагкаева Татьяна; Гонсалес-Хаэн, Мария Т.; Хофгаард, Ингерд С.; Койджю, Нагехан Д.; Хоффманн, Люсьен; Левич, Елена; Марин, Патрисия; Миданер, Томас; Мигели, Кирико; Моретти, Антонио; Мюллер, Марина Э.Х.; Муно, Франсуаза; Парикка, Пяйви; Паллес-Бартель, морской пехотинец; Пик, Джонатан; Скофлер, Джонатан; Шерм, Барбара; Станкович, Славица; Тране, Ульф; Улиг, Сильвио; Ванхойле, Адриан; Или-Маттила, Тапани; Фогельгсанг, Сюзанна (2016-04-06). "Европейская база данных генотипов Fusarium graminearum и F. culmorum Trichothecene". Границы в Микробиология . 7. Frontiers : 406. doi : 10.3389/fmicb.2016.00406 . ISSN  1664-302X . PMC  4821861. PMID  27092107. S2CID 1866403  .
    • Ламичхане, Джей Рам; Вентури, Витторио (27.05.2015). «Синергизм между микробными патогенами в комплексах заболеваний растений: растущая тенденция». Frontiers in Plant Science . 06 . Frontiers : 385. doi : 10.3389/fpls.2015.00385 . ISSN  1664-462X. PMC  4445244 . PMID  26074945. S2CID  11132230.
    • ван дер Ли, Тео; Чжан, Хао; ван Дипенинген, Энн; Валвейк, Сес (08 января 2015 г.). «Биогеография комплекса видов и хемотипов Fusarium graminearum: обзор». Пищевые добавки и загрязняющие вещества: Часть А. 32 (4). Международное общество микотоксикологии ( TF ): 453–460 . doi : 10.1080/19440049.2014.984244. ISSN  1944-0049. ПМК  4376211 . PMID  25530109. S2CID  14678133.
  • Интерактивный научный эксперимент, демонстрирующий рост Gibberella zeae (GCSE/A-level) [ постоянная неработающая ссылка ‍ ]
  • База данных Fusarium graminearum
  • Индекс Фунгурум
  • База данных грибков USDA ARS
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Gibberella_zeae&oldid=1210877081"