Cele Bacteriile patogene de plante sunt bacterii responsabile de boli bacteriene sau a bolilor bacteriene la plante . Trăind ca paraziți pe plante sălbatice sau cultivate, bacteriile provoacă, printre altele, cancere și putregai moale .
În timp ce la oameni și animale, bacteriile sunt principala cauză a bolilor, numărul speciilor de bacterii fitopatogene este estimat la aproximativ o sută și rămâne foarte secundar în comparație cu cel al speciilor de ciuperci fitopatogene și pseudofungi care ar fi mai mare de 10000. Cu toate acestea, impactul economic al bolilor bacteriene poate fi foarte important pentru anumite culturi, cum ar fi cancerul bacterian de citrice cauzat de Xanthomonas citri subsp. citri care a dus la pierderea a milioane de copaci în Statele Unite și Brazilia sau boala Pierce din cauza Xylella fastidiosa care împiedică cultivarea strugurilor în părți din Statele Unite.
Majoritatea bacteriilor fitopatogene aparțin următoarelor genuri : Acidovorax , Agrobacterium , Burkholderia , Clavibacter , Erwinia , Pantoea , Pectobacterium , Pseudomonas , Ralstonia , Streptomyces , Xanthomonas , Xylella , Phytoplasma și Spiroplasma .
Procariotele sunt toate organismele al căror material genetic nu este conținut într-un nucleu delimitat de un plic. Structura lor celulară fără compartiment membranar este foarte simplă. Procariotele se referă la ceea ce se numește în mod obișnuit bacterii. Mulți ani, procariotele au fost considerate a forma un grup suficient de omogen pentru a forma un regat în sine. Cu toate acestea, de la apariția biologiei moleculare , am reușit să distingem în cadrul acestui grup două subgrupuri distincte, pe care cercetătorii au fost de acord să spună că erau două regate diferite: prin urmare separăm eubacteriile archaea (sau bacteriile archaea) (bacteriile reale).
Archaea nu este fitopatogenă pentru culturi. Acestea sunt bacteriile „extreme”. Locuiesc în medii foarte sărate, foarte fierbinți, foarte adânci sau fără oxigen. Există la fel de multe diferențe din punct de vedere genetic, între o arheea și o eubacterie, ca între o eubacterie și un om care aparține regatului eucariot.
Bolile bacteriene ale plantelor au fost descrise încă din Antichitate: putreziri, necroză, îngălbenire, scădere, cancer, dar de la apariția microscopului au fost descriși acești agenți infecțioși.
Două tipuri de ziduriMajoritatea bacteriilor au un perete rigid care le conferă o varietate de forme. Natura acestui perete este un criteriu important pentru clasificarea bacteriilor. La bacterii, componenta principală este un peptidoglican ; este o moleculă în foaie formată în parte dintr-un lanț de acid muramic care formează feluri de coliere de perle. Fiecare colier este conectat la un alt colier de-a lungul lungimii sale prin punți proteice.
Există două tipuri de pereți bacterieni: natura lor este determinată de colorarea în laborator.
Între membrană și peretele bacteriilor se află un spațiu periplasmatic. În acest spațiu se află proteine, tipuri de „senzori” care permit bacteriilor să-și prindă mediul: de exemplu, pentru a detecta prezența substanțelor toxice, a alimentelor, a altor bacterii ...
Bacterii fără perețiSecțiunea mollicutelor unde găsim fitoplasme și spiroplasme, se caracterizează prin absența unui perete. Aceste bacterii iau pata Gram.
Pentru a clasifica bacteriile, putem folosi caractere morfologice:
Utilitatea acestei metode de clasificare este destul de limitată, deoarece criteriile nu sunt suficient de precise pentru a distinge diferitele specii. Pentru a rafina determinarea bacteriilor, se folosesc și proprietățile lor fiziologice: de exemplu, capacitatea lor de a utiliza sau sintetiza anumite molecule. Aceasta implică cultivarea bacteriilor studiate în medii artificiale, ceea ce nu este întotdeauna posibil.
Clasificare molecularăTehnicile moleculare care au ca scop cunoașterea secvențelor acizilor nucleici (ADN și ARN) prezintă un interes tot mai mare de câțiva ani. Aceste secvențe constituie cei mai fideli markeri ai unei specii. Cea mai importantă tehnică constă în luarea în considerare a procentului de bază C + G exprimat față de toate bazele. Această valoare este fixată în cadrul unei specii. În plus, se estimează că anumite gene păstrează urme ale evoluției speciei, secvențierea lor face astfel posibilă stabilirea legăturilor de rudenie între fiecare grup taxonomic.
Această abordare moleculară a făcut recent posibilă revizuirea numelui speciilor sau grupurilor. În această broșură, vom folosi abordarea moleculară pentru a descrie diferitele grupuri taxonomice de procariote. Ne vom concentra mai specific pe descrierea celor mai semnificative grupuri în ceea ce privește protecția plantelor. Tabelul de prezentare generală 3i vă oferă o prezentare generală a acestei clasificări.
Patovarii
Speciile de bacterii fitopatogene sunt împărțite în patovar (abrevierea pv). Patovarul este entitatea care prezintă specificitate parazitară față de o anumită specie). Specia Xanthomonas transluscens , de exemplu, are un număr mare de patovari care atacă cerealele și ierburile .
...
Eubacteriile au o uimitoare diversitate a metabolismului care le permite să aibă stiluri de viață deosebit de interesante în ceea ce privește agronomia:
Bacteriile din iaurt?! Această incredibilă diversitate a metabolismului și a stilului de viață a fost uneori deturnată de oameni în industria alimentară (fabricarea iaurturilor, de exemplu) și, de asemenea, pentru a produce plante modificate genetic. Dar dacă utilizarea lor în produsele alimentare (pentru capacitatea lor de a fermenta , de exemplu) datează din timpuri preistorice, descoperirea lor în sine a fost permisă la al XIX - lea secol!
Acest grup taxonomic conține genul Bacterium . În contact cu o rană, bacteriile pot provoca în aproape toate dicotiledonatele, bile sau uneori proliferarea rădăcinilor. Acest grup conține, de asemenea, genul Rhizobium care trăiește în simbioză cu rădăcinile leguminoaselor .
Secțiunea β-ProteobacterieiGăsim genul Burkholderia care provoacă ofilire, putrezire sau necroză. Găsim și genul Ralstonia solanacerum , responsabil pentru bolile vasculare din regiunile tropicale.
Secțiunea Γ-ProteobacteriiGăsim genul Erwinia care este responsabil pentru boli importante ale plantelor. Erwinia amylovora, de exemplu, este responsabilă pentru necroza pe pomi fructiferi. Genurile Pectobacterium și Dickeya sunt responsabile de putregai moale pe o gamă largă de plante. Genurile Xanthomonas și Pseudomonas se găsesc peste tot și includ mai mult de o sută de patovari. Xyllela fastidiosa este o bacterie parazită obligatorie a vaselor xilemului.
În secțiunea ε-Proteobacteria găsim multe specii care trăiesc în vasele floemului.
În grupul bacteriilor Gram + al căror conținut de C + G <50% găsim secțiunea molicute care conține fitoplasme și spiroplasme care sunt bacterii fără pereți. Această specificitate induce un mare polimorfism și o insensibilitate la antibiotice care inhibă sinteza pereților. Aceste bacterii sunt deseori purtate de insecte vector pentru a coloniza vasele conducătoare în care trăiesc.
În grupul de bacterii cu un conținut de C + G> 50%, găsim corneobacterii. Cele mai dăunătoare specii sunt Clavibacter michiganenese subsp sepedonicum cauzând boala necrozei inelului la cartofi, în timp ce C. michiganese subsp michiganense provoacă ofilirea la tomate. Acest grup conține, de asemenea, genul Streptomyces, un procariot având structura unui pseudo miceliu (o formă similară cu cea a ciupercilor).
Când se află în mediul potrivit, bacteriile se pot înmulți cu o viteză amețitoare. O populație de bacterii se poate dubla la fiecare 20 de minute, în funcție de:
Modul preferat de înmulțire a bacteriilor este înmulțirea prin mitoză rezultând o colonie de clone . Cu toate acestea, în anumite condiții, bacteriile încep să schimbe gene, acest proces face posibilă producerea unui nou soi care este potențial mai rezistent: mai multe gene = mai multă posibilitate de a fi rezistente. Există trei mecanisme de transfer genic între celule: transformare, transducție și conjugare.
Această abilitate de a schimba gene explică atât de ușor succesul bacteriilor în colonizarea tuturor mediilor, inclusiv cele mai inospitaliere, de la apariția primelor bacterii în oceane în urmă cu 3,5 miliarde de ani.
Cele simptome ale infecțiilor bacteriene la plante sunt la fel ca cele de boli fungice . Acestea includ pete de frunze, necroză și arsuri, tumori și galei, ofilire vasculară (traheobacterioză), cancere și exsudații gingioase, putreziri moi, scabie pe organele de rezervă subterane.
Aceleași bacterii pot provoca diferite simptome pe diferite organe:
Dinamica epidemică a bolilor bacteriene se reflectă în mai multe evenimente care constituie ciclul infecțios de bază:
Unele bacterii sunt capabile să reziste la formarea structurilor de protecție: spori . Sporii sunt capabili să reziste la temperaturi de 70-80 ° C, razele UV și X, antisepticele , desicarea. Plasate în condiții favorabile, ele „germinează” pentru a redeveni celule active.
Bacteriile parazite sunt adesea prezente în mod natural pe suprafața organelor aeriene ale plantelor, se spune că trăiesc ca un epifit . Această fază epifită este favorizată de un grad ridicat de umiditate. În acest sens, prezența capsulei și a exo-polizaharidelor joacă un rol important în capacitatea lor de a rezista la deshidratare.
Faza de infecțieInfecția apare cel mai adesea aleatoriu, prin deschideri naturale, stomate , lentile sau răni. Rănile pot fi cauzate în mai multe moduri, inclusiv insectele fitofage. Solul și rizosfera (zona apropiată de rădăcini) constituie un mediu de supraviețuire pentru multe bacterii fitopatogene.
The phytoplasmas si spiroplasmas care sunt bacterii parazite obligatorii ale țesuturilor conductive ale plantelor, acestea nu pot trăi într - un saprofite mod . Între două culturi, acești agenți sunt păstrați în plante perene sau bienale sau în insecte vector. Într-adevăr, la fel ca și fitovirusurile , anumite bacterii pot fi transportate de către insectele care ingeră bacterii (mai precis fitolasme), bacteriile se dezvoltă în insectă înainte de a putea fi transmise din nou în timpul unei noi mușcături.
Odată ajuns în plantă, bacteriile cresc rapid. Acestea produc mai mulți compuși: enzime proteaze (care hidrolizează proteinele), pectinaze (care hidrolizează pectina, o componentă esențială a peretelui plantelor), amilaze și lipaze (care hidrolizează amidonul și lipidele).
Dezvoltarea anumitor bacterii în țesuturile conductoare, previne circulația normală a sevei provocând traheobacterioză.
Alte bacterii din genul Agrobacterium efectuează colonizarea genetică provocând proliferarea celulară și tumori în plantă.
Faza de dispersiePloaia joacă un rol foarte eficient în dispersarea bacteriilor prezente pe frunze sau pe sol. Exsudațiile bacteriene ale mucoasei se pot usca și pot fi trecute de vânt. Insectele polenizatoare pot transmite bacteriile atunci când atacă florile ( pustiul focului în pere ). Insectele mușcătoare acționează ca vectori pentru bacteriile care trăiesc în țesuturile conductoare. Mașinile agricole pot transmite, de asemenea, bacterii care agită pământul.
Tendința evolutivă în strategiile de parazitare este marcată de o trecere progresivă de la un parazitism de slăbiciune facultativă, bacteria putând ataca o gamă largă de gazde, la un parazitism obligatoriu, bacteria este în strânsă relație cu anumite gazde.
Toate aceste strategii se găsesc în bacteriile fitopatogene, cele mai „avansate” tipuri de parazitism implică mecanisme de recunoaștere extinse între bacterii și planta gazdă.
Parazitism genetic
Bacteriile din genul Agrobacterium efectuează colonizarea genetică. Acesta își integrează plasmida în genomul plantelor pe care le infectează. Datorită genelor plasmidei, planta sintetizează două molecule noi:
Acest hormon determină multiplicarea celulelor, rezultând o tumoare sau proliferarea anormală a rădăcinilor. Acest proces este deviat de oameni pentru crearea plantelor modificate genetic : gena tumorii virulente este apoi înlocuită de o genă de interes agronomic, de exemplu gena Bt , care va fi apoi exprimată de plantă.
În timp ce cultivarea soiurilor rezistente la boli este una dintre cele mai bune modalități de combatere a agenților patogeni ai plantelor bacteriene, nu este infailibil. Aceste mici creaturi cu adaptabilitate foarte mare mutează pentru a ataca chiar și cele mai rezistente soiuri. Agentul patogen bacterian de tomate , Pseudomonas syringae pv. tomate , a demonstrat deja această proprietate în câmpurile din Ontario . Rasa 1 a acestei bacterii infectează soiurile care poartă gena Pto pentru rezistență la pete. În prezent, nu avem soiuri de roșii rezistente la petele bacteriene și la cancerul bacterian. Dintre spray-urile foliare disponibile, compușii de cupru sunt cei mai eficienți în combaterea bolii, mai ales atunci când sunt aplicați la începutul sezonului. Cu toate acestea, eficacitatea luptei depinde de condițiile de mediu: cu cât plouă mai mult, cu atât pulverizarea este mai puțin eficientă. În plus, pulverizarea excesivă a cuprului poate duce la dezvoltarea populațiilor patogene rezistente la cupru. Acest lucru s-a mai întâmplat în câmpurile de tomate din California și Florida.
O altă modalitate de a reduce frecvența bolilor este de a preveni intrarea în contact a agenților patogeni cu plante sănătoase. Acest lucru necesită o dezinfecție eficientă a solului , o rotație bună a culturilor și material vegetal fără patogeni.
Tratamentele cu antibiotice sunt interzise în majoritatea țărilor din motive de sănătate (cu excepția anumitor cazuri, de exemplu, boli de foc în Belgia);
Streptomicină, teramicină, agrimicină, kasugamicină
O bacterie care este inofensivă pentru plantă, dar care prezintă antagonisme puternice cu o bacterie deosebit de patogenă poate fi introdusă în mod deliberat într-un complot. De exemplu, Erwinia herbicola este utilizată împotriva E. amylovora .
Organizația internațională pentru controlul biologic definește această practică ca fiind utilizarea organismelor vii pentru a preveni sau reduce daunele cauzate de dăunători și agenți fitopatogeni. Această definiție este supusă discuției, deoarece există diferențe în ceea ce privește sau nu rezistența genetică în această categorie.
Pesticidele biologice sunt derivate din materiale naturale precum plante, animale, microorganisme și anumite minerale. Agenția pentru Protecția Mediului din Statele Unite (EPA) clasifică biopesticidele în trei categorii:
-Pesticide microbiene: al căror ingredient activ este un microorganism (bacterii, virusuri, ciuperci, protozoare etc.)
-Pesticide de origine vegetală: molecule produse de plante, inclusiv cele produse de OMG-uri.
-pesticide biochimice, care interferează cu creșterea sau reproducerea dăunătorului
Moduri de acțiuneProtecția oferită de un agent de control biologic se bazează pe mai multe mecanisme, dintre care principalele sunt prezentate mai jos. Cunoașterea modurilor de acțiune în controlul biologic este fragmentară, interacțiunile fiind deseori studiate in vitro. Cercetarea acestor mecanisme se bazează adesea pe corelația dintre producția in vitro a factorilor inhibitori și capacitatea lor de a dăuna agentului patogen din plante.
CompetițieUn agent de control biologic intră în joc cu organismul patogen atunci când consumă același compus simultan. Agentul trebuie să utilizeze rapid substanțele nutritive care se află pe organele plantei, astfel încât să întrerupă furnizarea agentului patogen sau să împiedice instalarea acestuia. Concurența poate apărea atunci când agentul de control biologic scade disponibilitatea unei anumite substanțe, limitând astfel creșterea agentului patogen. De exemplu, concurența de fier în solurile alcaline poate fi un factor limitativ pentru creșterea microbiană în aceste tipuri de soluri. Avem și o competiție pentru oxigen și spațiu.
AntibiozaAntibioza este secreția de substanțe antibiotice de către microorganisme, provocând astfel nereguli în germinare, sporulare sau creștere micelială în cazul ciupercilor. Antibioticele produse sunt un mijloc eficient de control, care prezintă totuși riscuri, în special a apariției rezistenței. La Agrobacterium radiobacter, agentul de control biologic împotriva Agrobacterium tumefaciens, au fost observate cazuri de rezistență. Această tehnică ridică, de asemenea, întrebări cu privire la sănătatea consumatorilor.
Inducerea rezistenței în gazdăExemplu de Agrobacterium Radiobacter:
Agrobacterium Tumefaciens este o bacterie prezentă în sol care determină dezvoltarea fierei coroanei. Au fost tulpini izolate de Agrobacterium Radiobacter deoarece au proprietăți antagonice față de A.Tumefaciens . În pepiniere, rădăcinile tufișurilor de fructe sunt îmbibate într-o soluție care conține A.Radiobacter. Această tulpină de A.radiobacter este K84, are plasmidele pagk434, pNoc, pAgK84. pAgK84 are o genă care codifică agrocina 84 care joacă același rol ca adenina. În A.Tumefaciens, adenina inhibă sinteza ADN-ului, deci acest lucru duce la moartea bacteriilor patogene. Cu toate acestea, această tehnică și-a cunoscut limitele, în special în timpul transferului plasmidei pAgK84 sau tulpinile patogene devin rezistente la bacteriocină.
Principalii agenți de combatere biologicăAntagoniști | Specii țintă | Nume comercial |
---|---|---|
Agrobacterium Radiobacter
tulpina 84 |
Agrobacterium tumefaciens | Galltrol-A
Norbac 84-C Nogall Diegall |
Bacillus subtilis | Fusarium, Rhizoctonia, Aspergillus, Phytium, Alternaria ... | HiStick N / T
epic Tovarăș Kodiak Rhizo-plus |
Burkholderia cepacia | Rhizoctonia | Nega
Cerc albastru Precept |
Pseudomonas cepacia | Fusarium, Phytium | Intercepta |
Ralstonia solanacearum | Ralstonia solanacearum | PSSOL |
Streptomyces griseoviride | Fusarium spp, Alternaria, Brassicola, Phomopsis spp, Phytium spp | Micostop |
Potrivit unui sondaj internațional efectuat în 2012 în rândul bacteriologilor de către revista Molecular Plant Pathology , cele mai importante zece specii sau genuri de bacterii fitopatogene, ținând seama atât de aspectele științifice, cât și de cele economice, ar fi următoarele