Стеблевая ржавчина
-
История и распространение стеблевой ржавчины
- Стеблевая ржавчина вызывается грибком Puccinia graminis и поражает зерновые культуры.
- Болезнь известна с древних времен и вызывала серьезные потери урожая.
- В 1999 году выявлена новая вирулентная раса TTKSK, угрожающая глобальной продовольственной безопасности.
-
История и исследования
- В 1700-х годах была обнаружена паразитическая природа стеблевой ржавчины.
- В 1854 году братья Туласне описали жизненный цикл грибка.
- В 1918 году в США началась программа по уничтожению барбариса из-за его связи с ржавчиной.
-
Таксономия и генетическое разнообразие
- Внутри вида P. graminis существует значительное генетическое разнообразие.
- P. graminis относится к типу Basidiomycota и имеет пять стадий образования спор.
- В 1988 году введена североамериканская система расовой номенклатуры.
-
Современные угрозы и меры
- В 2011 году Фонд Билла Гейтса выделил 40 миллионов долларов на исследования Ug99.
- Ученые работают над выведением устойчивых к Ug99 штаммов пшеницы.
- В 2014 году появилась раса Ug99 «Дигалу», уничтожившая дигалу в Эфиопии.
-
Влияние на ячмень
- В 1991 году в США обнаружена раса QCCJ, поражающая ячмень.
- QCCJ считается причиной вымирания дикорастущей гордеи на Среднем Западе и Великих равнинах.
- QCCJ продолжает угрожать ячменю в долине Ред-Ривер в Северной Дакоте и Миннесоте.
-
История и распространение
- В 1995 году пшеница в США поражалась Пгс на 26%, в 1996 году — на 1%, а в 1997 или 1998 годах — вообще не поражалась.
- В 1997 году не был обнаружен на ячмене, но в 1998 году был обнаружен снова.
- Первая раса QCC была обнаружена на северо-западе Великих равнин в 1988 году.
-
Контроль качества
- Обнаружен в США на пшенице в 1997 и 1998 годах, но в течение обоих лет только на Западе.
- На ячмене в 1997 году, но не в 1998-м.
-
КФУ
- 25% Пгс на пшеницу в 1991 году.
- Следы были обнаружены на полях северо-западного Иллинойса также в 1991 году.
- В 1997 году на пшеницу, ячмень и овес в США приходилось 8% всех Пгс, а в 1998 году — 31%.
- В 1998 году внезапно вытеснил ранее доминировавший TPMK.
-
ТПМК
- 36% образцов Пг были взяты из пшеницы в 1991 году в Соединенных Штатах.
- В 1997 году в Соединенных Штатах уровень содержания TPMK в пшенице был наихудшим – 69% от Pgs — и отсутствовал только на юге Великих равнин и на западе, но затем снизился до 10% в 1998 году.
- В верхних районах Великих равнин этот показатель уже снижался – до 26% образцов в 1997 году и 12% в 1998 году.
- В наиболее плодородных районах восточной части США в 1997 году этот показатель составлял 96%, но затем внезапно снизился до 29% в 1998 году.
-
Синонимы
- Занесен в список Species Fungorum.
- Включает множество синонимов, таких как Aecidium berberidis, Dicaeoma anthistiriae, Puccinia graminis и другие.
-
Патология
- Стеблевой ржавчинный гриб поражает те части растения, которые находятся над землей.
- Споры, попадающие на зеленые растения пшеницы, образуют пустулу, которая проникает в наружные слои стебля.
- Зараженные растения дают меньше побегов и семян, а в случае сильного заражения растение может погибнуть.
-
Признаки и симптомы
- На пшенице: урединии, черные телии.
- На барбарисе: пикнии, эциоспоры.
-
Жизненный цикл
- P. graminis является облигатным биотропом и имеет сложный жизненный цикл.
- Для завершения жизненного цикла ему требуются два хозяина: злаковый и альтернативный.
- P. graminis может завершить свой жизненный цикл как с барбарисом, так и без него.
-
Жизненный цикл барбариса
- Урединиоспоры образуются в структурах, называемых урединиями, через 1-2 недели после заражения.
- Телиоспоры образуются к концу вегетационного периода злакового растения-хозяина.
- Базидиоспоры тонкостенные и бесцветные.
-
Жизненный цикл стеблевой ржавчины
- Базидиоспоры переносятся ветром к альтернативному хозяину (барбарис)
- Мицелий образует пикнии, продуцирующие пикниоспоры и рецептивные гифы
- Пикниоспоры переносятся насекомыми и дождем
- Пикниоспора оплодотворяет гифу, образуя дикариотический мицелий
- Аэции производят эциоспоры, которые прорастают на злаке-хозяине
- Урединиоспоры образуются на злаке-хозяине и завершают цикл
-
Распространение спор
- Puccinia graminis производит пять видов спор
- Споры могут распространяться на большие расстояния
- Существуют три категории рассредоточения спор: на большие расстояния, поэтапное расширение и вымирание и повторная колонизация
-
Гены устойчивости пшеницы
- У пшеницы идентифицировано множество генов устойчивости к стеблевой ржавчине
- Некоторые гены эффективны против определенных рас, но не против всех
- В пшеницу внедрен новый ген устойчивости Sr59
-
Вооружение и будущее
- В 1950-х годах США разработали план по уничтожению ржавчины в СССР
- Рис невосприимчив к ржавчине, что может быть использовано для создания трансгенной пшеницы