Rugina soiei, în special rugina asiatică a soiei, este o boală gravă a soiei cauzată de ciuperca patogenă. Phakopsora pachyrhizi. Distribuția bolii: Asia și Australia, iar mai recent în Africa, America de Nord și America de Sud. Boala a fost observată pentru prima dată în Japonia în 1902. Agentul patogen a fost distribuit în toată Asia și Australia prin America. Rugina soiei nu poate ierna în zonele cu temperaturi de îngheț, dar se poate răspândi rapid prin vânt pe distanțe atât de mari, dezvoltarea sa poate fi atât de explozivă și poate provoca o pierdere atât de rapidă a frunzelor încât este în prezent una dintre cele mai temute boli în zonele de cultivare a soiei din lume.

Simptome și semne

Primele simptome ale ruginii soiei cauzate de Phakopsora pachyrhizi încep ca pete foarte mici de culoare maro sau roșu cărămiziu pe frunze. În câmp, aceste pete apar, de obicei, în partea inferioară a coronamentului la sau după înflorire, deși răsadurile pot fi infectate în anumite circumstanțe. Adesea, primele leziuni apar spre baza frunzei, în apropierea pețiolului și a nervurilor frunzei. Această parte a frunzei probabil că păstrează roua mai mult timp, ceea ce face condițiile mai favorabile pentru infectare. Leziunile rămân mici (2-5 mm în diametru), dar cresc în număr pe măsură ce boala avansează. În aceste leziuni se formează pustule, numite uredinii, mai ales pe suprafața inferioară a frunzei, care pot produce mulți urediniospori.

Pustulele ridicate pot fi observate cu ochiul liber, în special atunci când sunt sporulate. Chiar dacă leziunile sunt mici, fiecare leziune are adesea mai multe pustule (uredinia) . Leziunile pot fi complet acoperite de urediniospori atunci când pustulele sunt active. Urediniosporii ruginii soiei sunt de culoare galben-maroniu deschis până la incolor, cu o ornamentație de suprafață echinată (spini scurți). Această colorație este diferită de mulți alți agenți patogeni ai ruginei, ai căror spori sunt adesea de culoare brun-roșiatică (de culoare rugină). Germinația de P. pachyrhizi urediniosporii apar printr-un por ecuatorial (central), producând un tub germinativ care se termină într-un appressorium, pe care ciuperca îl folosește pentru a pătrunde în gazdă direct sau printr-un stoma.

Pe măsură ce se formează din ce în ce mai multe leziuni pe o frunzuliță, zona afectată începe să se îngălbenească și, în cele din urmă, frunzulița cade de pe plantă. În timp ce rugina soiei începe, de obicei, în partea inferioară a frunzelor, aceasta avansează rapid în susul plantei până când toate frunzele prezintă un anumit nivel de boală. Plantele grav bolnave pot deveni complet defoliate. Pierderea țesutului foliar eficient are ca rezultat reducerea randamentului, atât din cauza semințelor mai puține și mai mici. Au fost raportate pierderi de randament de până la 30 până la 80%, dar valoarea pierderilor depinde de momentul în care începe boala și de rapiditatea cu care aceasta progresează. În afară de frunze, rugina soiei poate apărea și pe pețioli, tulpini și chiar pe cotiledoane, dar cele mai multe leziuni de rugină apar pe frunze.

Leziunile pot fi de culoare cafeniu sau roșu-maroniu. Leziunile bronzate au multe pustule care produc numeroși urediniospori. Leziunile de culoare roșu-maroniu, considerate a fi o reacție de rezistență moderată, au doar câteva pustule care produc doar câteva urediniospori. După cum se va discuta în secțiunea "Gestionarea bolii", acest tip de leziuni depinde de tulpina agentului patogen și poate apărea pe aceeași frunză cu leziunile cafenii sau leziunile cafenii pot deveni roșu-maronii odată cu vârsta. Simptomele și semnele pe alte gazde, cum ar fi kudzu, sunt similare, deși dimensiunea leziunilor poate fi diferită. Pe măsură ce pustulele îmbătrânesc, acestea pot deveni negre. Acest lucru este cauzat de formarea unui strat de teliospori în pustule, transformând pustulele din uredini în telii.

Teliosporii au două funcții: supraviețuirea ciupercii în absența unei gazde vii (supra-asonare) și reproducerea sexuală. Pereții groși ai teliosporilor protejează ciuperca de mediul înconjurător și de atacul altor organisme. La rugini, teliosporii germinează formând un bazidium și patru basidiospori, în timpul cărora are loc o recombinare sexuală. Germinarea P. pachyrhizi teliosporii a fost observată doar în laborator și nu pare să aibă o contribuție semnificativă la perpetuarea acestei boli în câmp.

Biologie patogenă

Există două ciuperci strâns legate între ele care provoacă rugina la soia: Phakopsora pachyrhizi, denumit uneori agentul patogen al ruginii asiatice sau australasiatice a soiei, dar care acum apare și în emisfera vestică, și P. meibomiae, așa-numitul agent patogen al ruginii soiei din Lumea Nouă, care se găsește numai în emisfera vestică. Cu excepția câtorva caracteristici minore, cele două ciuperci par identice din punct de vedere morfologic, dar P. pachyrhizi este mult mai agresiv pentru soia decât P. meibomiae. Până în prezent, P. meibomiae nu a fost documentată ca fiind cauza unor pierderi semnificative de producție în America Centrală și de Sud. Cele două specii pot fi diferențiate cu ajutorul protocoalelor de analiză ADN.

La fel ca și alte rugini, agenții patogeni ai ruginii soiei sunt paraziți obligați care au nevoie de o gazdă vie pentru a se dezvolta și a se reproduce. În condiții naturale, pot supraviețui departe de gazdă sub formă de urediniospori doar câteva zile. Ambii agenți patogeni ai ruginii soiei produc, după cunoștințele noastre, doar două tipuri de spori: urediniospori și teliospori (figura 15). Acest lucru contrastează cu alte rugini, care pot avea până la cinci stadii de spori (de exemplu, rugina tulpinii grâului). În cazul ruginii soiei, ca majoritatea ruginilor, stadiul uredinial este cel care se repetă. Acest lucru înseamnă că urediniosporii pot infecta aceeași gazdă pe care au fost produși (soia) în cursul aceluiași sezon. Epidemiile se pot dezvolta rapid pornind de la doar câteva pustule, deoarece pustulele producătoare de spori sunt produse în doar 7-10 zile de la infecție, iar fiecare pustule poate produce sute de urediniospori. Teliosporii sunt produși în leziunile vechi, dar nu par să germineze în natură și nu se cunoaște nici o gazdă alternativă, nici aecia sau spermogonia.

Fără germinarea teliosporilor, reproducerea sexuală nu poate avea loc. Lipsa reproducerii sexuate ar trebui să limiteze variabilitatea ciupercii ruginii, dar, cu toate acestea, există o variabilitate substanțială în P. pachyrhizi în ceea ce privește virulența. Acest lucru a limitat utilizarea genelor unice pentru rezistența la soia, deoarece în scurt timp apar noi izolate ale agentului patogen care depășesc gena de rezistență. Nu se știe cum își are originea această variabilitate în P. pachyrhizi. Rugina dungată a grâului, Puccinia striiformis, are un ciclu de viață similar cu P. pachyrhizi fără un stadiu telial funcțional și, prin urmare, fără reproducere sexuală, dar care are multe rase. Este posibil ca fiecare genă de rezistență să fie atât de specifică încât o singură mutație în gena corectă a ciupercii să îi permită să fie virulentă pe gazdele cu noua genă de rezistență.

Epidemiologie

Epidemiile de rugină a soiei încep cu sosirea inoculului transportat prin aer (urediniospori). Acest agent patogen este unic printre rugini, deoarece are multe gazde alternative, care pot servi ca surse de inoculum. Gazdele alternative sunt alte plante care pot fi infectate cu același agent patogen, dar care nu sunt necesare pentru a finaliza ciclul de viață al agentului patogen. Gazdele alternative nu trebuie confundate cu gazda alternativă, care este o plantă, alta decât gazda principală, care este necesară pentru ca un agent patogen să își completeze ciclul de viață. În zonele lipsite de îngheț, cum ar fi America de Sud, America Centrală, bazinul Caraibelor, sudul Texasului și Florida, sursa de inocul poate fi în apropiere, pe plantele de soia spontane, pe kudzu sau pe o altă gazdă alternativă. În zonele cu îngheț, cum ar fi cele din vestul mijlociu al Statelor Unite, inoculul trebuie să fie adus de vânt din surse de iernare care pot fi la sute de kilometri distanță.

Reintroducerea agenților patogeni obligați într-o regiune îndepărtată are loc în cazul mai multor alte boli, cum ar fi rugina tulpinii grâului și mucegaiul pufos, de exemplu, mucegaiul albastru la tutun. Deoarece sporii de P. pachyrhizi sunt sensibile la radiațiile ultraviolete, deplasarea pe distanțe lungi a acestor spori de rugină are loc probabil în sistemele de furtună în care norii protejează sporii de soare. Odată ce sporii viabili au aterizat pe suprafața frunzelor unei gazde adecvate, infecția și dezvoltarea ulterioară a epidemiei depind de condițiile de mediu. În general, infecția are loc atunci când frunzele sunt umede și temperatura este cuprinsă între 8°C și 28°C, cu un optim de 16°C-28°C. La 25°C, o anumită infecție se produce în doar 6 ore de umezeală a frunzelor, dar 12 ore sunt optime. După infecție, leziunile și pustulele cu urediniospori pot apărea în 7 sau 8 zile, iar următorul ciclu de infecție este gata să înceapă.

Acest ciclu de viață scurt înseamnă că, în condiții adecvate, epidemiile de rugină a soiei pot crește rapid de la niveluri aproape nedetectabile la niveluri foarte ridicate. Epidemiile de rugină a soiei pot progresa de la niveluri sub nivelul detectabil până la defoliere în decurs de o lună. Epidemiile pot părea să progreseze chiar mai repede decât atât, deoarece infecțiile timpurii apar în partea inferioară a coronamentului și sunt greu de găsit. În afară de mediu, vârsta plantelor afectează epidemiile de rugină a soiei. De obicei, leziunile de rugină nu sunt descoperite pe soia până la înflorire, cu excepția cazului în care există niveluri ridicate de inoculum la începutul sezonului. Acest lucru se poate datora unei sensibilități mai mari a plantelor la rugină pe măsură ce gazda intră în stadiile de reproducere, se poate datora faptului că în părțile inferioare ale coronamentului sporii sunt mai protejați de radiațiile UV sau se poate datora faptului că condițiile din coronament devin mai umede pe măsură ce coronamentul se închide. În orice caz, leziunile se pot forma în orice stadiu de creștere, dar creșterile majore ale bolii nu apar decât după înflorire.

În FieldClimate sunt descrise și calculate două modele pentru rugina soiei:

Modelul 1: Principalii factori pentru calcularea infecției și a severității ruginii soiei sunt umiditatea frunzelor și temperatura (atenție, infecția trebuie să fie de 100% până când încep să se calculeze gradele de severitate (de la 1-3)). Frunzele trebuie să fie umede și temperatura trebuie să fie între 8 și 28°C - infecția începe să se calculeze (suma a 7200 °minute este 100%). Dacă infecția este de 100% și în funcție de temperatură și de durata umezelii frunzelor, încep să se calculeze clasele de gravitate de la 1 la 3.

Modelul 2: Aici sunt incluși mult mai mulți factori în calculul ruginii soiei: Temperatura, umezeala frunzelor, umiditatea relativă, precipitațiile și radiația solară (hifele fungice pot pătrunde în stomate în timpul zilei).

Când infecția cu rugina soiei a atins 100%, începe să se calculeze gravitatea. În cazul în care ambele (infecția și severitatea sunt 100%) se prezice apariția (stabilirea?) inoculului local.

Literatură:

• Ivancovich, A. și Botta, G. 2002. La roya de la sojo en la Argentinia. EEA Pergamino. RevistadeTEchnologia, Agropecuaria Vol. 7 (21), pp. 16-17.
• Melching, J. S., Dowler, W. M., Koogle, D. L., și Royer, M. H. 1989. Efectele duratei, frecvenței și temperaturii perioadelor de umezeală a frunzelor asupra ruginii soiei. Plant Dis. 73:117-122.
• X.B. Yang, E.M. Del Ponte și A.P. Dias. Cunoașterea riscului de ruginire a soiei prin comparație cu Brazilia. Departamentul de Fitopatologie, Universitatea de Stat din Iowa
• Yang, X. B. 1995. Evaluarea și gestionarea riscului de ruginire a soiei. Lucrările atelierului de lucru privind rugina soiei, 9-11 august 1995. J. B.Sinclair și G. L. Hartman, eds. Laboratorul Național de Cercetare a Soia, Urbana, IL.