Odporność roślin na pleśń śniegową

Mechanizmy

Uszkodzenia traw i zbóż przez pleśń zależą od:

Warunków pogodowych podczas jesieni

Grubości pokrywy śniegowej i czasu jej zalegania

Grzyby pleśni śniegowejW północnych regionach

1. Sclerotinia borealis - snow scald

2. Typhula ishikariensis - speckled snow mould

3. LTB (sterile low temperature basidiomy-cetes) - cottony snow mould

W krajach o klimacie łagodniejszym

1. Microdochium nivale - pink snow mould

2. Typhula incarnata - grey snow mould

3. Pythium iwayami - snow rot

Objawy chorobowe

Nieregularne białe lub brązowe place na polu zaraz po zejściu śniegu

Zainfekowane rośliny stają się białe lub szare

W przypadku ostrego porażenia około 100% może "wypaść" z uprawy

Pythium na jęczmieniu

Pythium spp. i Typhula incarnata na rajgrasie włoskim

Typhula ishikariensis na pszenicy ozimej

Objawy Microdochium nivale na Festulolium

Zależności pomiędzy odpornością na mróz a odpornością na pleśń

Wyniki wielu badań wykazują brak zależności pomiędzy tymi dwoma parametrami

Subletalna temperatura (-6°C; -8°C) może zwiększyć podatność roślin na pleśń śniegową

Stres wywołany porażeniem przez pleśń obniża odporność na mróz

Niektóre badania wykazują pozytywną korelację pomiędzy mrozoodpornością a odpornością na Sclerotinia borealis

Zależności pomiędzy odpornością na mróz a odpornością na pleśń cd.

Rośliny odporne na mróz akumulują więcej monosacharydów niż fruktanów, natomiast rośliny odporne na pleśń gromadzą więcej fruktanów niż monosacharydów

Rośliny zahartowane na mróz po krótkim okresie ciepła szybko tracą odporność na mróz

Rozhartowane rośliny wykazują wolniejszy spadek odporności na patogeny śniegowe

Struktura fruktanów

Fruktany Fruktany - polimery D-fruktozy (beta-D-fruktofuranozy).

Występują w roślinach dość często, szczególne w rodzinie złożonych (Compositae) i traw (Graminae).

Inuliny - jednostki β-D-fruktozy powiązane są wiązaniami 2-1, cząsteczka sacharozy znajduje się na końcu łańcucha

Fruktany typu phlein - jednostki β-D-fruktozy powiązane są wiązaniami 2-6, cząsteczka sacharozy znajduje się na końcu łańcucha

Neokestozy - sacharoza znajduje się wewnątrz łańcucha, z obu jej stron dobudowywane są cząsteczki β-D-fruktozy 2-1

Fruktany rozgałęzione - poprzednie rodzaje mają przyłączone do grup wodorotlenowych dodatkowe cząsteczki fruktozy.

Właściwości Nie mają zdolności redukcyjnych, skręcają

światło spolaryzowane w lewo, różnią się stopniem rozpuszczalności w zimnej wodzie, w ciepłej dobrze się rozpuszczają.

Są syntetyzowane w bakteriach, glonach, mszakach i u 36 000 gatunków roślin wyższych

Najlepiej rozpoznane są rodziny Compositae, Agavaceae, Liliaceae, Graminaceae

Gromadzą się w blaszkach liściowych, u nasady łodyg, w niedojrzałych nasionach, w bulwach, korzeniach.

Fruktany gromadzą się, gdy zapotrzebowanie na sacharozę spada. Sprzyja temu dobre oświetlenie i niska temperatura, mała zawartość azotu w glebie, niedostateczna wilgotność, grzybicze choroby i częściowa utrata liści.

Krótkoterminowe gromadzenie fruktanów zachodzi głównie w trawach w łodygach. Wykorzystywane są gdy fotosynteza ustaje, w czasie wiosennego ruszenia wegetacji, oraz w czasie odrastania po skoszeniu traw.

Regulują ciśnienie osmotyczne soku komórkowego, obniżają punkt zamarzania.

Występują w dużych ilościach u: mietlicy białawej, zwyczajnej, tymotce łąkowej, mozdze trzcinowatej, wiechlinie łąkowej, kupkówce pospolitej, kostrzewie trzcinowej, stokłosie, jęczmieniu, życicach.

Wzrasta w raz z wiekiem roślin Wcześniej siane rośliny mogą lepiej się rozkrzewić i

zakumulować więcej materiałów zapasowych w węzłach krzewienia od roślin, które wzeszły później

Bardziej odporne rośliny gromadzą więcej związków fizjologicznie aktywnych

Odporność na pleśń wydaje się być warunkowana przez addytywny efekt 2-3 locci, ale liczba genów zaangażowana w odporność jest nieznana

Gaudet et al. (1999) zaproponowali model odporności traw i zbóż ozimych na oba parametry

Odporność roślin na pleśń

Mechanism of defence response to snow mould fungi

chloroplast

starchFructose-1-P

Glucose-6-PSucrose

Vacuole

Fructan

Transport to crowns

FructoseGlucose

HexokinaseSugar sensing

(signal transduction)

Defence response

H2O

w

fungus

Low temperature

Defense responses

resistance gene-for-gene - interaction between plant genotype, including in its genome resistance gene R and pathogen with specific avirulence gene Avr

hypersensitivity response (HR) - apoptosis, programmed cell death, plants kill own cells together with infection cells of pathogen, visible symptoms - rapid necrosis in infection sites, biosynthesis of lignin limiting infection places from healthy tissue

Defense responses

oxidative burst - generation of reactive oxygen species (ROS) peroxiding many organic compounds (nucleic acids, fatty acids, organic acids, proteins)

synthesis of PR (pathogenesis related) proteins - thionins, thaumatine, glucanases, chitynases, peroxidases, lipoxygenase, phenylalanine amonialyase

Infection of several grass species plants(Festuca pratensis, F. arundinacea,

Lolium multiflorum, Festulolium hybrids) by snow mould in Łopuszna (Poland))

Winter 1999/2000

almost 100% plants

Winter 2000/2001

30-40% plants

cultivars: Tur, Mitos, Terros, Rakopan, Felopa, Tetra, Skra without symptoms

Festuca glaucescens infected

Agent of snow mould in Łopuszna

From infected leaves only Microdochium nivale was isolate. This fungus infects only leaves, not roots. Snow mould infection was not any reason of plant death. Infected plants demonstrated very good regrowth in April-May.

Średnia miesięczna temperatura

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

12

X XI XII I II III IV

months

oC

1999/2000

2000/2001

Średnie miesięczne opady

0

20

40

60

80

100

120

140

X XI XII I II III IVmonths

mm

1999/2000

2000/2001

Liczba dni z pokrywą śniegową

0

5

10

15

20

25

30

35

X XI XII I II III IV

months

nu

mb

er o

f d

ays

wit

h s

no

w c

ov

er

1999/2000

2000/2001

Średnia grubość pokrywy śniegowej

0

5

10

15

20

25

30

35

40

X XI XII I II III IVmonths

cm

1999/2000

2000/2001