Xanthomonas oryzae pv. oryzae
Разнообразие бактерий


Xanthomonas oryzae  pv.  oryzae
Xanthomonas oryzae pv. oryzae, бактериальная болезнь риса
Xanthomonas oryzae pv. oryzae , бактериальная гниль риса
Научная классификацияРедактировать эту классификацию
Домен:Бактерии
Тип:Псевдомонадоты
Сорт:Гаммапротеобактерии
Заказ:Ксантомонадалес
Семья:Ксантомонадовые
Род:Ксантомонас
Разновидность:X. oryzae
Патовар:X. o.   pv.  oryzae
Имя триономиала
Xanthomonas oryzae  pv.  oryzae


Xanthomonas oryzae pv. oryzae — это бактериальный патогенный вид , вызывающий серьезную болезнь риса , других злаковых и осоки . [1]

Фон

Род Xanthomonas , который в основном состоит из фитопатогенных бактерий , является членом семейства Xanthomonadaceae . Среди ксантомонад X. o. pv. oryzae вызывает бактериальную пятнистость (БП) риса , которая является одним из наиболее важных заболеваний риса в большинстве стран, выращивающих рис. [2]

Бактериальная пятнистость риса имеет высокий эпидемический потенциал и губительна для высокоурожайных сортов как в умеренных, так и в тропических регионах, особенно в Азии . Ее появление в 70-х годах в Африке и Америке вызвало опасения по поводу ее передачи и распространения. [3]

Исследования бактериального ожога риса начались в Японии еще в 1901 году, и эти усилия были сосредоточены в основном на экологических исследованиях и химическом контроле. С тех пор были достигнуты значительные успехи в понимании BB посредством анализа взаимодействий между X. oryzae pv. oryzae и рисом на многих уровнях, включая исследования, сосредоточенные на эпидемиологии, популяционной биологии, физиологии, клеточной биологии, биохимии и молекулярной генетике взаимодействия хозяина и патогена. Весьма примечательно, что BB стал первым случаем, когда было завершено секвенирование генома как растения-хозяина, так и патогена. [3]

Хозяева

Для Xanthomonas oryzae pv. oryzaa существует очень большой круг хозяев . [4]

Среди злаков к хостам относятся:

Среди Cyperaceae (Осоки) хозяевами являются:

Симптомы

  • Симптомы проявляются на листьях молодых растений в виде бледно-зеленых или серо-зеленых водянистых полос вблизи кончика и краев листа.
  • Эти поражения сливаются и становятся желтовато-белыми с волнистыми краями.
  • В конечном итоге может быть поражен весь лист, он становится белесым или серым, а затем отмирает.
  • У более восприимчивых сортов могут поражаться листовые влагалища и стебли.
  • Системное заражение приводит к увяданию, высыханию листьев и гибели, особенно молодых пересаженных растений. [5]
  • У старых растений листья желтеют и затем отмирают.

На поздних стадиях болезнь трудно отличить от ожога листьев, вызванного X. o. pv. oryzicola, но края поражения волнистые, а не линейные, как у первого. Повреждения часто связаны с чешуекрылыми листоправами/валиками и жуками-хиспа , поскольку бактерии легко проникают в поврежденную ткань, вызванную заражением насекомыми. [5]

Цикл болезни

Растения риса заражаются Xanthomonas oryzae через семена, стебли и корни риса, которые остаются после сбора урожая, а также через альтернативных сорняков-хозяев . X. oryzae живет на мертвых растениях и семенах и, вероятно, лучше всего перемещается от растения к растению через грязную воду от орошения или штормов. После попадания в растение-хозяина бактерия проникает в растение через естественные отверстия (водные поры и трещины роста на корнях) и/или раны листьев и корней. X. oryzae растет в растении и заражает жилки листьев растения, а также ксилему, вызывая закупорку и увядание растения. Бактерии сочятся из пораженных участков листьев и распространяются ветром или дождем, особенно когда случаются сильные штормы и наносят раны растениям. X. oryzae имеет широкий спектр хозяев, включая Leersia sayanuka , которая выступает в качестве альтернативного хозяина для бактерии и считается важнейшим источником первичных инокулятов, а также отличным механизмом для выживания бактерий. [6]

Среда

Xanthomonas oryzae является эндемиком Японии, но может быть обнаружен во всех тропических странах-производителях риса в Азии. В тропиках патоген имеет самый высокий уровень заболеваемости в сезон дождей, когда дождь и ветер повреждают посевы. Дождь и зараженная вода являются основными распространителями заболевания, поэтому поля, расположенные в низких, влажных районах с плохим дренажем и подверженные наводнениям, являются областями высокой заболеваемости. Присутствие Leersia sayanuka также является ключом к распространению заболевания, поскольку это естественно растущий сорняк, обычно встречающийся вокруг рисовых котлет, и он способен заражаться бактерией и распространять бактерию через рисовую котлету.

Использование азотных удобрений показало увеличение заболеваемости, но в основном из-за большего роста растений и более влажных условий [7] , но не влияет на размер поражений. В более сухую погоду бактериальный ил будет выделяться из поражений листьев в надежде найти нового хозяина. Идеальная температура для роста X. oryzae составляет 26–30 °C (79–86 °F); 20 °C (68 °F) является лучшей температурой для начального роста. X. oryzae может жить в почве с диапазоном pH от 4 до 8,8; оптимальный pH составляет 6–6,50.

Важность

Xanthomonas oryzae вызывает потенциально разрушительное заболевание. Встречается по всему миру в умеренных и тропических регионах, может уничтожить до 80 процентов урожая, если болезнь развивается рано. Даже если она развивается поздно, она все равно может серьезно снизить качество и урожайность зерна.

Бактериальная пятнистость листьев является распространенным и разрушительным заболеванием, которое поражает миллионы гектаров/акров по всей Азии. [8] Только в Японии ежегодные потери оцениваются в пределах от 22 000 до 110 000 тонн [ необходимо уточнение ] . На Филиппинах восприимчивые сорта теряют до 22,5% от общего урожая во влажные сезоны и до 7,2% в сухой сезон. У устойчивых культур эти цифры составляют соответственно 9,5% и 1,8%. [9]

Управление

Борьба с бактериальной пятнистостью листьев чаще всего осуществляется путем посадки устойчивых к болезням растений риса. PSB Rc82 — это стандартный сорт риса, используемый в Юго-Восточной Азии, и использование этого сорта позволяет собирать урожай примерно в 0,8 миллиона метрических тонн риса за сезон, который в противном случае был бы потерян из-за бактериальной пятнистости листьев. Macassane, новый сорт, выведенный в 2011 году, показал улучшенную устойчивость к бактериальной пятнистости листьев и в настоящее время используется в Мозамбике. [10]

Традиционные методы лечения, такие как применение соединений меди или антибиотиков, в значительной степени неэффективны в борьбе с бактериальной пятнистостью листьев. Рис все чаще подвергается генной инженерии для устойчивости к заболеванию, поскольку лечение оказывается сложным. Было идентифицировано более 30 генов, связанных с устойчивостью к бактериальной пятнистости листьев, и им были даны названия от Xa1 до Xa33. [11]

Биологические методы контроля являются относительно недавними разработками, которые в настоящее время не получили широкого распространения. Они могут быть использованы в будущем для уменьшения ущерба, наносимого бактериальной пятнистостью листьев, при этом экспериментальные данные показывают снижение ущерба до 64%. [12] Включая использование метаболических продуктов, выделенных из грибка Paraphaeosphaeria minitans (син. Coniothyrium minitans ). [13]

Вирулентность

Первое определенное доказательствостоимость вирулентности любого фитопатогена была обнаружена в этой бактерии. [14] Вера Круз и др. , 2000 обнаружили, что возможно найти и количественно оценить этот подтип эволюционного компромисса в Xoo . [14] Они делают это, испытывая изоляты Xoo против изогенных линий риса с клонами генов авирулентности, чтобы получить необходимую точность. [14]

Сопротивление

В 2019 году гены, которые обеспечивают устойчивость хозяина к бактериальному ожогу, были сконструированы в рисе, что привело к появлению более десяти устойчивых сортов . Они основаны на генах устойчивости Xa4, xa5, xa13, Xa21, Xa33 и Xa38 и были выпущены для коммерческого выращивания. [15]

The Промотор транскрипции OsSWEET13 связан сустойчивостьюнеобычным образом.[16]Чжоуи др., 2015выключает OsSWEET13с помощьюPthXo2 – эффекторная нуклеаза, подобная активатору транскрипции (TALEN). [16] Нокаутирование приводит к появлению риса с устойчивостью к Xoo . [16]

Ссылки

  1. ^ "Бактериальная пятнистость листьев". Серия "Болезни риса" (часть 1) . Архивировано из оригинала 5 апреля 2012 г. Получено 24 октября 2011 г.
  2. ^ Хопкинс, CM, Уайт, FF, Чой, S.-H., Го, A., Лич, JE, «Идентификация семейства генов авирулентности из Xanthomonas oryzae pv. oryzae », Молекулярные взаимодействия растений и микробов , т. 5, № 6, стр. 451-495, 1992.
  3. ^ ab "Xanthomonas". Исследовательский совет по сельскому хозяйству, лесному хозяйству и рыболовству (JP) . Архивировано из оригинала 10 августа 2007 г.
  4. ^ abc NAPPFAST: Xanthomonas oryzae hosts [узурпировано] , NAPPFAST , 2007.
  5. ^ ab Инвазивный: Симптомы бактериального ожога, «USDA», 4 мая 2010 г.
  6. ^ Оу, Шу Х. «Болезни риса»
  7. ^ Тагами, Й.; Мизуками, Т. «Исторический обзор исследований бактериальной листовой пятнистости риса, вызванной Xanthomonas oryzae » Доусон. Специальный отчет Службы прогнозирования болезней растений и насекомых-вредителей № 10, 112
  8. ^ "Бактериальная пятнистость листьев поражает рис". The Hindu . 3 октября 2011 г.
  9. ^ "Xanthomonas Oryzae". Европейская и средиземноморская организация по защите растений .
  10. ^ Jeung, JU; Heu, SG; Shin, MS; Vera Cruz, CM; Jena, KK (2006). «Динамика популяций Xanthomonas oryzae pv. oryzae в Корее и их связь с известными генами устойчивости к бактериальному ожогу». Фитопатология . 96 (8). Американское фитопатологическое общество (APS): 867–875 . doi : 10.1094/phyto-96-0867 . PMID  18943752.
  11. ^ "Бактериальная болезнь". Рис, устойчивый к болезням и вредителям . Международный институт исследований риса (IRRI). Архивировано из оригинала 16 октября 2011 г.
  12. ^ Velusamy, Palaniyandi; Immanuel, J Ebenezar; Gnanamanickam, Samuel S.; Thomashow, Linda (январь 2006 г.). «Биологический контроль бактериальной гнили риса с помощью ассоциированных с растениями бактерий, продуцирующих 2,4-диацетилфлороглюцин». Canadian Journal of Microbiology . 52 (1): 56– 65. doi :10.1139/w05-106. PMID  16541159.
  13. ^ Ван, Х.; Ху, Х.; Цзян, Д. (2009). «Разделение метаболического продукта Coniothyrium minitans против Xanthomonas oryzae pv. oryzae ». J. Huazhong Agr. Univ . 28 : 148–150 .
  14. ^ abc Ланну, Кристиан (2012). «Изменение и селекция количественных признаков у фитопатогенов». Ежегодный обзор фитопатологии . 50 (1). Ежегодные обзоры : 319–338 . doi :10.1146/annurev-phyto-081211-173031. ISSN  0066-4286. PMID  22702351.
  15. ^ Варшни, Раджив К.; Годвин, Ян Д.; Мохапатра, Трилочан; Джонс, Джонатан Д.Г.; МакКоуч, Сьюзан Р. (2019-10-28). "СЛАДКОЕ решение для фитофтороза риса" (PDF) . Nature Biotechnology . 37 (11): 1280– 1282. doi :10.1038/s41587-019-0302-0. ISSN  1087-0156. PMID  31659336. S2CID  204947484.
  16. ^ abc Chen, Kunling; Wang, Yanpeng; Zhang, Rui; Zhang, Huawei; Gao, Caixia (2019). «CRISPR/Cas Genome Editing and Precision Plant Breeding in Agriculture». Annual Review of Plant Biology . 70 (1). Annual Reviews : 667–697 . doi : 10.1146/annurev-arplant-050718-100049 . ISSN  1543-5008. PMID  30835493. S2CID  73471425.
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Xanthomonas_oryzae_pv._oryzae&oldid=1264471818#OsSWEET13"