Xanthomonas campestris pv. campestris

Xanthomonas campestris pv. campestris
Vetenskaplig klassificering
Domän:
Bakterie
Provins:
Pseudomonadota
Klass:
Gammaproteobakterier
Beställa:
Xanthomonadales
Familj:
Xanthomonadaceae
Släkte:
Xanthomonas
Arter:
X. campestris
Trinomiellt namn
Xanthomonas campestris pv. campestris
(Dowson) Dye, et al. (1980) Typ Stam NCPPB 528
Synonymer





Bacillus campestris Pammel (1895) Pseudomonas campestris (Pammel) Smith (1897) Bacterium campestris (Pammel) Chester (1897) Phytomonas campestris (Pammel) Bergey (1923) Xanthomonas campestris (Pammel) Dowson (1939)

Svartröta , orsakad av bakterien Xanthomonas campestris pv. campestris ( Xcc ), anses vara den viktigaste och mest destruktiva sjukdomen hos crucifers, som infekterar alla odlade sorter av brassicas världen över. Denna sjukdom beskrevs första gången av botanikern och entomologen Harrison Garman i Lexington, Kentucky, USA 1889. Sedan dess har den hittats i nästan alla länder där vegetabiliska brassicas odlas kommersiellt.

Värdinfektion med Xcc kan inträffa i alla skeden av växtens livscykel. Karakteristiska symtom på svartröta orsakad av Xcc är V-formade klorotiska till nekrotiska lesioner som sträcker sig från bladkanterna och svärtning av vaskulära vävnader.

Patogenen trivs i varma och fuktiga klimat och sprids snabbt i fält. Användning av rent utsäde, växtföljd och andra kulturella metoder är det primära sättet att kontrollera svartröta. Men i utvecklingsländer som de i Syd- och Östafrika är svartröta fortfarande det största hindret för kålodling på grund av opålitliga "rena" fröer, flera skördar årligen och hög mottaglighet hos populära lokala sorter för sjukdomen.

Värdar och symtom

Medlemmar av växtfamiljen Brassicaceae ( Cruciferae ), som inkluderar kål, broccoli, blomkål, grönkål, kålrot, raps, senap, rädisa och modellorganismen Arabidopsis thaliana drabbas av svartröta.

Värdinfektion med Xcc orsakar V-formade klorotiska till nekrotiska bladskador, vaskulär svärtning, vissning, hämmad tillväxt och symtom på stamröta. När patogenen fortsätter från bladkanterna mot venerna, utvecklas vattenstress och klorotiska symtom på grund av ocklusion av vattenledande kärl av bakteriella exopolysackarider och komponenter i nedbrutna växtcellväggar. Mörkningen av vaskulära vävnader efter bakteriell invasion ger den svartröta sjukdomen dess namn. Lesioner producerade av Xcc kan fungera som ingångsportaler för andra mjukrötapatogener såsom Pectobacterium carotovorum (tidigare Erwinia carotovora ) och Pseudomonas marginalis .

Dessa symtom kan förväxlas med fusariumsvissning av kål (fusariumgul), orsakad av svampen Fusarium oxysporum f. sp. konglutinaner . I motsats till svartröta, där patogenen invaderar bladkanterna och orsakar klorotiska till nekrotiska symtom som fortskrider nedåt i växten, utvecklas fusariumvissnesymtom först i de nedre delarna av växten och rör sig uppåt. Dessutom blir bladvener som invaderats av Xcc svarta jämfört med den mörkbruna venmissfärgningen som finns i fusariumvissne.

Symtom på svartröta kan variera kraftigt mellan olika arter av crucifers. På blomkål orsakar Xcc-infektion via stomata svarta eller bruna fläckar, repade bladkanter, svarta ådror och missfärgad ostmassa. Dessutom varierar svårighetsgraden av symtomen och sjukdomens aggressivitet mellan olika stammar av Xcc-patogenen. Isolaten kan differentieras i raser baserat på reaktionen av flera Brassica-linjer efter inokulering. En rasstruktur som inkluderar 5 lopp (0 till 4) föreslogs först 1992; en reviderad klassificeringsmodell med 6 raser föreslogs 2001 och på senare tid utökades modellen till att omfatta nio raser.

V-shaped chlorotic to necrotic lesion on cabbage leaf caused by the black rot pathogen Xanthomonas campestris pv. campestris
V-formad klorotisk till nekrotisk lesion på kålblad, symptomatisk för infektion av svartrötapatogenen Xanthomonas campestris pv. campestris. Foto av David B. Langston, University of Georgia.

Sjukdomscykel

Life cycle of the black rot pathogen Xanthomonas campestris pv. campestris
Livscykeln för svartrötapatogenen Xanthomonas campestris pv. campestris av G. Kwan.


Den primära källan till inokulum är Xcc-infekterade fröer. Under groningen infekteras plantan genom epikotylen och hjärtblad kan utveckla svärtade kanter, skrumpna och falla. Bakterierna går vidare genom kärlsystemet till de unga stjälkarna och bladen, där sjukdomen visar sig som V-formade klorotiska till nekrotiska lesioner som sträcker sig från bladkanterna. Under fuktiga förhållanden kan bakterier som finns i guttationsdroppar spridas med vind, regn, vattenstänk och mekanisk utrustning till närliggande växter.

Den naturliga vägen för invasion av Xcc är genom hydatoderna , även om bladsår orsakade av insekter och växtrötter också kan vara ingångsportaler. Ibland uppstår infektioner genom stomata. Hydatoder ger patogenen en direkt väg från bladkanterna till växtens kärlsystem och därmed systemisk värdinfektion. Invasion av suturvenen leder till produktion av Xcc-infekterade frön. [ citat behövs ]

Xcc kan överleva i växtrester i jord i upp till 2 år, men inte mer än 6 veckor i fri jord. Bakterier som finns i växtrester kan fungera som en källa till sekundärt ymp. [ citat behövs ]

Miljö

Varma och våta förhållanden gynnar växtinfektion med Xcc och utveckling av sjukdomar. Fri fukt krävs för värdinvasion, med tanke på att den naturliga infektionsvägen är genom hydatoderna .

Det optimala temperaturintervallet för bakterietillväxt och värdsymptomutveckling är mellan 25° till 30°C. En långsammare tillväxttakt observeras vid temperaturer så låga som 5 °C och upp till 35 °C. Infekterade värdar är dock symptomfria under 18 °C.

Förvaltning

Hanteringen av svartröta är starkt beroende av kulturella metoder:

  • Användning av certifierade sjukdomsfria frön och transplantationer
  • Varmvattenbehandling av icke-certifierade frön; kemiska behandlingar med natriumhypoklorit, väteperoxid och varm kopparsyraacetat eller zinksulfat kan också användas
  • Bekämpning av insekter
  • Växtföljd med icke-korsblommiga växter (3–4 år)
  • Avlägsnande av skördeskräp efter skörd
  • Kontroll av korsblommiga ogräs som kan fungera som reservoar för patogenen
  • Sanitet (t.ex. ren utrustning, undvika arbete på våta fält, etc. )

Utvecklingen och användningen av svartrötaresistenta sorter har länge varit erkänd som en viktig bekämpningsmetod, men har i praktiken haft begränsad framgång. Resistens mot de viktigaste patogena raserna av Xcc är sällsynt hos B. oleracea (t.ex. kål, broccoli, blomkål); de vanligaste och potentiellt användbara källorna till motstånd mot svartröta förekommer i andra brassica-genom, inklusive B. rapa , B. nigra , B. napus , B. carinata och B. juncea .

Resistenta eller toleranta kålsorter finns tillgängliga och inkluderar:

  • Atlantis
  • Blueboy
  • Bravo
  • Bronco
  • Cecile
  • Försvarare
  • Dynasti
  • Gladiator
  • väktare
  • Hancock
  • Ramada

Betydelse

Ekonomisk påverkan

Kålfamiljens odling är en mångmiljardindustri över hela världen, vilket återspeglar dess värde som grönsaksgröda, källa till vegetabilisk olja, komponent i fodergrödan för djurfoder och ingrediens i kryddor och kryddor. År 2007 översteg kålskörden i USA $413 miljoner (1,4 miljoner+ ton). Svartröta anses vara den viktigaste sjukdomen hos kål och andra korsdjur eftersom Xcc-infektioner kanske inte blir uppenbara förrän under de varma sommarmånaderna (långt efter plantering), patogenen sprider sig snabbt och förlusterna på grund av sjukdomen kan överstiga 50 % i varma, våta klimat. Vikten av att använda sjukdomsfria fröer och/eller transplantationer framhävs av det faktum att "så få som tre infekterade frön av 10 000 (0,03%) kan orsaka svartröteepidemier på en åker." I transplantationsbäddar kan en initial infektionsnivå på 0,5 % stiga till 65 % på bara tre veckor. I själva verket tyder nyare arbete på att spridningen kan vara mycket snabbare än så här: med portalbevattning över huvudet översteg spridningen av patogenen symtomspridningen avsevärt till den grad att i ett experiment var nästan 100 % av transplantationerna angripna i ett block med 15 moduler brickor (cirka 4 500 plantor) sex veckor efter sådd från en enda primär infektor. Modellering av spridningshastigheten vid transplantationer indikerar att den allmänt använda toleransstandarden för hälsotestning av frön (0,01%) bör revideras till 0,004%.

Bioteknik

Xanthan

Xantan är en exopolysackarid som produceras av Xcc. Kommersiellt producerat xantan används som en förtjockande livsmedelstillsats och smörjmedel, bland andra industriella applikationer.

Genomik

Genomerna från tre Xcc-stammar - ATCC 33913, B100 och 8004 - har sekvenserats fullständigt och är allmänt tillgängliga.

  1. ^ a b c d e f g h i j k Alvarez AM. "Svartröta av crucifers." I: Slusarenko AJ, Fraser RSS, van Loon LC (Eds.) Mechanisms of Resistance to Plant Diseases. Dordrecht, Nederländerna: Kluwer Academic Publishers, 2000. s 21-52.
  2. ^ a b c d e f Williams PH (1980). "Svartröta: ett fortsatt hot mot världens crucifers". Växtsjuka . 64 (8): 736–742. doi : 10.1094/pd-64-736 .
  3. ^ Garman H (1890). "En bakteriell sjukdom hos kål". Kentucky Agric Exp Stat Rep . 3 : 43–46.
  4. ^ Chupp C. "Svart kålröta." Handbok för vegetabiliska växtsjukdomar. New Delhi, Indien: Discovery Publishing House, 2006. sid. 132-133.
  5. ^ Massomo SM, Mabagala RB, Swai IS, Hockenhull J, Mortensen CN (2004). "Utvärdering av sortresistens i kål mot svartrötapatogenen, Xanthomonas campestris pv. campestris i Tanzania". Växtskydd . 23 (4): 315–325. doi : 10.1016/j.cropro.2003.09.001 .
  6. ^ a b c d e f g h i j "Svartröta av kål och andra crucifers." Arkiverad 31 juli 2010 på Wayback Machine Integrated Pest Management. University of Illinois Extension. dec 1999.
  7. ^ a b Miller SA, Sahin F, Rowe RC (1996). "Svartröta av crucifers" (PDF) . Ohio State University Extension . Hämtad 19 juli 2016 .
  8. ^ a b c d Seebold K, Bachi P och Beale J. "Svart röta av crucifers." UK Cooperative Extension Service. University of Kentucky. februari 2008.
  9. ^ Shef, A. "Fusarium gulnar av kål och relaterade grödor." New York State Cooperative Extension. Cornell University. jan 1979.
  10. ^ Shef, A. "Fusarium gulnar av kål och relaterade grödor." New York State Cooperative Extension. Cornell University. jan 1979.
  11. ^ "Svartröta av kål och andra crucifers." Integrerad skadedjursbekämpning. University of Illinois Extension. dec 1999.
  12. ^ Miller SA, Sahin F och Rowe RC. "Svartröta av crucifers." Tilläggsfaktablad HYG-3125-96. Ohio State University Extension. 1996.
  13. ^ Kamoun S, Kamdar HV, Tola E, Kado CI (1992). "Inkompatibla interaktioner mellan crucifers och Xanthomonas campestris involverar ett vaskulärt överkänsligt svar: roll för hrpX -lokuset". Molekylära växt-mikrobinteraktioner . 5 : 22–33. doi : 10.1094/mpmi-5-022 .
  14. ^   Vicente JG, Conway J, Roberts SJ, Taylor JD (2001). "Identifiering och ursprung för Xanthomonas campestris pv. campestris -raser och relaterade patovarer" . Fytopatologi . 91 (5): 492–499. doi : 10.1094/phyto.2001.91.5.492 . PMID 18943594 .
  15. ^   Jensen BD, Vicente JG, Manandhar HK, Roberts SJ (2010). "Förekomst och mångfald av Xanthomonas campestris pv. campestris på vegetabiliska brassicafält i Nepal" . Växtsjuka . 94 (3): 298–305. doi : 10.1094/PDIS-94-3-0298 . PMID 30754254 .
  16. ^ Fargier E, Manceau C (2007). "Patogenicitetsanalyser begränsar arten Xanthomonas campestris till tre patovarer och avslöjar nio raser inom X. campestris pv. campestris " . Växtpatologi . 56 (5): 805–818. doi : 10.1111/j.1365-3059.2007.01648.x .
  17. ^ Carisse O, Wellman-Desbiens E, Toussaint V, Otis T. "Förhindra svartröta." Kanadas regering. Trädgårdsforsknings- och utvecklingscentrum. 1999.
  18. ^   Taylor JD, Conway J, Roberts SJ, Vicente JG (2002). "Källor och ursprung för resistens mot Xanthomonas campestris pv. campestris i Brassica genomes" . Fytopatologi . 92 (1): 105–111. doi : 10.1094/PHYTO.2002.92.1.105 . PMID 18944146 .
  19. ^ Förenta staterna. Jordbruksdepartementet. Amerikansk kålstatistik - Amerikansk färskkål: Areal, avkastning, produktion och värde, 1960-2007. maj 2008.
  20. ^ Roberts SJ, Brough J, Hunter PJ (2006). "Modellera spridningen av Xanthomonas campestris pv. campestris i modulupphöjda brassicatransplantationer" . Växtpatologi . 56 (3): 391–401. doi : 10.1111/j.1365-3059.2006.01555.x .
  21. ^ Roberts SJ (2009) Överföring och spridning av Xanthomonas campestris pv. campestris i brassica-transplantationer: konsekvenser för utsädes hälsostandarder. I: Biddle AJ; Cockerell V; Tomkins M; Cottey A; Cook R; Holmes W; Roberts SJ; Vickers R, Fröbehandling och -produktion i en föränderlig miljö. sid. 82-85. [1]
  22. ^    da Silva AC, et al. (2002). "Jämförelse av genomen av två Xanthomonas -patogener med olika värdspecificiteter". Naturen . 417 (6887): 459–63. Bibcode : 2002Natur.417..459D . doi : 10.1038/417459a . PMID 12024217 . S2CID 4302762 .
  23. ^   Vorhölter FJ, Schneiker S, Goesmann A, Krause L, Bekel T, Kaiser O, Linke B, Patschkowski T, Rückert C, Schmid J, Sidhu VK, Sieber V, Tauch A, Watt SA, Weisshaar B, Becker A, Niehaus K, Pühler A (2008). "Genomet av Xanthomonas campestris pv. campestris B100 och dess användning för rekonstruktion av metaboliska vägar involverade i xantanbiosyntes". Journal of Biotechnology . 134 (1–2): 33–45. doi : 10.1016/j.jbiotec.2007.12.013 . PMID 18304669 .
  24. ^    Qian W, Jia Y, Ren SX, He YQ, Feng JX, Lu LF, Sun Q, Ying G, Tang DJ, Tang H, Wu W, Hao P, Wang L, Jiang BL, Zeng S, Gu WY, Lu G, Rong L, Tian Y, Yao Z, Fu G, Chen B, Fang R, Qiang B, Chen Z, Zhao GP, Tang JL, He C (2005). "Jämförande och funktionella genomiska analyser av patogeniciteten hos fytopatogen Xanthomonas campestris pv. campestris" . Genomforskning . 15 (6): 757–67. doi : 10.1101/gr.3378705 . PMC 1142466 . PMID 15899963 .
Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Xanthomonas_campestris_pv._campestris&oldid=1124651311 "