Virové choroby obilnin

Transkript

1 Virové choroby obilnin Jiban Kumar, Lucie Slavíková, Khushwant Singh, Jana Jarošová, Jana Chrpová, Jan Ripl Výzkumný ústav rostlinné výroby, v. v. i. Drnovská 507/ Praha 6 Ruzyně jiban@vurv.cz Prosinec, 2018

2 Nejdůležitější viry obilnin v ČR Virus zakrslosti pšenice (Wheat dwarf virus-wdv) Virus žluté zakrslosti ječmene (Barley yellow dwarf virus BYDV) Virus čárkovité mozaiky pšenice (Wheat streak mosaic virus WSMV)

3 Výskyt viróz obilnin v ČR Zdravé rostl. 48% Zdravé rostl. 66% 2012 BYDV 1% 2016 WDV 51% BYDV 14% Zdravé rostl. 67% WDV 11% WSMV 6% Směs. Inf. 3% 2013 BYDV 3% WDV 24% zdravé; 56%; 50% WSMV 6% Jaro 2017 BaYMV 1% Zdravé rostl. 82% BYDV; 19%; 17% 2014 BYDV 6% WDV 6% WSMV 5% PODZIM 2017 Zdravé rostl. 60% BYDV; 9,48% WDV; 12,93% WSMV; 2,59% 2015 BYDV 32% WDV 6% WSMV 2% JARO 2018 BYDV; 3% WDV; 14% WSMV; 1% WDV; 35%; 32% WSMV; 1%; 1% zdravé; 71,55% Zdravé 81%

4 Virus zakrslosti pšenice (Wheat dwarf virus-wdv) WDV byl poprvé popsán v 60tých letech v Československu Dr. Vackem WDV má cirkulární ssdna genom o velikosti 5,7 kb, rod Mastervirus, čeleď Geminiviridae WDV genom se skládá ze 4 ORF seskupených do dvou jednotek: ORF kódujících proteiny pro pohyb (movement protein-mp)a obalový protein (capsid protein-cp) a komplementárních ORF:RepA a RepB, kódujících protein odpovědný za replikaci. WDV genom také obsahuje dva mezigenomické regiony: tzv. short-sir a Long-LIR.

5 Virus zakrslosti pšenice (Wheat dwarf virus-wdv) Neinfikovaná rostlina WDV částice WDV infikovaná rostlina Zakrslost pšenice patří mezi nejdůležitější virové choroby v České republice. Významné hospodářské škody způsobuje ve střední a západní Evropě, výskyt byl však zjištěn také v severní Africe a Číně. Původce zakrslosti pšenice, virus zakrslosti pšenice (WDV), napadá některé druhy čeledi lipnicovité Poaceae. Má složitou ekologii, přezimuje v napadených hostitelských rostlinách a ve vegetačním období přenos zcela závisí na aktivitě vektora kříska polního. Hospodářsky významní hostitelé jsou pšenice, ječmen, tritikale a žito, poškozeny mohou být také porosty ovsa. V České republice se vyskytují dva kmeny, pšeničný kmen (WDV W) a ječný kmen (WDV B). Kmeny se geneticky liší, vyvolávají obdobné příznaky, ale mají odlišné hostitelské okruhy. U pšeničného kmene bylo zjištěno více hostitelů. Okruh hostitelských rostlin zahrnuje kromě hospodářských plodin i některé plevelné a planě rostoucí trávy (např. chundelka metlice, sveřep jalový, jílky, lipnice roční). Významnými rezervoáry jsou obilné výdroly i plevelné trávy. Příznaky infekce se projevují v závislosti na vegetačních podmínkách, za příznivých vegetačních podmínek a infekci v raných stádiích vývoje se první zřetelné příznaky projevují po dnech od infekce. Výskyt choroby: pravidelný škodlivý výskyt v polohách do 400 m n. m., ojediněle hospodářsky škodlivé výskyty i ve vyšších polohách.

6 Přenašeč viru zakrslosti pšenice - křísek polní Vektor: křísek polní Psammotettix alienus Nejvyšší populační hustoty dosahuje křísek na obnažené orné půdě s nesouvislým zápojem lipnicovitých rostlin, menší populační hustoty dosahuje na mezích, loukách, trávnících a dalších plochách s travní vegetací. Vyhledává suchá před větrem chráněná stanoviště. Z vajíček nakladených do pletiv čepelí a pochev listů se líhnou malé, cca 1 mm dlouhé nymfy. Vývoj probíhá přes 5 nymfálních instarů, první dospělci se v letech s teplým jarem líhnou na vhodných stanovištích (řídké porosty na jižních svazích) od konce dubna. Křísek polní Psammotettix alienus 5 nymfálních instarů

7 Příznaky WDV U ozimých obilnin se první příznaky objevují zpravidla až na jaře, u raně setých porostů s časnou infekcí lze první příznaky zaznamenat již na podzim. Intenzita projevu příznaků závisí na vývojové fázi rostlin v době infekce, silné příznaky s odumíráním rostlin se vyskytují při infekci do fáze BBCH 30, infekce v pokročilejších růstových fázích mají mírnější průběh, od fáze BBCH 32 mohou být bez příznaků. Hlavním příznakem je u kulturních obilnin zakrslost rostlin způsobená omezením dlouživého růstu. Diagnosticky méně specifické příznaky zahrnují odumírání odnoží a celých rostlin, žloutnutí a červenání listů, deformace listových čepelí, omezené metání a sterilitu napadených rostlin. Ozimá pšenice Sekundární infekce WDV na ozimé pšenice na jaře Podzimní infekce porostu pšenice (ohnisko infekce WDV v porostu) Ozimý ječmen

8 Diagnostika WDV Polní diagnostika je založena na symptomatice a určité zkušenosti hodnotitele. Její využití přichází v úvahu na jaře v době, kdy už jsou příznaky výrazné. Projevy příznaků umožňují zhodnotit závažnost poškození porostu a podrobná prohlídka odhadne rozsah napadení. Polní diagnostika však nemůže jednoznačně určit původce zakrslosti. Laboratorní diagnostika ELISA test - sérologická metoda, kdy je vzorek testován na přítomnost virového proteinu. ELISA test umožňuje rychle zpracovat a otestovat větší množství vzorků. Je vhodná pro testování vzorků rostlin s viditelnými příznaky. PCR (polymerázové řetězové reakce Polymerase Chain Reaction) - testuje vzorek na přítomnost DNA viru. PCR má vysokou citlivost, protože hledaná část DNA je v procesu PCR reakce ve vzorku mnohonásobně namnožena. DAS-ELISA

9 Molekulární metody detekce a kvantifikace WDV /83/ /1 00/10 77/72/7 0 0 SE [X02869] Enkoping-2 [AM491490] Enkoping-1 [AJ311031] CZ6217 BB21 [AM296021] SxA22 [AM296022] SxA23 [AM296023] CZWDV-W CZ1841 CZ6239 CZ7040 WDV-HU-F [AM040733] WDV-HU-B [AM040732] YNKM06-2 [EF536886] YNKM06-4 [EF536885] YNKM06-3 [EF536884] Clad e 1 SxA25 [AM296025] Wheat isolates of WDV PCR-RFLP pro identifikaci kmenů WDV WDV-B (ječmen) WDV-W (pšenice) Real-time qpcr pro kvantifikaci titru WDV YNKM06-1[EF536883] SXYL05-3 [EF536879] HBSJZ06-12 [EF536871] 100/ 84/9 1 GSGG05-1 [EF536859] YNKM07-29 [EU541489] HBSJZ061-1 [EF536870] SXYL05-6 [EF536882] Clad e 2 WDV-B (ječmen) WDV-W (pšenice) / 98/ /1 00/ /79/ 95 92/84/ /1 00/10 0 SXYL05-4 [EF536880] SXYL05-2 [EF536878] SXYL05-5 [EF536881] SXYL05-1 [EF536877] Bg17 [AM989927] H07 [FM210034] CZ11229 CZ6482 Cz19 CZWDW-B [AM296019] 100/100/1 BaW1 [AM411651] 00 BaW2 [AM411652] WDV-Bar-H [AM747816] Sx24 [AM296024] 72/7 McP20 [AM296020] 9 WDV-Bar-TR [AJ783960] CZ11105 CZ8100 Clad e 3 Clad e 4 Barley isolates of WDV WDV-B (ječmen) WDV-W (pšenice) Restrikční profil izolátů pšenice a ječmene z ČR. PCR produkty (802 bp) jednotlivých izolátů byly štěpeny pomocí restrikční endonukleázy Xho I (A), Ban I (B), a Alu I (C) Řádek 1-7: izoláty WDV z ječného kmene, řádek 8-18: izoláty WDV z pšeničného kmene. Wheat strain of WDV Barley strain of WDV Genetická diverzita WDV: Rozdíl v genomu ječného a pšeničného kmene je 15 %.

10 KONCENTRACE WDV Rezistence rostlin vůči WDV Není znám žádný zdroj rezistence obilnin vůči WDV Hodnocení rezistence pomocí qpcr. Analýzy titru WDV u rezistentní odrůdy Svitava v porovnání s náchylnou odrůdou Ludwiq. U odrůd pšenice Svitava, Banquet, Bohemia a Astella byla zjištěna dobrá úroveň rezistence vůči WDV Vysoká úroveň rezistence byla identifikována u čínských odrůd - Fengyou 3 a Xiaoyan 166, stejně jako u odrůd Svitavy a Banquet VEGETAČNÍ DOBY Ludwig Svitava Svitava Ludwig

11 Možnosti ochrany ochrana obilnin vyžaduje využití souboru ochranných opatření zahrnující přímé a nepřímé metody ochrany, které snižují množství virového inokula v agrocenózách a snižování populační hustoty kříska polního v nově založených porostech obilnin. Pozdní termín setí snižuje intenzitu napadení porostů. Přerušení zeleného mostu s důrazem na včasnou likvidaci obilných výdrolů. Po sklizni obilnin je vhodné provedení včasné podmítky k vytvoření vhodných podmínek pro hromadné vzejití obilek a poté výdrol likvidovat orbou nebo časným ošetřením pozemku neselektivním herbicidem. Pěstování odrůd nesoucích rezistenci k viru (například odrůda Bohemia). Chemická ochrana proti křísku polnímu. Použití insekticidně mořeného osiva není v souvislosti se zákazem použití insekticidů na bázi neonikotinoidů nyní dostupné. Podzimní období: foliární aplikace insekticidů se provádí podle zjištěné populační hustoty vektorů v nově založených porostech ozimů. Výběr přípravků se řídí aktuálním počasím v době aplikace. Při vyšších teplotách vzduchu účinkují dobře organofosfáty, za nižších teplot je výhodné použití pyrethroidů. Jarní období: ošetření ozimů proti křísku polnímu se provádí v době líhnutí nymf u porostů s nedostatečně účinnou podzimní ochranou s cílem omezit rozšiřování sekundární infekce v porostu. Pro predikci výskytu WDV a doporučení k regulaci přenašeče kříska polního lze využit software Předpověď rizika výskytu virové zakrslosti pšenice (WDV) dostupné na

12 Software pro predikci výskytu WDV Tato aplikace slouží k vyhodnocení rizika výskytu zakrslosti pšenice (WDV) v porostech ozimů na podzim i v jarním období. Pro vyhodnocení celkového rizika výskytu viróz v ozimech v podzimním období je nutno použít i aplikaci pro vyhodnocení rizika výskytu viru žluté zakrslosti ječmene (BYDV). Výsledné vyhodnocení rizika a doporučení jsou pouze orientační, vztažené na průměrný porost. Nutno zohlednit míru intenzity pěstování, lokalitu, strukturu pěstovaných plodin, agrotechniku, intenzitu ochrany a další faktory. Funkčnost modelu v dané lokalitě je třeba ověřit víceletým sledováním nebo porovnáním dat z předchozích let. V oblastech se škodlivým výskytem WDV je třeba provádět preventivní opatření likvidovat zdroj infekce, výdrol. Snížení nákladů na ochranu a míry napadení lze dosáhnout zasetím souvratí o 1-2 týdny dříve nemořeným osivem + insekticidním ošetřením po vzejití rostlin nebo insekticidně mořeným osivem. Při nižším tlaku není třeba ošetřovat zbylou část pozemku. Autoři aplikace nenesou žádnou právní zodpovědnost za chybné využití aplikace.

13 Současné publikace výzkumu WDV ve VÚRV

14 Virus žluté zakrslosti ječmene Barley yellow dwarf virus-bydv BYDV přestavuje skupinu příbuzných virových patogenů s jednovláknitým RNA genomem virů rodu Luteovirus, Polerovirus a nezařazených virů čeledi Luteoviridae. Luteovirus: BYDV-PAV, BYDV-PAS, BYDV-MAV, BYDV-Kerll Polerovirus : CYDV-RPV, CYDV-RPS, MYDV-RMV nezařazení: BYDV-SGV a BYDV-GPV BYDV genom (5.7 kb) se skládá z části tzv. ORFs: ORF1 a ORF 2 jsou potřebné pro replikaci virové RNA a kódují replikační protein a protein RdRp, ORF3 kóduje virový obalový protein, ORF5 kóduje C-terminál obalového proteinu potřebného pro přenos viru mšicemi, ORF4 kóduje pohyb viru z buňky do buňky a systémové infekce a ORF6 je tzv. cap-independent translation element. 5 ORF1 ORF3 ORF5 3 ORF2 ORF4 ORF6

15 Přenašeči BYDV - mšice Viry jsou přenášeny mšicemi žijícími na čeledi Poaceae - lipnicovité s různým stupněm specifičnosti přenosu. Přes 25 druhů mšic je známo jako přenašečů těchto virů; které se přenáší persistentně. Efektivnost přenosu je závislá na kombinaci mnoha faktorů: hostitelských rostlin, podmínek prostředí, abundanci vektorů a povrchové struktury virionu. Virus se nepřenáší vajíčky. Nymfy a dospělé mšice se stávají vironosnými při akvizičním sání na zdroji infekce již po minutách. Cirkulační proces perzistentního viru přes zažívací trakt trvá cca hodin, v přenašečích je virus stálý minimálně 120 hodin. Přenos probíhá při teplotách nad 12 C z důvodu vyšší letové aktivity mšic. Nejčastějším a nejrozšířenějším vektorem BYDV je celosvětově mšice střemchová. Nejvýznamnějšími přenašeči BYDV v ČR jsou: mšice střemchová- Rhopalosiphum padi kyjatka osenní - Sitobion avenae kyjatka travní - Metopolophium dirhodum mšice obilná - Schizaphis graminum mšice kukuřičná - Rhopalosiphum maidis M.d. N.d. R.m. R.p. S.a. 6% 10% 5% 53% 26% Rhopalosiphum padi Sitobion avenae Metopolophium dirhodum

16 Příznaky BYDV Symptomy: typickými symptomy napadení jsou zlatožluté až oranžové zbarvení listů a retardace růstu. Žloutnutí postupuje od špiček a okrajů listů a postupně postihuje celou listovou čepel. Žloutnutí většinou začíná 7-20 dnů po infekci a může mu předcházet tvorba vodnatých skvrn na listech. Zakrslost doprovází také deformace listů a listových čepelí (u ovsa se listy stáčí do ruliček), redukce nadzemní i podzemní biomasy, poruchy metání, sterilita kvítků, redukce počtu klásků a tvorba zadinového zrna. V dalším stádiu choroby se může objevovat nekróza cévních svazků a redukce kořenového systému. Napadené rostliny často nevymetají nebo nevytváří semena. BYDV ječmene BYDV pšenice

17 Polní diagnostika Laboratorní diagnostika Diagnostika BYDV je nutná určitá zkušenost hodnotitele, neumožňuje však bezpečně zjistit příčinný virus. Její aplikovatelnost je možná v době, kdy se na rostlinách projevují příznaky, což je u ozimů v průběhu dubna a května. Projevy příznaků umožňují zhodnotit závažnost poškození porostu v celé jeho ploše i se snadným vyhledáváním případných ohnisek napadení. Především u pšenice, ale i u ječmene nebo ovsa lze symptomy BYDV lehce zaměnit se symptomy WDV přenášeného křískem polním. DAS-ELISA: jedná se o sérologickou metodu, kdy je vzorek testován na přítomnost virového proteinu. ELISA test umožňuje zpracovat a otestovat větší množství vzorků. V případě časné infekce nemusí být metoda ELISA spolehlivá, protože se obsah viru může pohybovat pod detekovatelnou hranicí. RT-PCR: Reverzní transkripce-polymerázová řetězová reakce, jedná se o metodu detekce virové RNA na základě přepisu RNA na cdna a následně amplifikaci známých úseku genomu. RT-PCR-RFLP: jedná se o štěpení amplifikovaného úseku DNA pomocí restrikčního enzymu pro specifickou identifikaci viru či kmenů viru. RT-qPCR: jedná se o kvantifikaci titru viru, kde je možné vedle detekce viru stanovení koncentrace viru v daném vzorku. DAS-ELISA

18 Molekulární metody detekce a kvantifikace BYDV RT-PCR-RFLP pro identifikaci kmenů BYDV Fragmenty vzniklé RFLP amplikonů PCR za použití restrikční endonukleázy HpaII. Vzorky 1-15 jsou infikovány kmenem PAS; vzorky jsou infikovány kmenem PAV; a vzorky jsou infikovány kmenem MAV. Real-time RT-qPCR pro kvantifikaci titru BYDV s využitím referenčních genů pro normalizaci kvantitativní analýzy titru viru

19 Rezistence obilnin vůči BYDV Ječmen U ječmene jsou známy rezistentní geny Ryd1, Ryd2 (Yd2) a Ryd3. Největší význam má pro rezistenci gen Yd2. Kombinace genů Yd2 a Yd3 přináší dobrý výsledek. Pšenice Tři geny Bdv1, Bdv2 a Bdv3 byly identifikovány jako dobré zdroje rezistence u pšenice. Avšak introdukce těchto genů do komerčních odrůd doposud zůstává neefektivní. V současné době jsou dostupné molekulární markery pro detekci genu Yd2, což usnadňuje detekci nositelů tohoto genu i šlechtění. Geny Bdv1, Bdv2 v našich podmínkách nezajišťují účinnou ochranu, takže je nezbytné vyhledávání dalších zdrojů nesoucích efektivní geny rezistence.

20 Polní pokusy: rezistence obilnin vůči BYDV

21 Odolnost odrůd ječmene ozimého ke žluté zakrslosti ječmene v pokusech s umělou infekcí Hodnocení rezistence ke žluté zakrslosti ječmene u souboru odrůd ječmene ozimého ( ) Registrované SH-BYDV (0-9, 0 Redukce HTZ-R HZK-R Přítomnost genu odrůdy bez příznaků) výšky % % % rezistence k BYDV Antonella 9,0 100,0 100,0 100,0 Conny 7,3 54,3 100,0 100,0 Hobitt 7,8 56,5 1,1 45,2 Johanna 9,0 100,0 100,0 100,0 Jutta 7,5 38,0 0,2 45,9 KWS Ariane 7,5 44,4 100,0 100,0 KWS Glacier 7,3 47,4 15,6 39,9 Lancelot 8,0 54,8 20,5 58,3 Leopard 7,0 44,4 17,6 46,6 Lester 8,8 72,7 100,0 100,0 Paso 8,8 72,0 100,0 100,0 Saturn 9,0 100,0 100,0 100,0 Tamina 7,8 56,8 64,1 83,2 Travira 4,0 16,7 15,5 30,5 Yd2 Wootan 7,8 57,9 10,8 59,7 Kontroly a dlouhodobě zkoušené odrůdy Wysor rezistentní kontrola 3,0 14,6 6,3 16,6 Yd2 WBON ,5 35,7 4,1 9,5 Yd2 Doria 5,3 50,0 13,2 27,9 Yd2 Sigra 5,8 39,1 17,0 26,1 Perry 6,0 47,6 18,6 59,5 Luran 8,0 63,6 68,9 92,7 Graciosa náchylná kontrola 9,0 100,0 100,0 100,0 Neinfikovaná kontrola Saturn, Tamina, Wootan

22 Odolnost odrůd pšenice ozimé ke žluté zakrslosti ječmene v pokusech s umělou infekcí Odrůda SH-BYDV (0-9, 0 bez příznaků) Redukce Redukce Redukce výšky HTZ HZK (%) (%) (%) SG-S ,3 37,5 26,2 50,0 PSR ,0 13,6 1,7 0,0 Vlada 6,0 35,0 7,7 50,2 Sparta 5,5 37,5 10,0 18,9 Annie 6,0 32,5 11,3 40,3 Artist 5,8 28,9 0,0 47,3 Athlon 5,8 34,2 4,3 17,6 Avenue 7,5 25,0 14,7 47,4 Balitus 6,0 36,1 15,7 56,4 Bernstein 5,8 21,4 19,0 50,6 Bonanza 5,5 30,6 9,2 46,2 Faunus 6,0 40,0 18,9 57,9 Florus 6,0 32,5 11,9 49,9 Frisky 6,0 33,3 12,2 51,4 Futurum 6,0 31,3 8,0 35,4 Genius 6,0 28,9 0,2 34,8 Gordian 7,0 35,3 17,4 52,4 Grizzly 6,3 35,0 12,5 36,6 Julie 6,0 43,2 8,9 33,5 Nordika 6,0 35,0 13,9 26,5 Pankratz 5,8 38,1 1,4 37,0 Partner 5,8 37,5 2,8 48,8 Replik 6,5 25,0 12,7 14,0 Rumor 6,0 35,7 9,3 36,0 Sailor 6,0 40,9 17,7 44,9 RGT Matahari 6,0 38,1 4,3 33,2 Tilman 6,3 35,0 14,8 41,0 Tobak 6,0 33,3 16,6 52,4 Tosca 5,5 32,5 3,7 28,0 Tilman Tobak Tosca SG-S PSR 3628 Vlada Sparta průměr 5,9 33,2 10,6 39,3

23 Rezistence obilnin vůči BYDV Genotypy pšenice Genotypy ječmene Hodnocení koncentrace BYDV PAV a PAS genotypů pšenice a ječmene pomocí real-time RT-qPCR. Analýza titru viru u jednotlivých odrůd po infekci BYDV kmeny PAV a PAS.

24 Rezistence obilnin vůči BYDV Vysoká úroveň rezistence byla Ječmen identifikována u odrůd a linií Pšenice U pšenice ozimé nejsou mezi obsahující gen Yd2: linie ozimého komerčně využívanými odrůdami ječmene Wbon116, Wbon123 a velké rozdíly v úrovni rezistence, odrůdy Wysor, Doria, rezistence je vůči oběma kmenům BYDV PAV i poškození není tak velké jako u ječmene. PAS. Dalšími dostupnými rezistentními odrůdami ječmene ozimého s genem Yd2 jsou Travira a Novira U odrůdy pšenice ozimá: Elan, Matylda, Brokat, Fakir, Fabius, a Athlon a byla zaznamenána výnosová tolerance

25 Možnosti ochrany vůči BYDV Volba odrůd s vyšším stupněm odolnosti k BYDV: ječmen ozimý odrůdy s genem Yd2 - Travira, Novira, vyšší stupěň rezistence vykazovala i odrůda Yatzi; pšenice ozimá výnosová tolerance - Elan, Matylda, Brokat, Fakir, Fabius, Athlon, pšenice jarní výnosová tolerance Alondra. Likvidace zdrojů infekce: Likvidace výdrolu obilnin před vzcházením ozimů (mechanicky, chemicky) - důležité především u minimalizačních technologií. Přerušení tzv. zeleného pásu - významným zdrojem infekce je kukuřice, která je hostitelem mšic. Výskyty viróz v ozimé pšenici nebo v ozimém ječmeni sousedícími s kukuřičnými poli bývají velmi časté a silné. Navíc kukuřice sklízená na zrno je z tohoto hlediska vážnou hrozbou i pro pšenice seté v agrotechnickém termínu nebo i později. Termín setí může být významným faktorem. Jako jedno z opatření v ochraně proti virovým chorobám je doporučován pozdnější termín setí, kdy přenašečů virových chorob ubývá. Použití insekticidně mořeného osiva není v souvislosti se zákazem použití insekticidů na bázi neonikotinoidů nyní dostupné. Foliární aplikace insekticidů se provádí podle zjištěné populační hustoty vektorů v porostech. Pro předpověď možného rizika výskytu BYDV a regulaci přenášečů mšic lze využit ve VÚRV vypracovaný software: Predikce rizika výskytu viru žluté zakrslosti ječmene (BYDV)

26 Software pro predikci výskytu BYDV Tato aplikace slouží k vyhodnocení rizika výskytu BYDV v ozimých porostech. Pro vyhodnocení celkového rizika výskytu viróz v podzimních porostech je nutno použít i aplikaci pro vyhodnocení rizika výskytu viru zakrslosti pšenice (WDV). Aplikaci nelze využít k vyhodnocení rizika jindy než v podzimních měsících. Při setí jařin není riziko škodlivého výskytu BYDV vysoké, proto je dostačující vyhodnotit riziko výskytu viru zakrslosti pšenice (WDV). Doporučujeme sledovat výskyt obilných mšic na pozemku i v přilehlých oblastech v celém průběhu roku, nicméně pro použití aplikace to není bezpodmínečně nutné. Pro vyhodnocení podzimního výskytu mšic ve vzcházejícím porostu je nutno monitorovat mšice nejen v samotném porostu, ale především ve všech ostatních rizikových porostech v okolí (výdrol, plané a plevelné trávy, porosty nesklizené kukuřice). Výskyt vyšší než ojedinělý znamená zaznamenání více než velmi malého množství (cca 5 kusů) obilných mšic během jednoho sledování. Při odpovědi na dotaz vyhodnocující výskyt viróz v předchozích letech na pozemku není nutné odlišovat jednotlivé virózy od sebe. Výsledné vyhodnocení rizika je pouze doporučení, autoři aplikace nenesou žádnou právní zodpovědnost za chybné využití aplikace.

27 Současné publikace výzkumu BYDV ve VÚRV

28 Virus čárkovité mozaiky pšenice (Wheat streak mosaic virus-wsmv) Virus čárkovité mozaiky pšenice je zástupcem rodu Tritimovirus z čeledi Potyviridae Genom WSMV tvoří jednovláknová RNA o délce 9,339 až 9,384 nukleotidů (nt) a má jeden čtecí rámec, který je přepsán do velkého polyproteinu. Tento polyprotein se skládá z deseti proteinů: P1, HC-Pro, P3, 6K1, CI, 6K2, NIa (VPg a Pro), NIb a CP. Přenašečem WSMV je roztoč Aceria tosichella, který využívá jako hostitele celou řadu druhů z čeledi Poaceae - Trávovité. Genom viru čárkovité mozaiky pšenice

29 Virus čárkovité mozaiky pšenice (Wheat streak mosaic virus-wsmv) Na území České republiky byl výskyt WSMV poprvé zaznamenán v 80tých letech minulého století. V posledních letech dochází k dalším, četnějším a častějším nálezům této choroby, včetně plošných výskytů v některých porostech pšenice různě na území České republiky. V důsledku zasychání praporcového listu dochází k vysokým výnosovým ztrátám. Zrno pšenice napadené WSMV má vyšší obsah bílkovin, ale nižší schopnost mouky vázat vodu, což jí z hlediska potravinářského využití značně znehodnocuje. Okruh hostitelských rostlin zahrnuje téměř 90 druhů rostlin čeledi trávovitých Poaceae. Toto široké spektrum hostitelů zahrnuje jak kulturní plodiny jako je pšenice, oves, ječmen, kukuřice a proso, ale také celou řady planě rostoucích i plevelných trav, například sveřepy, jílky, lipnice a ovsík vyvýšený. Významný je i rezervoár v podobě pýru plazivého, který je jako jeden z mála vytrvalým plevelem. Teplotně vyrovnaná léta, s mírnějším průběhem teplot a odpovídajícími dešťovými srážkami, zkrátka podmínky svědčící rychlému růstu trav, prospívají také roztoči Aceria tosichella a tudíž i nahromadění viru v porostu pšenice. Hostitelské druhy Agrostis capillaris Alopecurus pratensis Anthoxanthum odoratum Arrhenatherum elatius Austrostipa compressa Aegilops cylindrica Český název Psineček obecný Psárka luční Tomka vonná Ovsík vyvýšený nemá český název Mnohoštět válcovitý Avena barbata Oves vousatý Avena fatua Oves hluchý Avena sativa Oves setý Avena strigosa Oves hřebílkatý Avena sterilis Oves jalový Briza maxima Třeslice větší Bromus diandrus Great brome Bromus rigidus Sveřep tuhý Bromus arvenis Sveřep rolní Bromus secalinus Sveřep stoklasa B. tectorum Sveřep střešní Bromus japonicus Sveřep japonský Cynodon dactylon Troskut prstnatý Cenchrus longispinus nemá český název Cenchrus pauciflours nemá český název Digitaria sanguinalis Rosička krvavá Echinochloa crus-galli Ježatka kuří noha Echinochloa colonum nemá český název Elymus repens Pýr plazivý Eragrostis cilianensis nemá český název Eragrostis curvula nemá český název Eriochloa acuminata nemá český název Hostitelské druhy Eriochloa contracta Eleusine indica Eleusine tristachya Elymus canadensis Holcus lanatus Holcus mollis Hordeum leporinum Hordeum vulgare Lagurus ovatus Lolium mitiflorum Lagurus ovatus Panicum dichotomiflorum Panicum capillare Panicum millaceum Pennisetum glaucum Phalaris aquatica Phleum pratense Poa pratensis Secale cereale Setaria verticellata Setaria viridis Setaria italica Sorghum bicolor Tragus australianus Triticum aestivum Zea mays Český název nemá český název Kalužnice indická nemá český název Pýrovník kanadský Medyněk vlnatý Medyněk měkký Ječmen myší Ječmen setý Zaječí ocásek vejčitý Jílek mnohokvětý Zaječí ocásek vejčitý nemá český název Proso vláskovité Proso seté pravé nemá český název chrastice Bojínek luční Lipnice luční Žito trsnaté Bér přeslenitý Bér zelený Bér italský mohárový Čirok dvoubarevný nemá český název Pšenice setá Kukuřice setá

30 Příznaky WSMV Prvotní příznaky napadení WSMV se projevují na jaře po oteplení. Na listech se vytváří nepatrné, avšak velmi četné čárky rovnoběžné s žilnatinou. Tato místa vykazují úbytek chlorofylu, mohou být širší a tvořit souvislejší pruhy. V důsledku chlorotických skvrn dochází k následnému snížení kapacity fotosyntézy rostlin. Při masivní infekci vznikají velké chlorotické plochy, které nakonec způsobují nekrózy pletiv a úhyn celé rostliny.

31 Přenašeče WSMV: vlnovník - Aceria tosichella Roztoč je velký 0,1 až 0,3 mm, má bílé zbarvení a doutníkový tvar těla. A. tosichella není okřídlený, má dva páry nohou blízko hlavy. Na nová stanoviště se šíří vzdušnými proudy. Životní cyklus se skládá z vajíčka, dvou instarů nymfy a dospělce. Pro expanzi této choroby jsou nebezpečná dlouhá období teplého léta s teplotami kolem 25 C. Roztoči mohou přímo poškodit mladé rostliny nebo ovlivnit jejich růst, což způsobuje, že listy zůstávají stočené. Roztoči ve stočených listech přežívají i několik měsíců a dokonce mohou přežívat také v listových pochvách a plevách. V chladnějších podmínkách mohou roztoči přežít až dva týdny zcela bez potravy. Pozorovat a nalézt tohoto roztoče v porostu, vzhledem k jeho velikosti, není možné. Je možné ho vidět pouze pomocí mikroskopu.

32 Polní diagnostika Laboratorní diagnostika Diagnostika WSMV Příznaky napadení je možné určit na základě symptomů. Je však nutná určitá zkušenost s určováním tohoto viru. Může dojit k záměnám s příznaky virové zakrslosti pšenice či virové žluté zakrslosti ječmene nebo výživovou nedostatečností. DAS-ELISA: jedná se o sérologickou metodu, kdy je vzorek testován na přítomnost virového proteinu. ELISA test umožňuje zpracovat a otestovat větší množství vzorků. V případě časné infekce nemusí být metoda ELISA spolehlivá, protože se obsah viru může pohybovat pod detekovatelnou hranicí. RT-PCR: Reverzní transkripce-polymerázová řetězová reakce, jedná o metodu detekce virové RNA na základě přepisu RNA na cdna a následně amplifikaci známých úseků genomu. RT-PCR-RFLP: jedná o štěpení amplifikovaného úseku DNA pomocí restrikčního enzymu pro specifikou identifikaci viru či kmenů viru. RT-qPCR: jedná se o kvantifikaci titru viru, kde je možné vedle detekce viru stanovení koncentrace viru v daném vzorku. RT-PCR RT-PCR-RFLP RT-qPCR

33 Genetická diverzita WSMV Izoláty WSMV jsou rozdělení do 3 skupin na základě analýzy sekvence genomů: Skupina A, B a D. Skupina A: Mexico (El-Batan) Skupina B: izoláty z Evropy, Ruska a Turecka Skupina D: ze severní a jižní Ameriky, Austrálie, Kanady a Turecka. Skupina D je dále rozdělena do 4 podskupin: D1: Americké, pacifické ze severozápadu (American Pacific Northwest (APNW) D2: z Kansasu a Kolorada D3: z Kansasu, Kentucky, Ohia a Missouri D4: z Kansasu a Nebrasky (včetně izolátu Sydney 81) Rekombinace mezi skupinami WSMV je velmi obvyklá a vyskytuje se u 3 konce genomu: Izoláty skupiny A se rekombinují s izoláty skupiny B. Izoláty skupiny B (z Evropy/Asie) se rekombinují pouze mezi sebou obdobně jako izoláty skupiny D.

34 Rezistence Doposud byly identifikovány 3 geny rezistence vůči WSMV: Wsm1, Wsm2 a Wsm3. Tyto rezistentní geny byly introdukovány do šlechtěných linií pšenice. Nicméně, Wsm1 a Wsm2 jsou velmi citlivé na průběh teploty. Pouze gen Wsm3 se ukázal být účinný při nárůstu teplot. Nejpoužívanější gen rezistence, Wsm2, byl úspěšně zaveden v několika odrůdách pšenice: u odrůd RonL, Snowmass, Clara CL a Oakley CL. Všechny uvedené odrůdy pochází z Ameriky. V Evropě ani v České republice nejsou známy odrůdy pšenice ani jiných druhů obilnin odolné vůči WSMV. Wsm1 Wsm1 is associated with chromosome 4D of wheat Wsm1 led to the release of the winter wheat cultivar Mace Wsm2 Wsm2 is associated with chromosome arm 3BS Wsm2 has led to the release of several cultivars of wheat, including RonL, Snowmass, Clara CL, Oakley CL Wsm3 Wsm3, has recently been identified and has been proven to be effective at higher temperatures than Wsm1 and Wsm2 Wsm3 is not yet available in any commercial wheat cultivars

35 Rezistence: Hodnocení úrovně rezistence odrůd pšenice na základě analýzy titru WSMV pomocí real-time RT-qPCR K o n c e n t r a c e v i r u Odrůda tritikale Odrůdy pšenice

36 Možnosti ochrany proti WSMV Ochrana zejména ozimých obilnin spočívá především ve správných agrotechnických postupech, které minimalizují aktivitu přenašečů a také počet infikovaných rostlin. Pěstování odolných odrůd je opatření, které může zamezit výnosovým ztrátám, v ČR (a ani v celé Evropě) však není známa úroveň rezistence registrovaných odrůd pšenice či ječmene vůči tomuto viru. Agrotechnická opatření zahrnují: Setí v pozdních termínech, zejména v oblastech s vysokým infekčním tlakem viróz Likvidaci výdrolu v okolí pole nejméně 10 dní před setím ozimů pro zamezení aktivity přenašečů Regulaci trávovitých plevelů v obilninách (jsou to hostitelé viru i roztoče) Omezení minimalizačních technologií při pěstovaní obilnin v oblastech s častějším výskytem virů

37 Současné publikace výzkumu WSMV ve VÚRV

38 Další virové choroby obilnin Dalšími významnými virovými patogeny působícími obdobné onemocnění na obilninách jsou mozaikové komplexy z rodu Bymovirus: Virus mírné mozaiky ječmene (Barley mild mosaic virus -BaMMV) Virus žluté mozaiky ječmene (Barley yellow mosaic virus -BaYMV). Výskyt virů mozaikového komplexu nebyl doposud v ČR zaznamenán, ale je obvyklý v okolních zemích jako Německo, Rakousko, Maďarsko a v dalších evropských státech, kde způsobuje velké výnosové ztráty Viry mozaikových komplexů přenáší půdní organismus z čeledi Plasmodiophoraceae, Polymyxa graminis. Typické cystosory P. graminis v kořenech ozimého ječmene Florian

39 Virové choroby na kukuřici BYDV MDMV SCMV Virus žluté zakrslosti ječmene. Přenos: kyjatka osenní, mšice střemchová, kyjatka travní Výnosové ztráty: 20-45% Virus zakrslé mozaiky kukuřice. Přenos: mšice kukuřičná, mšice střemchová, mšice broskvoňová, kyjatka travní. Výnosové ztráty: 30% Virus mozaiky cukrové třtiny Přenos: mšice kukuřičná, mšice střemchová, mšice broskvoňová, kyjatka osenní. Výnosové ztráty: 5-65%

40 Ing. Jiban Kumar, Ph.D. Výzkumný ústav rostlinné výroby, v. v. i. Drnovská 507/ Praha 6 Ruzyně jiban@vurv.cz Tato prezentace je výsledkem projektu: QJ : Integrovaná ochrana obilnin proti patogenům, plevelům a škůdcům pro udržitelné produkce potravin, krmiv a surovin Prosinec, 2018