ОСНОВИ ФІТОІМУНОЛОГІЇ Акулов О Ю Заслужений працівник

ОСНОВИ ФІТОІМУНОЛОГІЇ Акулов О. Ю. , Заслужений працівник освіти України, канд. біол. наук, доцент кафедри мікології та фітоімунології ХНУ ім. В. Н. Каразина

ХВОРОБИ РОСЛИН

ФІТОІМУНОЛОГІЯ ФІТОПАТОЛОГІЯ БОТАНІКА МОРФОЛОГІЯ ТА АНАТОМІЯ РОСЛИН ФІЗІОЛОГІЯ РОСЛИН

Схема викладання дисципліни: 4 лекції + 2 семінарських заняття + самостійна робота Розподіл балів: 80 – анімальна імунологія + 20 – фітоімунологія 15 – поточні контрольні 25 – курсова робота 40 – іспит усі навчальні матеріали доступні в мережі Інтернет

Хвороба рослини – будь яке відхилення від норми, стан коли рослині погано ХВОРОБИ РОСЛИН викликані абіотичними факторами неінфекційні хвороби - посуха, - приморозок, - сонячний опік, - градобоїна - дефіцит елементу живлення … Викликані біотичними факторами викликані паразитами (взаємодіють з рослинами по типу паразитизма) інфекційні хвороби або ураження викликані шкідниками (взаємодіють з рослинами по типу хижацтва) ушкодження

Основні інфекційні хвороби Вірусні (вірози) Мозаїка огірка (Cucumber mosaic virus) Грибні (мікози) Іржа пшениці (Puccinia graminis) Бактеріальні (бактеріози) Бактеріоз картоплі (Ralsnonia solanacearum) ОСНОВНА ГРУПА ІНФЕКЦІЙНИХ ХВОРОБ РОСЛИН - МІКОЗИ!

ОСОБЛИВОСТІ ЗАСТОСУВАННЯ ТЕРМІНУ «ІМУНІТЕТ» В АНІМАЛЬНІЙ ІМУНОЛОГІЇ ТА ФІТОІМУНОЛОГІЇ є хвороба вразливість толерантність нема хвороби вірус грипу людини конячий грип, собачий грип імунітет не імунітет, а стійкість

Тварини Рослини Вроджений імунітет Базальна стійкість Набутий імунітет Набута (індукована) стійкість Специфічний імунітет Специфічна стійкість

Імунітет (лат. immunitas – “вільний від”, “недоторканний”) – абсолютна неуражуваність або неушкодчуваність збудник фітофторозу пасльонових Phytophthora infestans Burbank Вразливість Milva Стійкість несумісна комбінація (стійкість нехазяїна або імунітет) Іммунітет

Стійкість – такий стан організму, при якому він здатен ефективно противостояти деструктивному впливу Чутливість (сприйнятливість) Стійкість Толерантність – здатність рослини витримувати високе інфекційне навантаження без суттєвої втрати продуктивності

Фітоімунологія – наука про стійкість рослин до інфекційних хвороб та шкідників (1919 г. ) Микола Вавілов

Динаміка росту чисельності населення планети Земля Зараз чисельність населення становить 7 млрд. 200 млн. , а згідно прогнозам у 2050 р. очікується 9, 2 млрд.

Динаміка змін кількості с/г земель

ХВОРОБИ, ШКІДНИКИ ТА НЕСПРИЯТЛИВІ ФАКТОРИ ЩОРІЧНО ЗНИЩУЮТЬ 31 -42% ВРОЖАЮ ЩЕ 6 -12 % ВРОЖАЮ ПСУЄТЬСЯ ПІД ЧАС ЗБЕРІГАННЯ

Масовий мор рослин через розвиток хвороби або шкідника – епіфітотія (схожі терміни – епідемія, епізоотія) Вінницька обл. , 2015 р. втрати врожаю 100% альфа-фомоз склеротініоз

Епіфітотії, що призвели до вимирання певних культур в певних країнах, або загибелі великої кількості людей – фітопатологічні катастрофи Фітофтороз пасльонових (гриб Phytophthora infestans) «спалювач рослин небезпечний» фітофтороз томату фітофтороз картоплі

Фітофтороз повністю знищив плантації картоплі в Ірландії та став причиною «великого ірландського голоду» у 1845 -46 рр. Карл Маркс (1818 -1883) близько 1 млн. людей померло з голоду близько 1, 5 млн. людей емігрувала в США

Іржа кави (збудник гриб Hemelia vastatrix) Вперше зареєстрована в Кенії у 1861 р. У 1869 р. виявлена у Шри-Ланці (колишній Цейлон), звідки поширилася в усі регіони вирощування кави Хвороба знищила усі плантації кави на Цейлоні, після чого островітяни були вимушені перейти на вирощування чаю

Філоксера (попелиця Dactylosphaera vitifoliae) Шкідник був завезений в Європу з США та у 19 ст. майже не знищив усі виноградники Франції

Тристеця (ісп. tisteza – печаль, смуток) збудник Citrus tristeza virus (CTV) переносник – бура цитрусова попелиця Масовий мор цитрусових у Південній Америці у 1900 -1930 рр.

Ранні уявлення про природу хвороб рослин 1. Злі духи (шаманізм) 2. Боги, які можуть бути прихильні до людей чи навпаки (політеізм) 3. Божа кара чи підступнісь диявола (монотеізм) 4. Астро-етіологічний підхід (античні філософи Аристотель, Теофраст, Пліній): Парша виникає при нестачі опадів при появі на небі сузір`я Плеяд Іржа більш шкодочинна при повному місяці, бо його тепло продовжує ушкоджувати рослини навіть після того, як сідає Сонце Усі гнилі викликаються холодом, бо місячне сяйво є вологим та холодним, і ця суміш вбиває молоді рослини «Зоряні гнилі» винограду виникають після сходження на небі сузір`я Собаки Формуються основи сільськогосподарьскої астрології та сільськогосподарської метеорології

5. Хвороби – результат дії нечистої сили (відьми) 6. Гуморальна етіологія хвороб (теорія соків) Гіпократ (4 ст. до н. е. ) – 4 сока, пов`язані з 4 основними елементами, в нормі вони збалансовані – порушення балансу призводить до хвороби Вольфар (1718 р. ) – monstra tricorporea – переродження клітин рослини при порушенні транспорту соків Метью Тіллет (1755 р. ) – теорія отрут (virus), що отруюють рослину Франц Унгер (1833 р. ) – книга «Сип у рослин» : хвороби рослин подібні до висипань на шкірі хворої людинии та обумовлені хворобливим станом їх соків 7. Еліас Фріз (1832 р. ) – відмітив схожість репродуктивних структур у деяких сапротрофних грибів та фітопатогенів. Припустив, що деякі хвороби рослин є грибної природи 8. Антуан де Бари (1853 р. ) – довів, що сажка пшениці це мікоз

Фітопатологія – наука про хвороби рослин виокремилася з мікології у 1853 р. В книзі «Die Brandpilze» ( «Сажкові гриби» ) була доведена інфекційна (а саме грибна) природа сажки злаків, а також спільність життєвих циклів фітопатогенних та інших грибів Антуан де Барі (1831 -1888)

РОЗВИТОК УЯВЛЕНЬ ПРО ПРИРОДУ СТІЙКОСТІ (ІМУНІТЕТ) РОСЛИН

ТЕОРІЯ СТРУКТУРНОГО (МЕХАНІЧНОГО) ІМУНИТЕТУ РОСЛИН габітус рослини, механічна структура, товщина кутікули, форма и опушеність листків, розміри та розташування продихів… Натан Кобб (1892) Уільям Фаррер (1898) США, Австралія: нематоди мікроскопічна техніка іржасті гриби Австралія: селекція пшениці іржасті гриби Надзвичайно важливим фактором стійкості є наявність «броні» – клітинної стінки

ХЕМОТРОПІЧНА ТЕОРІЯ проростання спор паразитичних грибів активізується чи пригнічується різними екстрактами з рослин Джордж Массі (1905) Велика Британія: Королівський ботанічний сад, Британське мікологічне товариство, “The origin of the parasitism in fungi” «Стійкими є ті сорти, які хемотропічно відштовхують патогена, а вразливими – які продукують речовини атрактанти»

ТЕОРІЯ ТОКСИНІВ-АНТИТОКСИНІВ ПАТОГЕН токсин антитоксин РОСЛИНА Гаррі Маршалл Уорд (1905) Велика Британія: Кембрідж Вивчав іржу кави на о. Цейлон, один із засновників вчення про бактеріози рослин «Чутливість рослин до хвороб залежить від здатності гриба долати супротив рослини, а стійкість це здатність клітин рослини продукувати антитоксини»

ОСМОТИЧНА ТЕОРІЯ «Стійкість або чутливість рослин визначається осмотичним тиском клітинного соку» Даніель Мак Дугол, Уільям Каннон (1910) Інститут Карнегі, Вашингтон, США Жюль Лоран, J. Laurent (1911) Осмотичний тиск омели 30 -35 атм, а тополі 14 -15 атм Із збільшенням концентрації клітинного соку збільшується стійкість винограду до переноспорозу

ФАГОЦИТАРНА ТЕОРІЯ Ноель Бернар (1909) Описав явище мікогетеротрофності проростків орхідей; спостерігав знищення пелотонів гриба в клітинах орхідей (помилково вважав, що це фагоцитоз) пелотони «При приникненні гіфи паразитичного гриба в клітину рослини її ядро збільшується в розмірах, стає лопасним, наближається до цієї гіфи та оточує її…»

КИСЛОТНА ТЕОРІЯ О. Комес (1916) Спостереження, що «дикі» (більш кислі та терпкі) сорти винограду є більш стійкими до хвороб, аніж «культурні» «Стійкість або чутливість рослин визначається p. H клітинного соку» Згодом було доведено, що збільшення вмісту цукрів збільшує уражуваність рослин, а органічних кислот, дубільних речовин та антоціанів – стійкість

ЕКСПЕРИМЕНТИ З ІМУНІЗАЦІЇ (ВАКЦИНАЦІЇ) РОСЛИН 1901 р. – фізіологи Дж. Бовері та Дж. Рай та дуже численні послідовники ВЧЕННЯ ПРО СИСТЕМНУ НАБУТУ СТІЙКІСТЬ РОСЛИН (SAR) Микола Вавілов у 1919 р. Критично проаналізував та узагальнив роботи усіх попередників та запровадив нову науку – фітоімунологія

Токін Б. П. , 1928 р. – ТЕОРІЯ ФІТОНЦИДІВ Мюллер К. О. та Бергер X. , 1941 р. – ТЕОРІЯ ФІТОАЛЕКСИНІВ Флор Г. Г. , 1955 р. – ТЕОРИЯ «ГЕН-НА-ГЕН» (відкриті гени специфічної стійкості рослин) Ван дер Планк Я. Е. , 1966 р. – ТЕОРІЯ ВЕРТИКАЛЬНОЇ ТА ГОРИЗОНТАЛЬНОЇ СТІЙКОСТІ 1990 -ті рр. – розшифрована структура специфічних рецепторів рослин ***