De plantepatogene bakterier er bakterier , der er ansvarlige for bakterielle sygdomme eller bakteriesygdomme i planter . At leve som parasitter på vilde eller dyrkede planter, forårsager bakterier blandt andet cankers og blød rådne .
Mens bakterier er hovedårsagen til sygdom hos mennesker og dyr, estimeres antallet af arter af fytopatogene bakterier til omkring hundrede og forbliver meget sekundært sammenlignet med arterne af fytopatogene svampe og pseudofungi, som ville være større end 10000. Ikke desto mindre den økonomiske virkning af bakteriesygdomme kan være meget vigtig for visse afgrøder, såsom bakteriekræft af citrusfrugter forårsaget af Xanthomonas citri subsp. citri, som har resulteret i tab af millioner af træer i USA og Brasilien eller Pierces sygdom på grund af Xylella fastidiosa, som forhindrer dyrkning af druer i dele af USA.
De fleste plantepatogene bakterier hører til følgende slægter : Acidovorax , Agrobacterium , Burkholderia , Clavibacter , Erwinia , Pantoea , Pectobacterium , Pseudomonas , Ralstonia , Streptomyces , Xanthomonas , Xylella , Phytoplasma og Spiroplasma .
Prokaryoter er det sæt af organismer, hvis genetiske materiale ikke er indeholdt i en kerne afgrænset af en kuvert. Deres cellulære struktur uden membranrum er meget enkel. Prokaryoter henviser til hvad der almindeligvis kaldes bakterier. I mange år blev prokaryoter anset for at danne en tilstrækkelig homogen gruppe til at danne et kongerige i sig selv. Siden fremkomsten af molekylærbiologi har vi dog været i stand til at skelne inden for denne gruppe to forskellige undergrupper, som forskere er enige om at sige, at de var to forskellige kongeriger: Vi adskiller derfor archaea (eller archaea bakterier) eubakterier (reelle bakterier ).
Archaea er ikke fytopatogen for afgrøder. Disse er de "ekstreme" bakterier. De lever i meget salt, meget varmt, meget dybt eller iltfrit miljø. Der er lige så mange forskelle fra et genetisk synspunkt mellem en archaea og en eubacterium, som mellem en eubacterium og en mand, der tilhører det eukaryote rige.
Bakteriesygdomme i planter er blevet beskrevet siden antikken: rådne, nekrose, gulfarvning, dieback, cankers, men det er først siden mikroskopets fremkomst, at disse smitsomme stoffer er blevet beskrevet.
To typer væggeDe fleste bakterier har en stiv væg, der giver dem forskellige former. Vægens natur er et vigtigt kriterium for klassificering af bakterier. I bakterier er hovedkomponenten en peptidoglycan ; det er et molekyle i ark dannet i en del af en kæde af muraminsyre, der danner slags perlekæde. Hver halskæde er forbundet med en anden halskæde i dens længde ved hjælp af proteinbroer.
Der er to typer bakterievægge: deres natur bestemmes af laboratoriefarvning.
Mellem membranen og væggen af bakterier er et periplasmisk rum. I dette rum findes proteiner, slags "sensorer", der gør det muligt for bakterierne at opfange sit miljø: for eksempel at opdage tilstedeværelsen af giftige stoffer, mad, andre bakterier ...
Bakterier uden væggeDen del af bløddyr, hvor vi finder fytoplasmaer og spiroplasmer, er kendetegnet ved fraværet af en mur. Disse bakterier får Gram-pletten.
For at klassificere bakterier kan vi bruge morfologiske tegn:
Nytten af denne klassificeringsmetode er ret begrænset, fordi kriterierne ikke er præcise nok til at skelne mellem de forskellige arter. For at forfine bestemmelsen af bakterier anvendes deres fysiologiske egenskaber også: for eksempel deres evne til at bruge eller syntetisere bestemte molekyler. Dette indebærer dyrkning af de undersøgte bakterier i kunstige medier, hvilket ikke altid er muligt.
Molekylær klassificeringMolekylære teknikker, der sigter mod at kende sekvenserne af nukleinsyrer (DNA og RNA), har været af voksende interesse i flere år. Disse sekvenser udgør de mest trofaste markører for en art. Den vigtigste teknik består i at overveje procentdelen af base C + G udtrykt i forhold til alle baserne. Denne værdi er fast inden for en art. Derudover anslås det, at visse gener bevarer spor af artens udvikling, deres sekventering gør det således muligt at etablere slægtskab mellem hver taksonomiske gruppe.
Denne molekylære tilgang har for nylig gjort det muligt at gennemgå navnet på arter eller grupper. I denne pjece vil vi bruge den molekylære tilgang til at beskrive de forskellige taksonomiske grupper af prokaryoter. Vi vil fokusere mere specifikt på at beskrive de mest betydningsfulde grupper med hensyn til plantebeskyttelse. Oversigtstabellen 3i giver dig et overblik over denne klassificering.
Pathovars
Arten af fytopatogene bakterier er opdelt i patovar (forkortelse pv). Pathovar er den enhed, der viser parasitisk specificitet over for en bestemt art). Arten Xanthomonas transluscens har for eksempel et stort antal patovarer, der angriber korn og græs .
...
Eubakterier har en forbløffende mangfoldighed af stofskifte, som giver dem mulighed for at have særligt interessante livsstiler med hensyn til agronomi:
Bakterier i yoghurt?! Denne utrolige mangfoldighed af stofskifte og livsstil er undertiden omdirigeret af mennesker i fødevareindustrien (for eksempel fremstilling af yoghurt) og også for at producere genetisk modificerede planter. Men hvis deres anvendelse i fødevarer (for deres evne til at gære for eksempel) er fra forhistorisk tid, blev deres opdagelse selv tilladt på det XIX th århundrede!
Denne taksonomiske gruppe indeholder slægten Bacterium . I kontakt med et sår kan bakterierne forårsage i næsten alle to-stift, galler eller undertiden spredning af rødder. Denne gruppe indeholder også slægten Rhizobium, som lever i symbiose med bælgplanterne .
Sektion af β-ProteobakterierVi finder slægten Burkholderia, der forårsager visning, rådnende eller nekrose. Vi finder også slægten Ralstonia solanacerum , der er ansvarlig for vaskulære sygdomme i tropiske områder.
Γ-Proteobakterier sektionVi finder slægten Erwinia, som er ansvarlig for vigtige plantesygdomme. Erwinia amylovora er for eksempel ansvarlig for nekrose på frugttræer. Slægterne Pectobacterium og Dickeya er ansvarlige for blød råd på en lang række planter. Slægterne Xanthomonas og Pseudomonas findes overalt og omfatter mere end hundrede patovarer. Xyllela fastidiosa er en obligatorisk parasitær bakterie i xylemkarrene .
I sektionen af ε-Proteobakterier finder vi mange arter, der lever i flådens kar.
I gruppen af Gram + -bakterier, hvis C + G-indhold <50% Vi finder den sektion af bløddyr, der indeholder fytoplasmaer og spiroplasmer, som er bakterier uden vægge. Denne specificitet inducerer en stor polymorfisme og en ufølsomhed over for antibiotika, der hæmmer syntese af vægge. Disse bakterier bæres ofte af vektorinsekter for at kolonisere de ledende kar, de lever i.
I gruppen af bakterier med et C + G-indhold> 50% finder vi coryneobakterier. De mest skadelige arter er Clavibacter michiganenese subsp sepedonicum, der forårsager ringnekrose sygdom hos kartofler, mens C. michiganese subsp michiganense forårsager visning i tomat. Denne gruppe indeholder også slægten Streptomyces, en prokaryot med strukturen af et pseudomycelium (en form svarende til svampe).
Når de er i det rigtige miljø, kan bakterier formere sig med en svimlende hastighed. En bakteriepopulation kan fordobles hvert 20. minut afhængigt af:
Den foretrukne metode til multiplikation af bakterier er multiplikation ved mitose, hvilket resulterer i en klonekoloni . Men under visse betingelser begynder bakterier at udveksle gener, denne proces gør det muligt at producere en ny sort, der potentielt er mere resistent: flere gener = større mulighed for at være resistente. Der er tre mekanismer til genoverførsel mellem celler: transformation, transduktion og konjugering.
Denne evne til at udveksle gener så let forklarer bakteriens succes i kolonisering af alle miljøer, herunder de mest ugæstfrie, siden de første bakterier i havene kom ud for 3,5 milliarder år siden.
De symptomer på bakterielle infektioner i planter er meget ligesom dem af svampesygdomme . Disse inkluderer bladpletter, nekrose og forbrændinger, tumorer og galler, vaskulær visne (tracheobacteriosis), cankers og gummy ekssudationer, bløde rådner, fnat på underjordiske reserveorganer.
De samme bakterier kan forårsage forskellige symptomer på forskellige organer:
Den epidemiske dynamik af bakterielle sygdomme afspejles i flere begivenheder, der udgør den grundlæggende smitsomme cyklus:
Nogle bakterier er i stand til at modstå dannelse af beskyttende strukturer: sporer . Sporerne er i stand til at modstå temperaturer på 70-80 ° C, UV- og røntgenstråler, antiseptiske midler , udtørring. Placeret under gunstige forhold "spire" de til at blive aktive celler igen.
Parasitiske bakterier er ofte naturligt til stede på overfladen af planternes organer, de siges at leve som en epifyt . Denne epifytiske fase foretrækkes af en høj fugtighedsgrad. I denne henseende spiller tilstedeværelsen af kapslen og exo-polysacchariderne en vigtig rolle i deres evne til at modstå udtørring.
InfektionsfaseInfektion forekommer oftest tilfældigt gennem naturlige åbninger, stomata , linser eller sår. Sår kan forårsages på flere måder, herunder fytofagiske insekter. Jorden og rhizosfæren (området tæt på rødderne) udgør et overlevelsesmedium for mange fytopatogene bakterier.
De fytoplasmaer og spiroplasmaer som er obligatoriske parasitære bakterier af ledende væv i planter, kan de ikke leve i et saprofytiske måde . Mellem to afgrøder bevares disse agenser i flerårige og toårige planter eller i vektorinsekter. Ligesom phytovirus kan visse bakterier faktisk transporteres af insekter, der indtager bakterier (mere præcist phytolasmes), bakterierne udvikler sig i insektet, før de kan overføres igen under en ny bid.
Når de er inde i planten, vokser bakterier hurtigt. De producerer adskillige forbindelser: protease enzymer (som hydrolyserer proteiner), pectinaser (som hydrolyserer pektin, en vigtig bestanddel af anlægget væg), amylaser og lipaser (som hydrolyserer stivelse og lipider).
Udviklingen af visse bakterier i det ledende væv forhindrer den normale cirkulation af saften, der forårsager tracheobacteriosis.
Andre bakterier af slægten Agrobacterium udfører genetisk kolonisering, der forårsager celleproliferation og tumorer i planten.
SpredningsfaseRegn spiller en meget effektiv rolle i spredning af bakterier, der findes på bladene eller på jorden. Bakteriel slimhindeudstråling kan tørre ud og blive passeret af vinden. Pollinerende insekter kan overføre bakterier, når de angriber blomster (tilfældet med ildrør i almindelige pæretræer ) Bidende insekter fungerer som vektorer for bakterier, der lever i ledende væv. Det landbrugsmaskiner kan også overføre bakterier omrøring jorden.
Den evolutionære tendens i parasitismestrategier er præget af en progressiv overgang fra en parasitisme med fakultativ svaghed, hvor bakterien er i stand til at angribe en bred vifte af værter, til en obligatorisk parasitisme, bakterien er i tæt relation med visse værter.
Alle disse strategier findes i fytopatogene bakterier, de mest “avancerede” typer af parasitisme involverer omfattende genkendelsesmekanismer mellem bakterierne og værtsplanten.
Genetisk parasitisme
Bakterierne i slægten Agrobacterium udfører genetisk kolonisering. Det integrerer dets plasmid i genomet af de planter, det inficerer. Takket være plasmidgenerne syntetiserer planten to nye molekyler:
Dette hormon forårsager cellemultiplikation, hvilket resulterer i en tumor eller unormal spredning af rødder. Denne proces omdirigeres af mennesker til dannelse af genetisk modificerede planter : Det virulente tumorgen erstattes derefter af et gen af agronomisk interesse, for eksempel Bt- genet , som derefter udtrykkes af planten.
Mens voksende sygdomsresistente sorter er en af de bedste måder at bekæmpe bakterielle plantepatogener på, er det ikke idiotsikker. Disse små skabninger med meget høj tilpasningsevne muterer for at angribe selv de mest resistente sorter. Den tomat bakterielt speckle patogen , Pseudomonas syringae pv. tomat , har allerede demonstreret denne egenskab i marker i Ontario . Race 1 af denne bakterie inficerer sorter, der bærer Pto- genet for pletresistens. I øjeblikket har vi ikke tomatsorter, der er resistente over for bakteriel plet og bakteriekræft. Af de tilgængelige bladsprays er kobberforbindelser de mest effektive til at kontrollere sygdomme, især når de påføres tidligt på sæsonen. Kampens effektivitet afhænger dog af miljøforholdene: jo mere det regner, desto mindre effektiv sprøjtning. Derudover kan overdreven kobbersprøjtning føre til udvikling af kobberresistente patogenpopulationer. Dette er sket i tomatmarkerne i Californien og Florida før.
En anden måde at mindske hyppigheden af sygdommen på er at forhindre, at patogener kommer i kontakt med sunde planter. Dette kræver effektiv jorddesinfektion , god sædskifte og patogenfrit plantemateriale.
Antibiotiske behandlinger er forbudt i de fleste lande af helbredsmæssige årsager (undtagen i visse tilfælde, ildsot i Belgien for eksempel);
Streptomycin, Terramycin, Agrimycin, Kasugamycin
En bakterie, der er harmløs for planten, men som præsenterer stærke antagonismer med en særlig patogen bakterie, kan bevidst introduceres i et plot. For eksempel anvendes Erwinia herbicola mod E. amylovora .
Den internationale organisation for biologisk kontrol definerer denne praksis som brugen af levende organismer til at forhindre eller reducere skader forårsaget af skadedyr og fytopatogene agenser. Denne definition er genstand for diskussion, da der er forskelle på genetisk resistensens sted eller ej i denne kategori.
Biologiske pesticider stammer fra naturlige materialer som planter, dyr, mikroorganismer og visse mineraler. United States Environmental Protection Agency (EPA) klassificerer biopesticider i tre kategorier:
-Mikrobielle pesticider: hvis aktive ingrediens er en mikroorganisme (bakterier, virus, svampe, protozoer osv.)
-Pesticider af planteoprindelse: molekyler produceret af planter, herunder dem produceret af GMO'er.
-biokemiske pesticider, der interfererer med væksten eller reproduktionen af skadedyret
HandlingsformerBeskyttelsen fra et biologisk kontrolmiddel er baseret på flere mekanismer, hvoraf de vigtigste er præsenteret nedenfor. Viden om handlingsmåderne i biologisk kontrol er fragmentarisk, og interaktionerne undersøges ofte in vitro. Forskning i disse mekanismer er ofte baseret på sammenhængen mellem in vitro-produktion af hæmmende faktorer og deres evne til at skade patogenet i planten.
KonkurrenceEt biologisk kontrolmiddel kommer i spil med den patogene organisme, når de spiser den samme forbindelse samtidigt. Midlet skal hurtigt bruge de næringsstoffer, der findes på plantens organer, for at afskære patogenforsyningen eller forhindre installationen af den. Konkurrence kan forekomme, når det biologiske kontrolmiddel reducerer tilgængeligheden af et bestemt stof og dermed begrænser væksten af patogenet. For eksempel kan konkurrence fra jern i alkaliske jordarter være en begrænsende faktor for mikrobiel vækst i disse jordtyper. Vi har også en konkurrence om ilt og rum.
AntibioseAntibiose er sekretionen af antibiotiske stoffer af mikroorganismer, hvilket forårsager uregelmæssigheder i spiring, sporulation eller mycelial vækst i tilfælde af svampe. De producerede antibiotika er et effektivt middel til kontrol, som ikke desto mindre udgør risici, især for udseendet af resistens. I Agrobacterium radiobacter, det biologiske kontrolmiddel mod Agrobacterium tumefaciens, er der set tilfælde af resistens. Denne teknik rejser også spørgsmål om forbrugernes sundhed.
Induktion af modstand i værtenEksempel på Agrobacterium Radiobacter:
Agrobacterium Tumefaciens er en bakterie, der er til stede i jorden, der forårsager udvikling af krongalle. Det var isolerede stammer af Agrobacterium Radiobacter, fordi de har antagonistiske egenskaber over for A.Tumefaciens . I planteskoler blødes rødderne af frugtbuske i en opløsning indeholdende A.Radiobacter. Denne stamme af A.radiobacter er K84, den har plasmiderne pagk434, pNoc, pAgK84. pAgK84 har et gen, der koder for agrocin 84, som spiller den samme rolle som adenin. I A.Tumefaciens hæmmer adenin DNA-syntese, derfor fører det til de patogene bakteriers død. Denne teknik har imidlertid kendt sine grænser, især under overførslen af plasmidet pAgK84, eller de patogene stammer bliver resistente over for bakteriocin.
Vigtigste biologiske kontrolmidlerAntagonister | Målarter | Handelsnavn |
---|---|---|
Agrobacterium Radiobacter
stamme 84 |
Agrobacterium tumefaciens | Galltrol-A
Norbac 84-C Nogall Diegall |
bacillus subtilis | Fusarium, Rhizoctonia, Aspergillus, Phytium, Alternaria ... | HiStick N / T
episk Ledsager Kodiak Rhizo-plus |
Burkholderia cepacia | Rhizoctonia | Nægte
Blå cirkel Undtagelse |
Pseudomonas cepacia | Fusarium, Phytium | Aflyt |
Ralstonia solanacearum | Ralstonia solanacearum | PSSOL |
Streptomyces griseovirides | Fusarium spp, Alternaria, Brassicola, Phomopsis spp, Phytium spp | Mycostop |
Ifølge en international undersøgelse udført i 2012 blandt bakteriologer af tidsskriftet Molecular Plant Pathology , ville de ti vigtigste arter eller slægter af fytopatogene bakterier under hensyntagen til både videnskabelige og økonomiske aspekter være som følger