Zgnilizna twardzikowa dotyka wielu roślin, szczególnie gatunków niezdrewniałych. Zgnilizna twardzikowa jest powodowana przez S. sclerotiorum. Sclerotinia rot może wpływać na rośliny na każdym etapie produkcji, w tym sadzonki, dojrzałe rośliny i zebrane produkty. Rośliny ze starzejącą się lub martwą tkanką są szczególnie podatne na infekcję.

Symptomy

Zainfekowany obszar rośliny początkowo przybiera ciemnozielony lub brązowy, nasiąknięty wodą wygląd, a następnie może stać się bledszy. Zwykle rozwija się gęsta, biała, włochata grzybnia, a roślina zaczyna więdnąć i w końcu zamiera. Struktury spoczynkowe lub przetrwalnikowe (sklerocja) są wytwarzane zewnętrznie na zaatakowanych częściach roślin i wewnętrznie w zagłębieniach litych łodyg. Sklerocja są twarde, czarne, o nieregularnym kształcie, najczęściej o wielkości 2-4 mm, a po wniknięciu do gleby są trudne do zauważenia.

Źródła chorób i ich rozprzestrzenianie się

Cykl życia S. sclerotiorum obejmuje zarówno fazę przenoszoną przez glebę, jak i przez powietrze. Sklerotyzmy S. sclerotiorum mogą przetrwać w glebie przez dziesięć lat lub dłużej. Kiełkują, wytwarzając małe, lejkowate owocniki (apothecia) o średnicy około 1 cm. Apothecia wytwarzają zarodniki przenoszone drogą powietrzną, które mogą powodować infekcje, gdy znajdą się na podatnej roślinie żywicielskiej, albo poprzez kwiaty, albo poprzez bezpośrednie kiełkowanie na liściach. Sporadycznie może dojść do zakażenia podstawy łodygi, gdy pasma grzyba (grzybnia) rozwiną się bezpośrednio ze sklerocjów przy powierzchni. Nowe sklerocja rozwijają się w zainfekowanej tkance roślinnej, a po obumarciu rośliny pozostają na powierzchni gleby lub mogą się do niej dostać podczas późniejszej uprawy gleby.

Warunki zakażenia

Po okresie chłodu w zimie, skleroty, zimujące w górnych 5 cm gleby, kiełkują od wiosny, wytwarzając apotecję, gdy temperatura gleby wynosi 10°C lub więcej, a gleba jest wilgotna. Sclerotia nie kiełkują w suchej glebie lub gdy temperatura gleby wynosi powyżej 25°C. Prawdopodobieństwo wykiełkowania sklerotiów zakopanych poniżej 5 cm w glebie jest mniejsze. Gdy apotecja jest już w pełni uformowana, uwalnianie zarodników może odbywać się zarówno w świetle, jak i w ciemności, ale jest zależne od temperatury, więc szczyt rozwoju przypada na godziny południowe. Apotecja może przetrwać około 20 dni w temperaturze 15-20°C, ale w temperaturze 25°C wysycha po mniej niż 10 dniach. W przypadku kwitnących ziół, zarodniki lądujące na płatkach i pręcikach kiełkują szybko (kiełkowanie w ciągu 3-6 godzin i infekcja w ciągu 24 godzin) w optymalnych warunkach 15-25°C, ciągłej wilgotności liści i wysokiej wilgotności wewnątrz uprawy. Późniejsze zakażenie liści i łodyg zależy od opadania płatków i ich przyklejania się do liści. Ryzyko infekcji zwiększa się, gdy liście są wilgotne, ponieważ powoduje to przyklejanie się większej liczby płatków. Zainfekowane, obumarłe lub starzejące się płatki dostarczają składników odżywczych dla inwazji grzyba na liście i łodygi. W przypadku ziół niekwiatowych infekcja następuje głównie przez zarodniki przenoszone drogą powietrzną, które lądują bezpośrednio na liściach. Zarodniki mogą przetrwać na liściach przez kilka tygodni, aż do momentu wystąpienia warunków sprzyjających infekcji liści. Kiełkowanie zarodników i infekcja zależą od obecności składników odżywczych na liściach, pochodzących z ran roślin lub ze starzejącego się materiału roślinnego. W przypadku kwitnących ziół optymalne warunki do kiełkowania zarodników i infekcji to 15-25°C, przy ciągłej wilgotności liści i wysokiej wilgotności. Po zakażeniu roślin szybkiemu postępowi choroby sprzyjają ciepłe (15-20°C) i wilgotne warunki w gęstych uprawach.

Model infekcji Sclerotinia

Karpogeniczne kiełkowanie sklerotiów jest stymulowane przez okresy ciągłej wilgotności gleby. Na powierzchni gleby tworzą się apotecja, z których ascospory uwalniane są do powietrza. Zakażenie większości gatunków roślin uprawnych jest związane głównie z askosporami, ale bezpośrednie zakażenie zdrowej, nienaruszonej tkanki roślinnej przez kiełkujące askospory zwykle nie występuje. Do zakażenia tkanek liści i łodyg zdrowych roślin dochodzi tylko wtedy, gdy kiełkujące askospory skolonizują martwe lub starzejące się tkanki, zwykle części kwiatów, takie jak obumarłe płatki, przed utworzeniem struktur infekcyjnych i penetracją. Kiełkowanie grzybni na powierzchni gleby może również prowadzić do kolonizacji martwej materii organicznej, a następnie do zakażenia sąsiadujących żywych roślin. Jednak w niektórych uprawach, np. na słoneczniku, grzybnia może bezpośrednio zainicjować proces infekcji korzeni i podstawy łodygi, powodując ich więdnięcie. Bodziec do kiełkowania grzybni i infekcji w słoneczniku nie jest znany, ale prawdopodobnie zależy od sygnałów odżywczych w ryzosferze pochodzących od roślin żywicielskich.

Proces zakażenia
Zakażenie zdrowej tkanki zależy od utworzenia appressorium, które może mieć prostą lub złożoną budowę w zależności od powierzchni gospodarza. W większości przypadków penetracja następuje bezpośrednio przez kutikulę, a nie przez aparaty szparkowe. Apresoria powstają z terminalnego, dychotomicznego rozgałęzienia strzępek rosnących na powierzchni żywiciela i składają się z poduszeczki szerokich, wielosegmentowych, krótkich strzępek zorientowanych prostopadle do powierzchni żywiciela, do której są przytwierdzone przez śluz. Złożone appressoria są często określane jako poduszki infekcyjne. Chociaż wcześniejsi pracownicy uważali, że penetracja kutikuli jest procesem czysto mechanicznym, istnieją silne dowody z badań ultrastrukturalnych, że enzymatyczne trawienie kutikuli również odgrywa rolę w procesie penetracji. Niewiele wiadomo na temat S. sclerotiorum kutynazy, jednak genom koduje co najmniej cztery enzymy podobne do kutynazy (Hegedus niepublikowane). Duża pęcherzyk, utworzony na końcu appressorium przed penetracją, wydaje się być uwalniany do kutikuli gospodarza podczas penetracji. Po przeniknięciu kutikuli tworzy się pęcherzyk podskórny, z którego wyrastają duże rozłogi, przecinające podskórną ścianę epidermy.

Zakażenie poprzez enzymatyczną degratację komórek epidemicznych: Kwas szczawiowy działa w porozumieniu z enzymami degradującymi ścianę komórkową, takimi jak poligalakturonaza (PG), aby doprowadzić do zniszczenia tkanki gospodarza poprzez stworzenie środowiska sprzyjającego atakowi PG na pektyny w środkowej lameli. To z kolei uwalnia niskocząsteczkowe pochodne, które indukują ekspresję dodatkowych genów PG. Rzeczywiście, ogólna aktywność PG jest indukowana przez pektynę lub pochodne pektyny monosacharydy, takie jak kwas galakturonowy, i jest tłumiona przez obecność glukozy. Badanie wzorców ekspresji poszczególnych genów Sspg ujawniło, że wzajemne oddziaływanie pomiędzy PG i gospodarzem podczas różnych etapów infekcji jest precyzyjnie skoordynowane. (Dwayne D. Hegedus *, S. Roger Rimmer: Sclerotinia sclerotiorum: When ''to be or not to be'' a pathogen? FEMS Microbiology Letters 251 (2005) 177-184)

Poszukiwanie warunków klimatycznych dla zakażenia S. sclerotiorum musi uwzględniać tworzenie apotecji, sporulację, bezpośrednie zakażenie przez apotecje (nawet jeśli nie odbywa się ono zbyt często) oraz zakażenie z ustalonych grzybni poprzez encefalopatyczną degradację komórek epidemicznych.

Tworzenie apotecji i sporulacja ma miejsce, gdy po deszczu o wielkości powyżej 8 mm następuje okres wysokiej wilgotności względnej powietrza trwający dłużej niż 20 godzin przy optymalnej temperaturze od 21°C do 26°C.

Bezpośrednie zakażenie przez Apothecia można się spodziewać po okresie zwilżenia liści, po którym następuje 16 godzin wilgotności względnej wyższej niż 90% w optymalnych warunkach 21°C do 26°C ("infekcja apresorią"). Natomiast wzrostu saprofitycznego, po którym następuje encefalopatyczna degratacja komórek epidermy ("infekcja hydrolityczna") można się spodziewać przy nieco niższej wilgotności względnej 80% trwającej przez okres 24 godzin w optymalnych warunkach 21°C do 26°C.

Literatura:

• Lumsden, R.D. (1976) Pectolytic enzymes of Sclerotinia sclerotiorum and their localization on infected bean. Can. J. Bot. 54,2630-2641.
• Tariq, V.N. and Jeffries, P. (1984) Appressorium formation by Sclerotinia sclerotiorum: scanning electron microscopy. Trans. Brit. Mycol. Soc. 82, 645-651.
• Boyle, C. (1921) Studia nad fizjologią pasożytnictwa. VI. Zakażenie przez Sclerotinia libertiana. Ann. Bot. 35, 337-347.
• Abawi, G.S., Polach, F.J. and Molin, W.T. (1975) Infection of bean by ascospores of Whetzelinia sclerotiorum. Phytopathology 65, 673-678.
• Tariq, V.N. and Jeffries, P. (1986) Ultrastruktura penetracji Phaseolus spp. przez Sclerotinia sclerotiorum. Can. J. Bot. 64, 2909- 2915.
• Marciano, P., Di Lenna, P. i Magro, P. (1983) Kwas szczawiowy, enzymy degradujące ścianę komórkową i pH w patogenezie oraz ich znaczenie w wirulencji dwóch izolatów Sclerotinia sclerotiorum na słoneczniku. Physiol. Plant Pathol. 22, 339-345.
• Fraissinet-Tachet, L. and Fevre, M. (1996) Regulacja przez kwas galakturonowy produkcji enzymów ppectinolitycznych przez Sclerotinia sclerotiorum. Curr. Microbiol. 33, 49-53.

Praktyczne wykorzystanie modelu Sclerotinia

Model infekcji białych nóg pokazuje okresy, w których można spodziewać się tworzenia apotecji. Jeśli te okresy są zbieżne z okresem kwitnienia nasion rzepaku lub canoli, musimy spodziewać się S. sclerotiorum infekcje w okresie wilgotnym. Zarodniki powstałe w apotecjach mogą być dostępne przez jeden do kilku dni. O możliwości infekcji świadczy obliczenie postępu infekcji dla infekcji bezpośrednich lub pośrednich przez apressoria lub enzymatyczną degradację ściany komórkowej. Jeśli linia postępu infekcji osiągnie 100% należy założyć infekcję. Infekcje te powinny być pokryte profilaktycznie lub fungicydem o działaniu leczniczym przeciwko S. sclerotiorum musi być użyta.