ФИТОПАТОГЕННЫЕ БАКТЕРИИ Доцент Адамович Т. Г.
План лекции: • Микроорганизмы, населяющие лекарственные растения • Фитопатогенные бактерии - возбудители инфекционных заболеваний лекарственных растений • Типы болезней растений • Источники и причины микрорбной контаминации растительного лекарственного сырья и готовых лекарственных форм • Профилактика микробной контаминации растительного лекарственного сырья и готовых лекарственных форм
Микроорганизмы, населяющие лекарственные растения 1. нормальная микрофлора растений: • Ризосферная микрофлора • Эпифитная микрофлора 2. фитопатогенные микроорганизмы возбудители инфекционных заболеваний растений.
Ризосферная микрофлора растений • Ризосфера - зона почвы, находящаяся в контакте с корневой системой растений. • Ризосферная микрофлора микроорганизмы, развивающиеся в данной зоне.
• Ближняя ризосфера (непосредственно на поверхности корней и извлекается вместе с ними) содержит от 50 млн. до 10 млрд. микроорганизмов в 1 г почвы. • Отдаленная ризосфера (начинается на расстоянии нескольких миллиметров от корней и распространяется в радиусе 50 см от них) содержит меньше микроорганизмов (на расстоянии 15 см от корней до 5 млн. в 1 г. почвы).
Положительное воздействие почвенных микробов на жизнь растений: Ø минерализация органических веществ и растительных остатков; Ø образование тиамина и др. витаминов, аминокислот, ферментов и других факторов роста, усиливающих ферментативные процессы в растениях и способствующих усилению корневого питания и более энергичному обмену веществ растений; Ø антагонистические взаимодействия с фитопатогенными микроорганизмами.
Качественный и количественный состав микрофлоры ризосферы • специфичен для каждого вида растений. • основная масса прикорневой микрофлоры: ∞ бактерии рода Pseudomonas, ∞ микобактерии, ∞ грибы (базидиомицеты, фикомицеты, аскомицеты).
Микориза - это морфологически единое образование, состоящее из гриба и частей корневой системы растения. 1. увеличивает поглощающую поверхность корней за счет разветвлений гиф гриба; 2. грибы своими ферментами разлагают богатые азотом органические соединения, обеспечивая растения аминокислотами, минеральными веществами и водой; 3. микоризные грибы снабжают растения ростовыми веществами. Растения в свою очередь выделяют ряд ростовых веществ, стимулирующих развитие гриба. Кроме этого, грибы получают от растений углеводы, служащие источником энергии.
Представители микоризных грибов: • Главными являются базидиомицеты (Boletus, Amanila, Lactarius, Cortinarius, Russula, Triholoma, Entorhiza, Licoperdon, Sclerocierma и др. ). • фикомицеты (Pythium, Chitridium, Endogyne), • аскомицеты (Elaphomyces, Tuber) • несовершеные грибы (Fusarium и др. ).
Симбиоз грибов с папоротниковидными(Pteridophyta), хвощами (Arthrophyta), плаунообразными (Lycopsida), голосеменными (Gymnospermae), саговниковыми (Cycadaceae), • тиссовыми (Тахасеае). • Исключительно богаты микоризами сосны, орхидеи и вересковые. • •
• Формирование микоризы связано с сезонной периодичностью: • максимальное количество микориз наблюдается летом, минимальное ранней весной и осенью. • Микоризы можно обнаружить в самых различных почвах (кроме известковых), так как их образование зависит от характера почвы только в количественном, но не качественном отношении.
Микориза • Эктотрофная, когда гриб оплетает кончики корней растений наподобие чехла, отдельные гифы при этом заходят между клетками эпидермиса, где образуют так называемую «сеть Гартига» ;
• Эндотрофная, когда гифы гриба проникают внутрь клеток первичной коры корня, где образуют сплетения в виде клубков или пелетонов; • Эктоэндотрофная, когда на корешках образуется наружный чехол, а отдельные гифы проникают в первичную кору.
Псевдомикоризы • простые сплетения нитей грибка с корнями и нередко приводящие к болезням растения-хозяина. • Грибница псевдомикоризы легко отделяется от корня, чем и отличается от истинной микоризы.
Эпифитная микрофлора • Находится на поверхности надземных частей растений; • Представители являются антагонистами фитопатогенных бактерий; • По качественному составу довольно однообразна.
Типичные представители: • Pantoea agglomerans (Erwinia herbicola) • Pseudomonas fluorescens Реже встречаются : споровые бактерии Bacillus subtilis Bacillus mesentericus, Bacillus vulgatus, бесспоровые молочнокислые бактерии, E. coli, грибы плесневые и дрожжевые.
Pantoea agglomerans • обитают в организмах животных, насекомых и растений, в почве, воде. • грамотрицательные подвижные палочки, • Спор и капсул не образуют • Большинство штаммов образуют желтый пигмент. • Оптимальная температура культивирования составляет 30°С. • Углеводы катоболизируют с образованием кислоты и газа. • Не продуцируют H 2 S и индол, не гидролизуют мочевину, не ферментируют лизин, орнитин и аргинин. • Растут на среде с цитратом Симмонса, дают положительную реакцию Фогеса-Прпоскауэра, обладают желатиназной активностью.
Pseudomonas fluorescens • • Грамотрицательные палочки с полярными жгутиками Аэроб Оксидаза-положительный Образует сидерофор пиовердин при низком содержании железа, что обеспечивает флуорисценцию при коротковолновом УФО, Пиовердин является бактериоцином и проявляет умеренную фунгицидную активность. Оптимум роста – 25 -30°С Находится в почве, на растениях, в воде. Способствуют росту растений
Bacillus subtilis • Палочковидная грамположительная бактерия, • Размер 3 -5 x 0, 6 мкм. • Споры овальные, не превышающие размер клетки, расположены центрально. • Перитрихиальное расположение жгутиков. • Колонии сухие, мелкоморщинистые, бархатистые, бесцветные или розовые. Край колонии волнистый. • Хемоорганогетеротроф, аммонифицирует белки, расщепляет крахмал, гликоген.
• Заселенность микробами растений зависит от условий произрастания, их высоты и целостности. • Растения окультуренных почв содержат большее количество микробов, чем растения лесов и лугов; • Осенью на листьях обнаруживается больше бактерий, чем ранней весной; • В сухую погоду меньше, чем во влажную; • Верхние листья содержат меньше микробов, чем нижние; • Зависит от активности выделения продуктов метаболизма растений
Фитопатогенные микроорганизмы- микроорганизмы, вызывающие инфекционные заболевания растений. Инфекционные болезни растений • Бактериального происхождения — бактериозы (различные виды гнилей, бактериальные мшистости, ожоги (некрозы), увядания, опухоли и др. ). • К вирусным болезням относятся мозаичные болезни, желтуха, болезни увядания, карликовость, закукливание и другие • Микофитозы, или грибковые болезни, например, фузариозы, аскохитозы, воловни и многие другие.
Фитопатогенные бактерии - возбудители инфекционных заболеваний лекарственных растений Роды Виды Вызываемые заболевания Erwinia E. amylovora Ожог, увядание Pseudomonas P. syringae Пятнистость Xаnthomonas X. campestris Пятнистость, увядание Corynebacterium C. insidiosum, Увядание C. sepedonicum Pectobacterium P. phetophtorum, Гнили P. aroidae Rhisobium R. legyminosorum Язвы Agrobacterium A. tumefaciens Опухоли
Erwinia amylovora • • • Семейство Enterobacteriaceae; Род Erwinia Вид Erwinia amylovora грамотрицательные, факультативно анаэробные палочки. является подвижной (перитрих) при 37 ° C, не подвижные при 28 ° C. Реакция Фогеса-Проскауэра отрицательная, гидролизует желатин, разлагает глюкозу с образованием кислоты и газа. Вызывает бактериальный ожог Поражает, в основном груши, яблони и декоративные растения семейства Roseaceae. Инфекции обычно начинаются весной за счет оптимальной влажности и температуры. Выживает в язвах в течение зимы
Erwinia carotovora • (син. Pectobacterium carotovorum) • Названа в честь урожая моркови, из которого была выделена • Мезофил (температурный оптимум – 27 -30°С) • Вызывает гибель клеток, разрушая клеточную стенку. • Имеет ферменты, разрушающие пектин, целлюлозу. • Может синтезировать геамгглютинин-подобные белки и имеет фимбрии, что способствует активной адгезии • вызывает болезни картофеля и других растений, называемые чёрная ножка (подвид E. c. subsp. carotovora) и мягкая гниль (подвид E. c. subsp. atroseptica).
Pseudomonas syringae • • • Сем. : Pseudomonadaceae Род: Pseudomonas вид: P. syringae Впервые выделена из сирени Грамотрицательная палочковидная бактерия с полярным жгутиком Аэроб Более 50 патогенных штаммов, специфичных для различных растений Секретирует пиовердин и фитотоксин сирингомицин Вызывает бурое слизеточение, обморожения, повреждения плодов и пятнистость листьев. Один из механизмов патогенности для растений — обморожение — связан с белком INA (англ. ice nucleation active), который обнаруживается на внешней поверхности клеточной стенки бактерий и служит ядром образования кристалликов льда.
Xanthomonas campestris Сем. Xanthomonadaceae Род Xanthomonas Вид Xanthomonas campestris Аэробные грамотрицательные палочки Вызывают сосудистые заболевания крестоцветных Мезофилы, не активны при температуре ниже 10° С • Образуют желтый пигмент • Имеют пили, способствующие распространению по поверхности влажных листьев • Вырабатывают ферменты, повреждающие клетки растений (протеазы, амилацы, целлюлазы, липазы). • • •
Agrobacterium tumefaciens • • • Сем. Rhizobiaceae; Род Agrobacterium Прямые или слегка изогнутые грамотрицательные палочковидные бактерии размером 0, 6— 1, 0 × 1, 5— 3, 0 мкм. Не образуют спор, подвижные. Несут 1— 4 жгутика, расположенных перитрихиально. Располагаются одиночно или попарно. Облигатный аэроб. Вызывает образование т. н. корончатых галлов у растений. На питательных средах образуют выпуклые, круглые гладкие непигментированные или слабо-бежевые колонии. Утилизируют маннитол и другие углеводы с образованием кислоты. На средах с углеводами наблюдается выделение внеклеточной слизи полисахаридной природы. Оксидазоположительны, образуют уреазу, не образуют индол. Ti плазмида A. tumefaciens содержит гены, синтеза фитогормоновцитокининов и ауксинов (собственно они вызывают опухолеобразование и дедифференцировку тканей растения).
Способы заражения растений • Посредством почвы, содержащей остатки неперегнивших полностью больных растений; • Проникновение в растения через естественные образования (чечевички, нектарники, желёзки, корневые волоски) и искусственные повреждения, даже небольшие царапины; • При контакте с насекомыми; • Во время прививок; • Через семена; • С начала заражения и до момента появления у растений внешних симптомов болезни проходит инкубационный период. Длительность его зависит от многих факторов: температуры, влажности воздуха, света, питания, от устойчивости или восприимчивости растения.
Паренхиматозные заболевания с интрацеллюлярным и межклеточным путем распространения. • Ферменты фитопатогенных бактерий могут: Ø Гидролизировать кутикулу растений и облегчить внедрение возбудителя; Ø Растворить межклеточное вещество; Ø Разрушить клетки, либо уменьшить их сопротивляемость микроорганизмам; • В результате клетки мацерируются и отслаиваются друг от друга, что облегчает бактериям или грибам доступ внутрь растительных тканей.
Сосудистые заболевания • Бактерии распространяются и размножаются в сосудистых пучках, особенно в ксилемной их части. • Закупорка проводящей системы растений мицелием фитопатогенных грибов или скоплениями фитопатогенных бактерий приводит к потере тургора (увяданию).
Типы болезни растений: 1. Камедетечения, смолотечения, слизетечения. • вызываются бактериями рода Erwinia и грибами (класс Ascomycetes), • наблюдаются у лиственных и хвойных деревьев. 2. Сухая и мокрая гниль. • Размягчаются и разрушаются отдельные участки тканей и органов растения за счет жизнедеятельности бактерий (род Pectobacterium) и грибов (класс Ascomycetes и Fungi imperfecti).
3. Мучнистая роса. • На листьях и побегах возникает белый налет, который является следствием размножения грибов (класс Ascomycetes). 4. Пожелтение, увядание, засыхание. • Растения отстают в росте (карликовость), • Листья имеют бледно-желтую окраску, • Корни могут загнивать, разрушаться, и растения гибнут. • Вызывается грибами (Fungi imperfecti), реже бактериями (род Corynebacterium), в ряде случаев заболевание носит неинфекционный характер.
5. Чернь. На листьях и побегах появляется черная пленка вследствие развития сумчатых и несовершенных грибов или бактерий рода Erwinia. 6. Ожог. На листьях, молодых побегах, цветах, плодах образуются водянистые пятна, которые темнеют, становятся коричневыми или черными. Пораженный лист отмирает, на плодах остаются темные пятна. Возбудителями ожога являются бактерии рода Erwinia.
7. Пятнистость. Некоторые бактерии (род Pseudomonas), грибы (класс Ascomycetes и Fungi imperfecti), вызывают образование пятен разного цвета, формы, размеров на листьях, семенах и плодах. 8. Опухоли. Местное увеличение объема стволов, ветвей, корневищ в виде наростов, вздутий, утолщений за счет гиперплазии клеток. Эти заболевания вызываются бактериями (род Agrobacterium), грибами и механическими повреждениями.
9. Язвы. Проявляются в виде углублений, окруженных наплывом. Вызываются бактериями (род Erwinia), грибами, механическими повреждениями, низкой температурой. 10. Мозаика листьев. На листьях появляются бледно окрашенные пятна, чередующиеся с нормально окрашенными участками. Вызываются вирусами.
11. Ведьмины метлы. Образование побегов из спящих почек в результате развития бактерий (род Rhisobium), грибов (класс Ascomycetes) и вирусов. 12. Деформация. Проявляется в изменении формы органов растения (искривление побегов, курчавость листьев, карликовость) вследствие поражения грибами (класс Ascomycetes и Fungi imperfecti), вирусами (семейство Reoviridae).
У больных растений: • заметно отклоняются от нормы обменные процессы вплоть до качественных изменений клеточных структур, • нарушается химический состав тканей и снижается содержание действующих начал в лекарственных растениях и использование их в качестве сырья в аптечных и заводских условиях становится невозможным.
Защита растений от фитопатогенов обеспечивается: 1. 2. 3. 4. 5. • • Особенностями строения покровных тканей, Реакцией клеточного сока, Наличием в тканях каких-либо веществ, вредно влияющих на микроорганизмы, активными реакциями растений против фитопатогенов: образованием некрозов, антиферментов, внутриклеточным перевариванием паразита и прочее. Применение веществ, повышающих устойчивость растительных организмов Специфически (проращивание семян пшеницы в экстрактах гриба Helminthosporiuin sativum создает устойчивость растения к этому микроорганизму) Неспецифически (путем обработки семян химическими веществами или введением химикатов в растительный организм, путем внекорневой подкормки (опрыскивание растений) или внесением химических веществ в почву).
Источники и причины микрорбной контаминации растительного лекарственного сырья • Обсеменение на всех этапах заготовки (сбор, первичная обработка, сушка, измельчение, упаковка). • Хранение в аптечных условиях (как правило, в измельченном виде, а это значительно увеличивает поверхность материала, и, следовательно, опасность его отсыревания, порчи). • При хранении сырья важно соблюдение санитарного режима в аптеках. Неблагоприятное действие оказывают: влажность, пыль, насекомые и другие факторы, повышающие микробное обсеменение и приводящие к порче лекарственного сырья.
Признаки порчи лекарственных растений: Внешние проявления: • изменение цвета и консистенции, • загнивание, • плесневение всего растения или его частей. • Чаще всего портятся плоды, ягоды и корневища, богатые сахаристыми веществами. Более устойчивыми оказываются сухие листья, корни, кора. • Состав микроорганизмов зависит от вида лекарственного сырья, его структуры и фармакологических свойств. Преобладают грибы (Mucor, Rhizopus, Peniciliiurn, Aspergillus, Fusarium, Accharomyces, Candida, Aureobasidium, Alternaria, Actinomyces, иногда — Sporotrichum и др), актиномицеты, спорообразующие виды бактерий (B. subtillis, B. mesatherium), а также неспоровые (Chromobacterium aurcmtiaciim, Phylomonas и др).
Меры профилактики и борьбы с уже развившимися болезнями растений 1. карантинные мероприятия, обеспечивающие охрану территории от завоза из других стран возбудителей болезней растений и осуществляемых специально организованной государственной службой карантина растений; 2. физико-химические и биологические меры защиты: • Удаление больных растений, • Изоляция здоровых, • Обрезание и удаление больных частей растений, • Уничтожение промежуточных хозяев и переносчиков болезней, • Сбор и уничтожение плодовых тел грибов,
Меры профилактики и борьбы с уже развившимися болезнями растений • • Сбор и сжигание опавших листьев (хвои), Дезинфекция почвы, Лечение ран, Обеззараживание семян, Опрыскивание и опыление фунгицидами, Введение лечебных составов, Использование миколитических бактерий (относятся к роду Pseudomonas, и к порядку. Actinomycetales) или грибов-паразитов второго порядка, антибиотиков (в том числе фитонцидов) и др.
Микрофлора растительного сырья и ГЛФ • Попадая в лекарственные формы, микроорганизмы начинают интенсивно размножаться. • Обладая набором ферментных систем, микробы используют действующие вещества лекарственного препарата, снижая при этом его лечебное действие, вплоть до полной инактивации, а в ряде случаев лекарство становится токсичным. • Микробы являются основной причиной возникновения пирогенности у инъекционных растворов. • Кроме того лекарства могут стать источником передачи патогенных микроорганизмов, попавших в него при изготовлении. • Порче микробами могут подвергаться большинство лекарственных форм. Наиболее уязвимыми в этом отношении являются отвары, настои, микстуры, различные водные растворы и растворы для инъекций. Микроорганизмы встречаются как в жидких лекарственных формах, так и в кристаллических субстанциях – тальк, крахмал, сахара и др.
Микрофлора растительного сырья и ГЛФ • Число видов микроорганизмов, выделенных из лекарств, определяется десятками, в том числе – стафилококки, стрептококки, сарцины, кишечная палочка, дрожжевые и плесневые грибы и др. • Весьма энергично микроорганизмы разрушают лекарственное растительное сырьё. Так листья наперстянки, при порче фитопатогенными микроорганизмами, могут терять до 50% активных терапевтических веществ, листья ландыша – около 30%. • Кроме потери активности при развитии микробов в стерильных лекарственных препаратах может наступить такое явление как пирогенность, возникающая за счет убитых бактерий и продуктов их распада, содержащихся в лекарственном препарате. Все растворы предназначенные для инъекций должны быть апирогенны.
Причины пирогенности лекарственных форм являются: 1. загрязненная дистиллированная вода (неправильная эксплуатация дистиллятора или несвежая дистиллированная вода); 2. микроорганизмы, попавшие в лекарственные инъекционные растворы в результате небрежного отношения к асептике технологического процесса и аптечных помещений; 3. микроорганизмы, успевшие размножиться в лекарственном препарате, если время между окончанием его приготовления и началом стерилизации было достаточно большим (более 1, 5 ч).
Фитозоонозы. • Лекарства с высокой обсемененностью микробами, особенно патогенными, могут вызывать инфекционные заболевания у людей. К фитозоонозам – инфекциям, вызываемым патогенными микроорганизмами, общими для теплокровных (включая человека) и растений чаще всего относят кишечный иерсиниоз, листериоз, псевдотуберкулез, микотоксикозы. Размножение микроорганизмов в готовых лекарствах ведет к изменению их физических и органолептических свойств, появлению токсичности.
Признаки порчи нестерильных лекарственных препаратов • • из менениецвета, неприятный запах, помутнение, осадок, пленка, изме нениеконсистенции. В жидких и мягких лекарственных формах условия для роста и размножения микроорганизмов более подходящие (вы сокое содержание воды, растительных масел и отсутствие консер вантов.
Пути повышения микробной чистоты нестерильных лекар ственных средств. • В зависимости от источников и путей попадания микроорга низмов в лекарственные средства возможны различные подходы к обеспечению требуемого уровня микробной чистоты нестериль ных лекарственныхсредств: • Если микробное обсеменение вы звано попаданием вместе с сырьём, то для достижения требуе мого уровня микробной чистоты достаточно очистить от микро организмов сырьё. • Если обсеменение микробами происходит в процессе изготовления, то проводят деконтаминацию готовой лекарственной формы. • Предварительного обеззараживания можно достичь прессованием сыпучих материалов (при отсутствии спо ровых микроорганизмов, низкой влажности исходного порошка и высоком давлении
Стерильные и асептические лекарственные формы. • Стерильные (безмикробные) лекарственные формы готовят в асептических условиях и стерилизуют. К ним относятся растворы для инъекций, глазные капли, препараты для детей до 1 года. • Асептические лекарственные формы готовят в асептических условиях без стерилизации.
На практике применяют четыре способа деконтаминации сырья и готовых лекарственных средств. • • Термический способ. Широко распространённый метод про мышленной деконтаминации. Не пригоден для обработки термо лабильных лекарственных форм, для которых применяют прогре вание до 60 -70 °С горячим воздухом, инфракрасное и высокочас тотное излучение. Химический способ. Более пригоден для стерилизации свето непроницаемых веществ (бактерицидное действие реализуется лишь на глубине 1 мм). Наиболее часто его используют для обра ботки упаковочного материала и технологической воды. Возможна обработка УФ-лучами формообразующих веществ (крахмала, таль ка, сахара) в дисперсном состоянии (при перемешивании). Ионизирующее излучение. Наиболее перспективный способ деконтминации сырья и готовых лекарственных форм. Ионизи рующее излучение обладает высокой проникающей способностью. При облучении не образуются канцерогенные, мутагенные, токсич ные вещества, сохраняются физико-химические и биологические свойства обрабатываемых лекарств. Метод используют для обра ботки антибиотиков, витаминов, ферментов, гормонов и алкалои дов.
Скачать презентацию ФИТОПАТОГЕННЫЕ БАКТЕРИИ Доцент Адамович Т Г План
ФИТОПАТОГЕННЫЕ БАКТЕРИИ.pptx