Импульсы модели заболеваний
Поражение асохитой
Жизненный цикл
Патоген зимует на инфицированных растительных остатках и семенах. Зараженные семена могут играть важную роль как в занесении Ascochyta Blight на новые территории, так и в раннем развитии болезни, поскольку патоген легко передается от семян к проросткам. На растительных остатках могут образовываться как бесполые споры (конидии, распространяемые дождем), так и половые споры (аскоспоры, распространяемые ветром). Поздней осенью и ранней весной при половом размножении образуются псевдотеции, в которых находятся аскоспоры. Развитие псевдотеций занимает от пяти до семи недель при достаточной влажности и умеренной температуре (около 10°C).
Весной и в начале лета зрелые псевдотеции выделяют в воздух аскоспоры, которые могут распространяться на несколько миль и заражать целевые культуры. Считается, что аскоспоры, переносимые по воздуху, являются первоначальным источником инфекции весной, хотя конидии, попавшие под дождь, также могут быть вовлечены в процесс. После заражения спорами симптомы начинают развиваться в течение четырех-шести дней. Ранние поражения имеют цвет от коричневого до темно-коричневого, с темно-коричневым краем. Через три-шесть дней после образования поражений появляются темно-коричневые пикниды.
Пикнидии часто расположены в виде концентрических колец и не стираются с ткани, как обломки. Конидии выходят из пикнидий в виде липкой споровой массы и распространяются дождем на здоровые части растений, вызывая новые инфекции.
Большинство поражений в течение вегетационного периода возникает в результате быстрого развития пикнидий и конидий во влажных условиях. Даже небольших дождей достаточно для распространения конидий на новые ткани растений. Поэтому это заболевание называют полициклическим, что означает, что при достаточной влажности и температуре (от 20 до 25°C) в течение вегетационного периода может происходить несколько циклов заражения.
Модель заболевания
Мы моделируем развитие пикнидий и конидий в течение сезона роста.
Развитие болезни Ascochyta blight оптимально при температуре 20-21°C (температурный диапазон от 4°C до 34°C) и влажных условиях (высокая относительная влажность и увлажненность листьев).
В модель введены два этапа цикла болезни: 1. споруляция (развитие пикнидий, выделение конидий), таким образом производя новые инфекционные единицы и 2. оптимальные условия для дальнейшего заражения этих конидий. Так, для заражения новой ткани растения сначала были созданы оптимальные условия для споруляции (100%), а затем кривая заражения достигла 100%.
Благодаря оптимальным условиям (влажность листьев, высокая относительная влажность и температура около 15°C в течение длительного времени) споруляция пикнидий была определена 13 мая в 20:00 (синяя линия, 100%). Условия все еще были оптимальными для начала развития инфекции (красная линия), и оптимальные условия для инфекции были определены 14 мая в 8:00 утра (достигнуто 100%). Таким образом, в зависимости от стратегии защиты растений профилактические измерения должны были быть приняты во внимание еще до того, как произошло заражение, или при использовании лечебных измерений вскоре после определения заражения (100%).
Литература:
Серая плесень
Botrytis cinerea это некротрофный гриб, поражающий многие виды растений, хотя наиболее заметными его хозяевами являются виноград.
В виноградарстве она обычно известна как ботритисная гроздевая гниль; в садоводстве ее обычно называют серой плесенью или серой плесенью.
Этот грибок вызывает два различных вида инфекций на винограде. Первая, серая гниль, возникает в результате постоянно влажных или сырых условий и обычно приводит к гибели пораженных гроздей. Вторая, благородная гниль, возникает, когда за влажными условиями следуют более сухие, и может привести к появлению характерных сладких десертных вин, таких как Sauternes или Aszú of Tokaj. Видовое название Botrytis cinerea происходит от латинского "виноград как пепел"; хотя это и поэтично, "виноград" означает гроздья спор гриба на их конидиеносцах, а "пепел" - просто сероватый цвет споровых масс. Гриб обычно называют анаморфом (бесполая форма), поскольку половая фаза наблюдается редко. Телеоморф (половая форма) является аскомицетом, Botryotinia cinerea.
Биология B. cinerea
В плодах и винограде заражение цветков с последующей латентностью оказывает большое влияние на эпидемиологию серой плесени. Можно выделить несколько путей заражения от цветка к плоду. В винограде, киви, малине предполагается заражение через рыльце в завязь. В завязи патоген остается латентным, что, по-видимому, является результатом заранее сформированной стратегии защиты хозяина (подобно содержанию ресвератрола в молодой ягоде винограда). В винограде, киви и клубнике были обнаружены инфекции через тычинки, лепестки или чашелистики. В винограде исследования показали, что B. cinerea может инфицировать тычинки и растет базипетально, заражая розетку, а затем системно распространяется на цветоножку и сосудистые ткани в ягодах.
6-летний исследовательский проект в Капской области показал, что ягоды винограда могут быть заражены через стому и лентикулы цветоножки и в меньшей степени рахиса. Инфицирование цветоножки возможно и в период цветения. В дальнейшем эта ткань повышает устойчивость к B. cinerea инфекции.
Другие пути заражения постулируют сапрофитный рост патогена на цветочных остатках и позднее заражение ягод, когда восприимчивость повышается по мере созревания или при повреждении ягод насекомыми или градом. Еще одним тезисом является предположение о накоплении конидий в плодах в течение лета и заражении восприимчивых ягод позднее в течение сезона. Конидиальная инфекция созревающих плодов возможна из любого источника инокулята. Скорее всего, образуется небольшое количество латентно инфицированных ягод, которые проявляют обширную споруляцию, когда восприимчивость ягод увеличивается по мере созревания. Можно предположить, что ягоды становятся восприимчивыми, начиная с содержания сахара 6%.
В плодах киви наблюдается большое влияние условий сбора на возникновение B. cinerea. Плоды, собранные с влажной поверхностью, могут быть заражены B. cinerea на микроповреждениях, созданных пальцами сборщиков.
В практическом контроле B. cinerea мы должны разделить два важных периода заражения: Цветение и сенисценция. 1) Во время цветения у нас есть восприимчивые молодые плоды, где инфекция сопровождается латентным периодом. 2) В то время как инфекция на зрелых (сенесцентных) плодах приводит к появлению симптомов без латентного периода. Важность инфекции во время цветения винограда может меняться от сезона к сезону и от региона к региону. В плодах, где мы должны ожидать некоторого срока хранения (столовый виноград, киви или клубника), симптомы проявляются при хранении в охлажденных условиях в магазинах или хранилищах. Химический контроль винограда, демонстрирующего хорошую устойчивость к B. cinerea во время цветения не покажет никаких экономических результатов. Поэтому все условия риска и вероятность заражения, восприимчивость плодов и срок годности, условия хранения должны быть приняты во внимание при принятии решения о применении против Botrytis cinerea во время цветения.
В косточковых плодах инфекция B. cinerea происходит в основном во время цветения. В это время обработка против Monilina spp. принимаются во внимание, что также заражает Botrytis cinerea инфекция.
Модель B. cinerea и практическое использование
Необходимы датчики: Влажность листьев, температура, относительная влажность
Botrytis cinerea является факультативным паразитом. Он растет и на мертвом растительном материале. Поэтому он всегда присутствует в виноградниках и садах. Botrytis cinerea связан с влажным климатом. Для заражения ему необходима очень высокая относительная влажность или наличие свободной воды (датчик: влажность листьев, относительная влажность). Гриб не способен заражать спорами здоровый взрослый растительный материал. Заражение происходит на молодых побегах виноградной лозы во время длительного влажного периода или на побегах, поврежденных градом.
Для расчета риска заражения в модели используется следующая зависимость между продолжительностью увлажнения листьев и температурой.
Сайт Botrytis Модель риска приводит к значению риска от 0 до 100%. Это значение указывает на давление B. cinerea в то время. Если мы имеем значение 100%, это означает, что несколько раз был период влажности, достаточно продолжительный для заражения восприимчивой ткани (мы рассчитываем так называемые "влажные точки" (массив между влажностью листьев, температурой с максимумом первоначально 38400 точек (начало сезона, который показывает риск 30%). После этого периода каждый влажный период с примерно 4000 влажных точек (массив) увеличивает риск на 10% или, с другой стороны, каждый сухой период уменьшает риск на 1/5 от прежнего значения. Приложение против
Заявление против B. cinerea зависит от плода и цели производства.
Склеротиниевая гниль
Склеротиниевая гниль поражает широкий спектр растений, особенно недревесные виды. Склеротиниевая гниль вызывается S. sclerotiorum. Склеротиниевая гниль может поражать растения на любой стадии производства, включая рассаду, зрелые растения и собранную продукцию. Растения с увядающими или мертвыми тканями особенно восприимчивы к инфекции.
Симптомы
Зараженный участок растения сначала приобретает темно-зеленый или коричневый, пропитанный водой вид, затем может стать более бледным. Обычно развивается плотный белый ватный мицелий, растение начинает вянуть и в конечном итоге погибает. Покоящиеся или выживающие структуры (склероции) образуются снаружи на пораженных частях растения и внутри в луковицах стеблей. Склероции твердые, черные, неправильной формы, в основном 2-4 мм в размере, и их трудно заметить после внедрения в почву.
Источники и распространение болезней
Жизненный цикл S. sclerotiorum включает в себя как почвенную, так и воздушную фазу. Склероции из S. sclerotiorum могут сохраняться в почве в течение десяти и более лет. Они прорастают, образуя небольшие воронкообразные плодовые тела (апотеции) диаметром около 1 см. Апотеции производят переносимые по воздуху споры, которые могут вызвать инфекцию, когда они попадают на восприимчивое растение-хозяина, либо через цветы, либо путем прямого прорастания на листьях. Иногда может произойти заражение оснований стеблей, когда грибковые нити (мицелий) развиваются непосредственно из склероций у поверхности. Новые склероции развиваются в инфицированных тканях растения, а когда растение погибает, они остаются на поверхности почвы или могут попасть в нее при последующей обработке почвы.
Условия для заражения
После зимних холодов склероции, перезимовавшие в верхних 5 см почвы, прорастают весной и образуют апотеции, если температура почвы 10°C или выше и почва влажная. Склероции не прорастают в сухой почве или при температуре почвы выше 25°C. Вероятность прорастания склероциев, заглубленных в почву менее чем на 5 см, ниже. Когда апотеции полностью сформированы, выделение спор может происходить как на свету, так и в темноте, но зависит от температуры, поэтому имеет тенденцию к пику около полудня. Апотеции могут существовать около 20 дней при температуре 15-20°C, но увядают менее чем через 10 дней при температуре 25°C. Для цветущих трав споры, попавшие на лепестки и тычинки, быстро прорастают (прорастание в течение 3-6 часов и заражение в течение 24 часов) при оптимальных условиях 15-25°C, постоянной влажности листьев и высокой влажности внутри культуры. Последующее заражение листьев и стеблей зависит от опадания и прилипания лепестков к листьям. Риск заражения повышается, если листья влажные, так как это приводит к прилипанию большего количества лепестков. Зараженные мертвые или отмирающие лепестки обеспечивают питательные вещества для проникновения грибка в листья и стебли. Для нецветущих трав заражение происходит в основном воздушно-капельным путем, когда споры попадают непосредственно на листья. Споры могут выживать на листьях в течение нескольких недель, пока не возникнут условия, благоприятные для заражения листьев. Прорастание спор и заражение зависит от наличия питательных веществ на листьях, либо из ран растений, либо из увядающего растительного материала. Для цветущих трав оптимальными условиями для прорастания спор и заражения являются температура 15-25°C, постоянная влажность и высокая влажность листьев. После заражения растений быстрому развитию болезни способствуют теплые (15-20°C) и влажные условия в густых посевах.
Модель заражения склеротинией
Карпогенное прорастание склероциев стимулируется периодами непрерывного увлажнения почвы. На поверхности почвы образуются апотеции, из которых аскоспоры выходят в воздух. Инфицирование большинства видов сельскохозяйственных культур в основном связано с аскоспорами, но прямого заражения здоровых, неповрежденных тканей растений от прорастающих аскоспор обычно не происходит. Вместо этого заражение тканей листьев и стеблей здоровых растений происходит только тогда, когда прорастающие аскоспоры колонизируют мертвые или стареющие ткани, обычно части цветка, такие как отпавшие лепестки, до образования инфекционных структур и проникновения инфекции. Мицелиогенное прорастание склероциев на поверхности почвы также может привести к колонизации мертвого органического вещества с последующим заражением соседних живых растений. Однако на некоторых культурах, например, на подсолнечнике, мицелиогенное прорастание склероциев может непосредственно инициировать инфекционный процесс в корнях и базальном стебле, что приводит к увяданию. Стимул для мицелиального прорастания и инфекции у подсолнечника неизвестен, но, вероятно, зависит от питательных сигналов в ризосфере, поступающих от растений-хозяев.
Инфекционный процесс
Инфицирование здоровых тканей зависит от формирования аппрессория, который может иметь простую или сложную структуру в зависимости от поверхности хозяина. В большинстве случаев проникновение происходит непосредственно через кутикулу, а не через стоматы. Аппрессории развиваются из терминального дихотомического ветвления гиф, растущих на поверхности хозяина, и состоят из площадки широких, многосептальных, коротких гиф, ориентированных перпендикулярно поверхности хозяина, к которой они прикреплены муцилажем. Сложные аппрессории часто называют инфекционными подушками. Хотя ранние исследователи считали проникновение в кутикулу чисто механическим процессом, ультраструктурные исследования убедительно доказывают, что ферментативное переваривание кутикулы также играет роль в процессе проникновения. Мало что известно о S. sclerotiorum кутиназы, однако геном кодирует по крайней мере четыре кутиназоподобных фермента (Hegedus, неопубликованное). Большая везикула, сформированная на кончике аппрессория до проникновения, по-видимому, высвобождается в кутикулу хозяина во время проникновения. После проникновения в кутикулу образуется субкутикулярная везикула, из которой веером расходятся крупные гифы, разрастаясь и растворяя субкутикулярную стенку эпидермиса.
Заражение путем ферментативной деградации эпидемических клеток: Щелочная кислота взаимодействует с ферментами, разрушающими клеточную стенку, такими как полигалактуроназа (ПГ), и приводит к разрушению тканей хозяина, создавая среду, благоприятную для атаки ПГ на пектин в средней ламели. Это, в свою очередь, приводит к высвобождению низкомолекулярных производных, которые вызывают экспрессию дополнительных генов PG. Действительно, общая активность ПГ индуцируется пектином или производными пектина моносахаридами, такими как галактуроновая кислота, и подавляется в присутствии глюкозы. Изучение паттернов экспрессии отдельных генов Sspg показало, что взаимодействие между ПГ и хозяином на различных стадиях инфекции тщательно скоординировано. (Dwayne D. Hegedus *, S. Roger Rimmer: Sclerotinia sclerotiorum: Когда "быть или не быть" патогеном? FEMS Microbiology Letters 251 (2005) 177-184)
При поиске климатических условий для заражения S. sclerotiorum необходимо учитывать образование апотециев, споруляцию, прямое заражение апотециев (даже если это происходит не очень часто) и заражение из установленных мицелиев путем ферментативной деградации эпидемических клеток.
Образование апотециев и споруляция происходит, если за дождем более 8 мм следует период высокой относительной влажности, длящийся более 20 часов при оптимальной температуре от 21°C до 26°C.
Прямое заражение апотециями можно ожидать после периода увлажнения листьев, за которым следует 16 часов относительной влажности выше 90% при оптимальных условиях от 21°C до 26°C ("аппрессориальная инфекция"). Тогда как сапрофитный рост с последующей энциматической деградации клеток эпидермиса ("гидролитическая инфекция") можно ожидать при несколько более низкой относительной влажности 80% в течение 24 часов при оптимальных условиях от 21°C до 26°C.
Литература:
- Lumsden, R.D. (1976) Пектолитические ферменты Sclerotinia sclerotiorum и их локализация на инфицированных бобах. Can. J. Bot. 54,2630-2641.
- Тарик, В.Н. и Джеффрис, П. (1984) Образование аппрессориев склеротинией Sclerotinia sclerotiorum: сканирующая электронная микроскопия. Trans. Brit. Mycol. Soc. 82, 645-651.
- Бойл, К. (1921) Исследования по физиологии паразитизма. VI. Заражение склеротинией Либертиана. Ann. Bot. 35, 337-347.
- Abawi, G.S., Polach, F.J. and Molin, W.T. (1975) Заражение бобов аскоспорами Whetzelinia sclerotiorum. Фитопатология 65, 673-678.
- Tariq, V.N. and Jeffries, P. (1986) Ультраструктура проникновения Sclerotinia sclerotiorum в Phaseolus spp. Can. J. Bot. 64, 2909- 2915.
- Marciano, P., Di Lenna, P. and Magro, P. (1983) Оксалевая кислота, ферменты, разрушающие клеточную стенку, и pH в патогенезе и их значение в вирулентности двух изолятов Sclerotinia sclerotiorum на подсолнечнике. Физиол. Plant Pathol. 22, 339-345.
- Fraissinet-Tachet, L. and Fevre, M. (1996) Регулирование галактуроновой кислотой производства ппектинолитического фермента склеротинией Sclerotinia sclerotiorum. Curr. Microbiol. 33, 49-53.
Практическое использование модели склеротинии
Модель заражения белой ножкой показывает периоды, когда ожидается образование апотециев. Если эти периоды совпадают с периодом цветения семян рапса или канолы, мы должны ожидать, что S. sclerotiorum инфекции в течение влажного периода. Споры, образовавшиеся в апотециях, могут быть доступны от одного до нескольких дней. О возможности заражения свидетельствует расчет хода инфекции для прямого или косвенного заражения через апотеции или ферментативную деградацию клеточной стенки. Если линия развития инфекции достигает 100%, следует предположить наличие инфекции. Эти инфекции следует лечить профилактически или фунгицидом с лечебным действием против S. sclerotiorum должен быть использован.
TomCast Alternaria
TOMCAST (TOMato disease foreCASTing) - это компьютерная модель, основанная на полевых данных, которая пытается предсказать развитие грибковых заболеваний, а именно ранней пятнистости, септориозной листовой пятнистости и антракноза на томатах. Полевые регистраторы данных записывают ежечасные данные о влажности листьев и температуре. Эти данные анализируются в течение 24 часов и могут привести к формированию показателя тяжести заболевания (DSV); по сути, это прирост развития болезни. По мере накопления DSV давление болезни на культуру продолжает нарастать. Когда количество накопленных DSV превышает интервал опрыскивания, рекомендуется применение фунгицида для ослабления давления болезни.
TOMCAST является производной от оригинальной модели F.A.S.T. (Прогнозирование Alternaria solani на томатах), разработанной докторами Мадденом, Пеннипакером и Макнабом в Университете штата Пенсильвания (PSU). Модель PSU F.A.S.T. была модифицирована доктором Питбладо в Риджтаунском колледже в Онтарио в модель TOMCAST, которую мы сейчас называем моделью, используемой в Университете штата Огайо. DSV являются: Значение тяжести заболевания (DSV) это единица измерения конкретного прироста развития болезни (ранней пятнистости). Другими словами, DSV - это числовое представление того, насколько быстро или медленно болезнь (раннее поражение) накапливается на томатном поле. Показатель DSV определяется двумя факторами; влажность листьев и температура в часы "влажности листьев". По мере увеличения количества часов влажности листьев и температуры DSV накапливаются быстрее. См. таблицу значений тяжести заболевания ниже.
И наоборот, когда влажных часов для листьев меньше, а температура ниже, DSV накапливаются медленно, если вообще накапливаются. Когда общее количество накопленных DSV превышает установленный предел, называемый интервалом опрыскивания или порогом, рекомендуется опрыскивание фунгицидом для защиты листвы и плодов от развития болезни.
Сайт интервал между опрыскиваниями Интервал опрыскивания (определяющий время опрыскивания) может варьироваться в пределах 15-20 DSV. Точное количество DSV, которое должен использовать садовод, обычно предоставляется переработчиком и зависит от качества плодов. Интервал опрыскивания 15 DSV - это консервативное использование системы TOMCAST, то есть вы будете опрыскивать чаще, чем садовод, который использует интервал опрыскивания 19 DSV с системой TOMCAST. Компромисс заключается в количестве опрыскиваний, применяемых в течение сезона, и потенциальной разнице в качестве плодов.
В Мичиганском государственном университете начались исследования по тестированию системы прогнозирования болезней TomCast для использования в борьбе с листовой пятнистостью моркови. TomCast используется в коммерческих целях при выращивании томатов, а недавно была адаптирована для использования в борьбе с болезнями спаржи. Морковь сорта 'Early Gold' была посажена с помощью точной вакуумной сеялки на ферме MSU Muck Soils Research Farm в три ряда на расстоянии 18 дюймов друг от друга на приподнятой грядке длиной 50 футов. Расстояние между грядками моркови составляло 64 дюйма, а расстояние между семенами в ряду - 1 дюйм. Каждая из четырех репликаций эксперимента была расположена в отдельных блоках моркови, состоящих из 36 грядок. Семнадцать грядок для обработки длиной 20 футов были случайным образом расположены в шахматном порядке в каждой повторности. Обработки проводились с помощью ранцевого опрыскивателя CO2, который был откалиброван для подачи 50 галлонов на акр раствора с использованием плоских веерных форсунок 8002. Обработка состояла из необработанного участка и различных графиков применения Bravo Ultrex 82.5WDG (22,4 унции/кг) в сочетании с Quadris 2.08SC (6,2 унции/кг). Химикаты применялись по 10-дневной календарной программе, а также по прогнозам синоптиков TomCast. Три различных порога прогнозирования 15, 20 и 25 DSV были использованы для определения времени применения фунгицидов. Когда суммарные ежедневные значения DSV достигали установленного порога, проводилось опрыскивание. Каждый режим обработки начинался при четырех различных уровнях давления болезни (0%, след, 5% и 10% листовая гниль). Первые обработки были проведены 2 июля, а последняя обработка была проведена 21 сентября. Десять футов каждого центрального ряда опрыскиваемых блоков были помечены перед первым применением и использовались для еженедельной оценки болезней (см. графики ниже). Урожайность была получена с того же десятифутового участка ряда путем ручного сбора моркови, ботвы и взвешивания.
Это указывает на то, что Первая обработка моркови должна быть проведена сразу же после обнаружения первых проявлений болезни на поле. С этого момента он работал нормально, используя модель TomCast с порог 20 DSV накопленные с момента последнего опрыскивания.
Fieldclimate определяет тяжесть инфекции Alternaria в двух различных моделях:
Источник: Джим Ясински, координатор TOMCAST в штатах Огайо, Индиана и Мичиган
Рекомендуемое оборудование
Проверьте, какой набор датчиков необходим для мониторинга возможных заболеваний этой культуры.