MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

Transkript

1 MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BRNO 2007 LUCIE PRIELOŽNÁ 1

2 Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav agrochemie, půdoznalství, mikrobiologie a výživy rostlin Vzájemné vztahy mezi fytopatogenními mikroorganismy a rostlinami Bakalářská práce Vedoucí práce: prof. RNDr. Marta Tesařová, CSc. Vypracovala: Lucie Prieložná Brno

3 PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Vzájemné vztahy mezi fytopatogenními mikroorganismy a rostlinami vypracoval(a) samostatně a použil(a) jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana AF MZLU v Brně. dne. podpis 3

4 Poděkování Dovoluji si tímto upřímně poděkovat vedoucí bakalářské práce prof. RNDr. Martě Tesařové, CSc. za cenné rady, odborné vedení a vždy ochotnou pomoc, jež mi při řešení této práce vždy ochotně poskytovala. 4

5 ANNOTATION Interactions between plant pathogens and plants Pathogens attack plants because during their evolutionary development they have acquired the ability to live off the substance manufactured by the host plants, and some of the pathogens depend on these substance for survival. Many substance are contained in the protoplast of the plant cells, however, and if pathogens are to gain access to them, they must first penetrate the outer barries formed by the cuticle and/or cell walls. As result of successful attack by a pathogen the plant becomes a host plant for that pathogen. During the process of colonization the pathogen withdraws nutrients from its host plant and lives and multiplies at its expense. This leads to biochemical changes within the plant that result in more or less conspicuous disease symptoms which reduce the vitality of the plant and, with time, may finally end in the death of plant parts or even the whole plant. The plant variety must be susceptible to the particular race of the pathogen, in which case that race of the pathogen is said to be virulent on the variety of the host plant. Most plants are not normally colonized and parasitized by most pathogens. They are non- host plants for these pathogens. The reasons why plants are non-hosts may differ in detail, but in general the term designates a situation where the pathogen is unable to surmount barries that present colonization of the plant. These various barries comprise the basic resistence or basic incompatibility of the plant. Key words: phytopathogenic, interactions, agricultural crops, bacteria, mildew. 5

6 ABSTRAKT Vztahy mezi fytopatogenními mikroorganismy a rostlinami Patogeny napadají rostliny, protože během jejich evolučního vývoje získaly schopnost žít mimo hmotu produkovanou hostitelskou rostlinou, avšak na těchto substancích závisí jejich přežití. Mnoho těchto substancí je obsaženo v protoplastu rostlinných buněk. Patogen musí nejprve proniknout dovnitř a překonat bariéry tvořené kutikulou a buněčnou stěnou. Rostlina reagující na přítomnost a aktivitu patogena, produkuje struktury a chemické látky, které překážejí patogenu v jeho existenci v rostlině. Následkem úspěšného útoku patogena se rostlina stává hostitelskou a nastává mezi nimi vztah kompatibility. Tento výraz zahrnuje všechny fyziologické a biochemické podmínky pro kolonizaci konkrétní rostliny konkrétním patogenem. Během procesu kolonizace patogen odebírá své hostitelské rostlině živiny a žije a rozmnožuje se na její účet, což časem vede až ke zničení a odumření celých rostlin. Většina rostlin není kolonizována velkým počtem různých patogenů. Pro tyto patogeny jsou to tzv. nehostitelské rostliny. Nehostitelské rostliny mají imunitu vůči útokům patogena. Důvodem proč jsou tyto rostliny nehostitelské je neschopnost patogena překonat ochranné bariéry (např. základní rezistence nebo inkompatibilita). Klíčová slova: fytopatogenní, interakce, zemědělské plodiny, bakterie, plísně. 6

7 OBSAH: 1. ÚVOD LITERÁRNÍ PŘEHLED Vymezení pojmů Interakce mikroorganismů s rostlinami Patogenita Kompatibilita a infektibilita Odolnost Náchylnost, imunita a afinita Agresivita Virulence Hlavní faktory virulence Hostitelské rostliny Inokulum Molekulární základ vztahu mezi patogeny a (ne)hostiteli Choroba Vznik choroby Infekční cyklus Bakteriální a houbové patogeny Přehled fylosférních a rhizosférních fytopatogenů Fylosférní mikroorganismy Rhizosférní mikroorganismy Prokaryota, Bakterie Obecná charakteristika Výživa a metabolismus Rozmnožování Vliv vnějšího prostředí Termíny vztahující se na fytopatogenní prokaryota Přehled fytopatogenních prokaryot Eukaryota, Houby Obecná charakteristika Výživa Rozmnožování Přenos a šíření houbových patogenů Výskyt a význam Vliv vnějších faktorů na růst hub Systém Přehled fytopatogenních eukaryot Experimentální část Materiál a metody Výsledky a diskuze Závěr Seznam použité literatury

8 1. ÚVOD Vztahy mezi rostlinami a fytopatogenními mikroorganismy jsou velmi složité. Studie těchto procesů zahrnují dvě hlavní otázky: co je fyziologickou a biochemickou podstatou těchto vztahů a jak jsou vzájemné vztahy geneticky podmíněny? Jak se chovají rostliny a fytopatogenní mikroorganismy, když se dostanou do kontaktu? Rostliny obvykle odmítají útok fytopatogenních mikroorganismů. Většina rostlin není kolonizována velkým počtem různých patogenů. Pro tyto patogeny jsou to tzv. nehostitelské rostliny, které mají imunitu vůči útokům určitého patogena. Důvodem proč jsou tyto rostliny nehostitelské je neschopnost patogena překonat ochranné bariéry rostlin (např. základní rezistence nebo inkompatibilita). Následkem úspěšného útoku patogena se rostlina stává hostitelskou a nastává mezi nimi vztah kompatibility. Tento výraz zahrnuje všechny fyziologické a biochemické podmínky pro kolonizaci konkrétní rostliny konkrétním patogenem. Během procesu kolonizace patogen odebírá své hostitelské rostlině živiny, žije a rozmnožuje se na její účet. To vede k biochemickým změnám v rostlině, což má většinou za následek vznik onemocnění a dobře viditelné symptomy jako je žloutnutí listů, uvadání, nekrózy a deformace, které snižují životaschopnost rostlin a časem vedou až ke zničení a odumření celých rostlin. Cílem práce bylo definovat a shromáždit nejnovější poznatky týkající se vzájemných interakcí mezi nejrozšířenějšími fytopatogenními organismy a prakticky významnými druhy rostlin. 8

9 2. LITERÁRNÍ PŘEHLED 2.1 Vymezení pojmů Fytopatogenní mikroorganismy a napadenou rostlinu lze charakterizovat následovně: Rostlinolékařská bakteriologie Rostlinolékařská bakteriologie je odvětví fytopatologie zabývající se chorobami rostlin způsobovanými prokaryotickými organizmy. Shrnuje poznatky o patogenech (jejich taxonomii, morfologii, fyziologii, biochemii a genetice), vzájemných vztazích mezi patogeny a hostitelskými rostlinami (o patogenezi, rezistenci, epidemiologii) i metodách diagnózy bakteriálních chorob a možnostech ochrany proti nim (Kůdela, 1998). Rostlinolékařská mykologie Mykologie je vědní obor, který se zabývá houbami. Vědecký název se vytvořil na základě starého řeckého názvu žampiónu mykos (Garibovová et al., 1981). Rhizosféra Masivní uvolňování energií bohatých látek z kořene do půdy způsobuje lokální obohacení mikroflóry a změnu fyzikálních a chemických vlastností půdy v bezprostředním okolí. Takto pozměněnou půdu v blízkosti kořene a jeho povrchu označujeme jako rhizosféru, v níž žije mnohonásobně více mikroorganismů než v okolní, volné půdě (Hiltner, 1904). Fylosféra Fylosféra je oblast, kterou tvoří list a atmosféra, a která podléhá kombinovanému regulačnímu vlivu obou těchto složek. Fyloplan je místo bezprostředního styku mikroflóry s listem a tvoří tedy součást fylosféry (Marendiak et al. 1987). Patogen Za patogeny jsou považovány všechny organismy včetně virů a viroidů, které nemůžeme označit za mikroorganismy, ale jsou parazity (Táborský, 1997). 9

10 2.2 Interakce mikroorganismů s rostlinami Patogenita Patogenita se definuje jako schopnost mikroorganismů vyvolat patologický stav charakterizovaný funkčními, anatomickými a histologickými změnami. Mikroorganismy se stávají pro rostlinu patogenními, když proniknou dovnitř, potlačují obranné reakce rostliny, rozmnožují se v ní a tak ji poškozují (Marendiak et al., 1987). Často je určena také schopností vylučovat látky, které ovlivňují růst rostlinných buněk (hormony), poškozují či usmrcují rostlinné buňky (Janse, 2005). Patogenita je geneticky determinovaná schopnost buněčného nebo nebuněčného organismu žít na úkor druhého a způsobit chorobu. Termín patogenita se vztahuje na druh nebo rod. Z toho vyplývá, že v populaci patogenního druhu se mohou vyskytovat určité entity (patovary, rasy, kmeny), které ve vztahu k určité entitě hostitelského druhu (varietě, odrůdě) nemusí být patogenní (Kůdela et al., 2002). Patogenita podléhá dědičným změnám. Na těchto změnách se podílí např. různé mutageny působící zvnějšku nebo různé genetické mechanismy při reprodukci patogenů či obligátních parazitů ovlivňuje tato genetická variabilita patogenů vznik nových forem. U hub jde o speciální formy (formae speciales) rozšiřující se v okruhu hostitelských rodů a fyziologické rasy odlišné v okruhu hostitelských druhů či nižších taxonů (kultivarů aj.). V rámci určité rasy se ještě rozlišují nižší jednotky biotypy, které jsou geneticky homogenní (na rozdíl od ras, které se mohou v jedincích genotypem lišit, ale reagují shodně). (Táborský, 1997) Nejpoužívanějším termínem pro specifičnost patogenity mikroorganismů pro rostliny je hostitelský okruh. Rozumí se jím druhy rostlin, o nichž je známo, že v podmínkách přirozené infekce plní ve vztahu k příslušnému patogenu funkci hostitelské rostliny (Kůdela et al., 2002). Druhově specifická patogenita: Většina fytopatogenních bakterií napadá jeden nebo jen několik málo druhů rostlin.úzký hostitelský okruh mají koryneformní bakterie, většina nepektinolytických erwinií a fluorescentních pseudomonád. Několik fytopatogenních bakterií má široký hostitelský okruh. Jsou to agrobakterie, Erwinia carotovora, Rhodococcus, Pseudomonas syringae pv. syringae, Ralstonia solanacearum aj. Rostliny, které jsou potenciálními hostiteli širokého spektra různých patogenů, jsou patofilní (patogenofilní). Naproti tomu rostliny, které jsou hostiteli úzkého spektra patogenů, jsou patofobní (patogenofobní). Patogeni s širokým hostitelským spektrem jsou polyfágové. Patogeni, kteří 10

11 jsou specializovaní na jeden nebo několik druhů rostlin jednoho rodu, jsou monofágové. (Kůdela et al., 2002) Vyskytuje se i orgánová a pletivová specifičnost. Některé fytopatogenní bakterie preferují určité orgány, jako jsou květy, listy nebo kořeny, případně určitá pletiva, např. cévy xylému, sítkovice, listová nebo korová pletiva (Kůdela et al., 2002). Způsobilost patogenních agens vyvolat onemocnění je obecně podmíněna jejich schopností: 1. proniknout do rostliny; 2. katabolizovat látky hostitele a inkorporovat je v takovém množství a kvalitě do svých těl, aby se mohly reprodukovat; 3. co nejrychleji neutralizovat obranné mechanismy hostitele. K určujícím činitelům (determinantám) patogenity patří různorodé prostředky, jimiž je patogen vybaven, aby mohl proniknout do rostliny a vyvolat chorobu. Jsou to: 1. mechanická síla a jiné fyzikální prostředky; 2. chemické prostředky; 3. narušení biosyntetických pochodů přímou interakcí s hostitelskou DNA. (Kůdela et al., 1989) Kompatibilita a infektibilita Pro vyjádření specifické schopnosti určitého mikroorganismu být pro určitou rostlinu patogenem a specifické způsobilosti rostliny být pro tento mikroorganismus hostitelem se používá termín kompatibilita (slučitelnost). Tato specifická interakce je podmíněna molekulárněbiologickými, genetickými či biochemickými mechanismy. (Kůdela et al., 2002) Infektibilita je vlastnost či stav rostliny, který ji uzpůsobuje k tomu, aby byla infikovatelná určitým patogenem. Význam má i histologická a anatomická stavba rostlin (Kůdela et al., 2002) Odolnost Odolnost (rezistence) je schopnost rostliny nebo celé populace (odrůdy) potlačit nebo zpomalit škodlivé působení patogena (v případě imisí a jiných abiotických faktorů hovoříme o toleranci). Převážně se jedná o dědičnou vlastnost. Stupeň odolnosti pozorujeme vizuálně, podle vnějších příznaků (symptomů) nebo podle změn v metabolismu. Z hlediska genetiky se jí rozumí schopnost patogena překonávat nespecifickou odolnost rostliny, jejím měřítkem je např. početní práh, tj. nejmenší množství inokula (infekčních jednotek patogena), které za příznivých podmínek ještě vedou k infekci. (Táborský, 1997) Přirozená odolnost rostlin spočívá ve spolupůsobení pasivní a aktivní obrany proti patogenům. Pasivní formu obrany zajišťují buněčné stěny se svými vlastnostmi, aktivní 11

12 obranné mechanismy jsou založeny na využití vlastních enzymů rostliny (Marendiak et al., 1987). 1. Pasivní obrana Bakterie a plísně jsou ve svém růstu odkázané na organické látky, hlavně na různé asimilovatelné sacharidy, které si obstarávají štěpením buněčných stěn. Jestliže však stěna obsahuje tyto sacharidy, patogen vylučuje lytické enzymy buď neúplně, nebo v nesprávném pořadí a čase, takže se nemůže rozvíjet a rostlina odolává infekci. 2. Aktivní obrana Jsou to enzymy, které rostlina syntetizuje a dále specifické bílkoviny, které ukládá do svých stěn. Z enzymů, které rozrušují buněčnou stěnu patogenů můžeme například uvést endo-1,3-β-d-glukanázu a chitinázu. Mechanické poranění listů vyvolá syntézu inhibitora proteináz, ochranný agens se hromadí v místě poranění a zabraňuje tak možnému napadnutí mikroby. Fytoaglutininy se jako multifunkční glykoproteiny podílejí na obraně rostliny před infekcí. Důležitou roli hrají také sloučeniny odpadové produkty metabolismu. Jde hlavně o flavonoidy a fenolové karboxykyseliny. Například hrachové klíčky vytvářejí při napadení houbou pizatin, který má vlastnosti širokospektrálního fungicidu. Podobně účinkuje fazeolin, který se tvoří v semenech fazolu při infekci Náchylnost, imunita a afinita Náchylnost je protiklad k odolnosti, čím víc se snižuje hladina odolnosti, tím víc se zvyšuje hladina náchylnosti (Táborský, 1997). Termín používaný pro nejvyšší stupeň odolnosti je imunita. Důkaz možností spouštění systému obranných reakcí u rostlin je poznání tzv. signálních látek, např. BION, které po jejich vnějším působení na určitém místě spouštějí tvorbu obranných látek v rostlině (Táborský, 1997). Afinita. Mezi patogenem a jeho hostitelem určuje schopnost přizpůsobit se svému hostiteli, a ta je vyjádřena hostitelským okruhem rostlin. Jestliže celá populace určitého druhu rostliny se nemůže stát hostitelem, pak mezi daným hostitelem a patogenem není afinita, organismy existují souběžně, ale nikdy nemohou vytvořit vztah patogen/hostitel (Táborský, 1997) Agresivita 12

13 Je to relativní schopnost patogena proniknout do hostitelské rostliny a množit se v ní a způsobovat poškození rostlin ( Janse, 2005). Schopnost napadnout a překonat obranné reakce hostitele a využít je ke své výživě (Táborský, 1997) Virulence Míra (stupeň) patogenity určitého kmene patogena (relativní způsobilost způsobit chorobu) se nazývá virulencí. V rámci patogenního druhu jsou kmeny vysoce virulentní, virulentní, slabě virulentní a avirulentní (Kůdela et al., 2002). Vyjadřuje rychlost průběhu infekce. Jako měřítko virulence se hodí zvláště rozmnožovací schopnosti patogena v hostiteli (Táborský, 1997) Hlavní faktory virulence: Sigee (1993) a Agrios (1997) rozeznávají čtyři hlavní faktory virulence: 1. Toxiny Houby a bakterie produkují toxiny v infikovaných rostlinných pletivech stejně jako na kultivačních médiích. Toxiny jsou extrémně jedovaté látky a jsou účinné již ve velmi malých koncentracích. Některé jsou nestabilní a rychle reagují a jsou pevně vázány na specifická místa v rostlinných buňkách. Způsobují poranění hostitelských buněk buď porušením permeability buněčných membrán nebo inaktivací či inhibicí rostlinných enzymů a následným přerušením odpovídajících enzymatických reakcí. Hlavní účinek toxinů jako antimetabolitů je vyvolání nedostatku růstových faktorů. Toxiny fytopatogenů jsou obecně definovány jako neenzymatické produkty metabolismu, které jsou uvolňovány patogenem a způsobují chemická poranění hostitelské rostliny. Mohou způsobit symptomy jako je chloróza, nekróza, vadnutí, deformace a růstové anomálie. 2. Extracelulární enzymy Produkce širokého spektra enzymů, které jsou schopny rozložit buněčné stěny a ostatní buněčné složky, je důležitým znakem bakterií suchých hnilob a také bakterií, které způsobují nekrózy pletiv a cévní vadnutí rostlin. Rostlinná buňka obsahuje komponenty - celulóza, hemicelulózy, pektiny a proteiny, které jsou snadno tráveny enzymy. Ty řadíme do tří hlavních skupin: pektinolytické enzymy, celulázy a proteázy. Enzymy jsou látky bílkovinné povahy, které katalyzují všechny reakce ve vzájemném vztahu, které se 13

14 vyskytují (probíhají) v buňkách. Pro každý druh chemické reakce existuje enzym, který katalyzuje právě tuto reakci. Některé enzymy jsou kódovány specifickými geny. Některé enzymy jsou přítomné v buňce stále, ale mnoho je jich produkováno jen když jsou potřeba. 3. Extracelulární polysacharidy Produkce extracelulárních polysacharidů (EPS) a s tím související vlastnictví obalu (schránky, pouzdra), se ukázalo jako velmi důležité ve vztahu k patogenitě a virulenci pro velký počet patogenních bakterií. Houby, bakterie, hlístice a ostatní patogeny dovedou produkovat různé množství slizovitých látek, které vytvoří na jejich tělech povlak a poskytují tak propojení mezi vnějším povrchem mikroorganismu a jeho prostředím. Exopolysacharidy se zdají být nezbytné pro některé patogeny, aby mohly způsobit normální symptomy choroby. 4. Rostlinné hormony Růst rostlin je regulován malým počtem skupin přirozeně se vyskytujích látek, které účinkují (působí) jako hormony a obecně je nazýváme růstové regulátory. Nejdůležitější růstové regulátory jsou auxiny, gibereliny a cytokininy, ale i další látky jako ethylen a růstové inhibitory. Ty všechny hrají důležitou roli v životě rostliny. Růstové regulátory jsou účinné ve velmi malých koncentracích a dokonce malé odchylky od normální koncentrace mohou přinést nápadné rozdíly od normálního vzoru (modelu) růstu rostliny. Syntéza rostlinných hormonů hraje významnou roli v případě nádorových onemocnění, vede k rychlému dělení rostlinných buněk a je to první příčina hyperplazie Hostitelské rostliny Náchylnost a citlivost hostitele a z tohoto důvodu také výskyt symptomů určuje (Janse, 2005): 1. Stavba rostliny. Kutin, suberin a lignin nejsou (nebo jen s velkými obtížemi) rozkládány patogenními bakteriemi rostlin. Starší bramborové hlízy s velkým procentem suberizovaných lenticel jsou méně citlivé k nákaze. 2. Vnější faktory a podmínky pro rostliny. Faktory jsou: poškození pletiv, vodní potenciál (bakterie potřebují pro svůj růst volnou vodu), světlo, teplota, půdní vlastnosti, hustota porostu, dostupnost živin a další. 14

15 3. Schopnost reakce, včetně obranných mechanismů. Rostlina je schopná různě reagovat na infekci způsobenou patogenem: - hypoplazie neúplný růst orgánů, redukce počtu buněk a tloušťky buněčných stěn, zakrslost. - metaplazie zvýšená produkce proteinů, škrobů, zahuštění buněčných stěn, lignifikace a suberizace buněk. - hypertrofie zduření buněk. - hyperplazie abnormální buněčné dělení. Obranné mechanismy reakce zaměřené proti patogenům: produkce fytoalexinů, polyfenoloxidáz, aglutininů, akumulace fenolických sloučenin a tvorba korkových vrstev. Např. fytoalexiny jsou nízkomolekulární toxické látky produkované rostlinou, rychle usmrtí populaci patogena. Aglutininy jsou protieny nebo glykoproteiny, které znehybní nepatogenní či saprofytické bakterie v rostlinných pletivech Inokulum Inokulum je nakažlivá částice patogena, pomocí níž se může patogen šířit a způsobit infekci. Prvotní inokulum tzv. přezimující a druhotné inokulum pomocí něhož se patogen opakovaně šíří během vegetace a způsobuje druhotné infekce (Táborský, 1997) Molekulární základ vztahu mezi patogeny a (ne) hostiteli Patogeni napadají rostliny protože během jejich evolučního vývoje získaly schopnost žít mimo hmotu produkovanou hostitelskou rostlinou a někteří patogeni jsou na těchto substancích závislí, aby mohli přežít. Hodně těchto substancí je obsaženo v protoplastu rostlinných buněk. Když chce patogen získat přístup k těmto substancím, musí nejprve proniknout dovnitř a překonat bariéry tvořené kutikulou a buněčnou stěnou. Dokonce když pronikne vnější buněčnou stěnou, další invaze (pronikání) patogena vyžaduje penetraci dalších buněčných membrán. Mimo to také ještě rostlina reagující na přítomnost a aktivitu patogena, produkuje struktury a chemické látky, které překážejí patogenu v jeho existenci v rostlině. Jestliže patogen chce přežít a pokračovat ve své aktivitě v rostlině, musí překonat různé překážky. Proto, když chce patogen infikovat rostlinu, musí být schopen proniknout dovnitř, získat živiny a odrazit obranné mechanismy rostliny (Agrios, 1997). Při napadení a vniknutí do rostliny buď patogen způsobí chorobu (kompatibilní reakce) nebo hostitel rozpozná svého patogena a to vyvolá rezistentní odpověď (inkompatibilní 15

16 reakce). Schopnost patogenů napadnout a kolonizovat rostlinná pletiva a vyvolat hypersenzitivní reakci závisí na dvou typech genů: hrp geny a avr geny: HRP geny hrají důležitou roli v procesu rozpoznání mezi patogenem a hostitelem a jeví se jako nezbytné pro patogenitu. Ale jsou také potřebné pro inkompatibilní reakci. Rostlina rozpozná vyloučené fytopatogenní proteiny a jejich činnost. To vyvolá hypersenzitivní reakci a působení reakce typu gen-pro-gen, což vede k rezistentní reakci v rostlině (Janse, 2005). Hrp geny, nalezené zatím pouze u gram-negativních bakterií, jsou další geny bakterií, které se zdají být nezbytné pro to, aby bakterie byly schopny způsobit viditelná onemocnění hostitelských rostlin, vyvolat hypersenzitivní reakce u konkrétních rostlin (které normálně nejsou infikovány bakterií) a umožnit bakteriím množit se v náchylném hostiteli (Agrios,1997). AVR geny se vzájemně ovlivňují (přímo nebo nepřímo) s geny rezistence hostitele. Geny avirulence jsou pozitivní určující (rozhodující) činitelé, jsou specificky rozpoznány hostitelem. To pak nakonec vede k omezení choroby. Avr-geny jsou často lokalizovány v blízkosti hrp-genů (Janse,2005). Geny avr fytopatogenních bakterií jsou mnohem specifičtější než hrp-geny. Zvláštností fytopatogenních bakterií je, že avr-geny jsou těsně spjaté s hrp-geny: bez funkčních hrp-genů totiž samotné avr-geny nestačí bakteriím na to, aby vyvolaly hypersenzitivní reakci, neboť aby Avr-produkt mohl vyvolat interakci, musí být dopraven dovnitř hostitelské buňky. K tomu je zapotřebí sekreční aparát kódovaný hrp-genem ( Kůdela et al., 2002). Geny avirulence (avr geny), poprvé označeny H. H. Florem v roce 1950 byly poměrně nedávno izolovány z bakterií (1984) a hub (1991). Avšak od té doby byly identifikovány početné bakteriální a houbové avr geny. Avr geny umožní patogenu být schopným vyvolat chorobu hostitelských rostlin. Takto avr geny určují hostitelské spektrum patogena (Agrios, 1997) Choroba Chorobu rostlin lze definovat jako škodlivou odchylku od normálního průběhu fyziologických procesů trvající dostatečně dlouhou dobu, aby životně důležité funkce rostliny byly narušeny nebo zpomaleny (Kůdela et al., 2002) Vznik choroby 16

17 Vznik choroby je výsledkem vzájemného působení virulentního patogena, náchylné hostitelské rostliny a příznivých podmínek vnějšího prostředí. Pro vznik choroby je nezbytné, aby k interakci všech tří faktorů došlo na stejném místě a ve shodném čase (Kůdela et al., 2002). Vztahy mezi patogenem a hostitelskou rostlinou jsou podmíněny geneticky a jsou ovlivňovány podmínkami vnějšího prostředí: abiotickými (počasí, výživa, půdní faktory ) a biotickými (mikroflóra na orgánech rostliny). Vliv vnějších podmínek může vytvořit predispozici k chorobě (jednostranná výživa N), nebo teplota může být nepříznivá pro klíčení a růst hostitelské rostliny a naopak příznivá pro růst patogena. V mnoha případech dochází k infekci rostliny patogenem pouze za přítomnosti specifického vektoru (přenašeče). Výsledkem těchto vztahů je vznik choroby. (Táborský, 1997) Každý patogen je vybaven určitými geny agresivity a virulence. Naopak hostitelská rostlina může být vybavena geny odolnosti (major geny určují přenašeče, minor geny určují hostitele), které v buňkách a pletivech spouštějí obranné reakce a tím se brání infekci (Táborský, 1997). Choroba se může projevit jak lokálně (místně), postihne jen jeden orgán nebo určitou část rostliny, např. kukuřičná sněť, červená skvrnitost listů slivoně. Když choroba postihne celou rostlinu (systémově), vážně se naruší její životní funkce, a to do takové míry, že hyne, např. rzi, některé sněti Choroba může být akutní (dočasná), objevuje se v průběhu vegetace a vyskytuje se nejvíc v jedné růstové fázi, ale může být i chronická (vleklá), která se přenáší z roku na rok. (Marendiak et al., 1987) Infekční cyklus Infekční cyklus je složitý jev, při němž se dostává do interakce hostitel a patogen za určitých podmínek prostředí (Kůdela et al., 1989). Rostlina se dostává do styku s patogenem (původcem choroby výtrusy nebo mycelium houby, bakteriálními buňkami, virovými částicemi), čili kontaminace. Fáze kontaminace orgánu vede k infekci. Závisí v některých případech na růstové fázi hostitelské rostliny. Například u sněti infekce začíná v době klíčení nebo vzcházení, v době květu, v době zvýšené aktivity dělivých buněk. U půdních patogenů v době růstu kořínků s kořenovým vlášením. Může také jít o kontaminaci ran na kořenech nebo nadzemních částech rostliny či přirozených otvorů (lenticely, hydatody, průduchy, nektaria). Patogenní proces u rostlin je ovlivněn základním vztahem mezi patogenem a hostitelskou rostlinou. Je buď kompatibilní nebo 17

18 inkompatibilní. Například původce plísně bramborové (houba Phytophthora infestans) je kompatibilní k bramboru a rajčeti, ale je inkompatibilní k okurce, tzn. je schopná napadnout brambor a rajče, ale není schopná napadnout okurku (Táborský, 1997). Pronikání do rostliny (penetrace) je velmi často ovlivněno zvýšenou agresivitou patogena tím, že u patogena jsou přítomny geny zvýšené agresivity, které jsou schopné překonávat obranné reakce. Jsou to geny předinfekční (dané odrůdovou vlastností), geny strukturální (ztloustnutí blány buněčné, tvorba sklerenchymatických vláken ve stéblu odolných proti rzím, tvorba suberinu v hlízách nově vyrůstajících hlíz bramboru jako ochrana proti obecné strupovitosti Streptomyces scabies). Obranné reakce jsou na bázi biochemické, to jsou metabolity buňky nebo pletiv, které omezují celkovou aktivitu patogena a tím zpomalují infekční proces. Následkem toho se prodlužuje latentní období, kdy nejsou vidět příznaky choroby. Existují metabolity, které mají antipatogenní účinky. Je to široká škála organických stavebních látek až po specifické enzymy (Táborský, 1997). Místem pronikání patogenů bakteriálního původu do hostitelských rostlin jsou buď přirozené otvory (průduchy, lenticely, hydatody, listové trichomy a listové jizvy), nebo trhliny vzniklé poraněním (mrazem, větrem, kroupami řezem, živočišnými škůdci). Na rozdíl od houbových patogenů nejsou fytopatogenní bakterie za normálních podmínek schopné přímo proniknout dovnitř rostliny přes neporušená krycí pletiva (nejsou s to narušit kutinovou vrstvu). (Kůdela et al., 2002) Nastává fáze rozpoznávání. Po vstupu mikroorganismu dovnitř rostliny mohou nastat dva základní typy interakcí: kompatibilita (vyúsťující v infekci) nebo inkompatibilita (infekce nenastane). Při kompatibilní interakci se setkává specifický patogen se svým specifickým (párovým, homologním) hostitelem, zatímco při inkompatibilní interakci partneři nejsou homologní (Kůdela et al., 2002). K dalšímu šíření (kolonizaci) a navázání parazitického vztahu může dojít jen tehdy, když potenciální patogen a hostitel rozpoznají, že si nejsou navzájem cizí. Vzájemná interakce je iniciována signálem. Příjemcem signálu je receptor. Samotný patogen je jak příjemcem signálu, tak i producentem signálu určeného pro rostlinnou buňku. Mechanismy rozpoznávání jsou spjaty s reakcemi extracelulárních a membránových komponentů (proteinů, glykoproteinů, polysacharidů, lektinů (Kůdela et al., 2002). Další fází vytrvalého vztahu je založení infekce. Objevují se první tzv. iniciální příznaky, které se později zvýrazňují tak, jak tato fáze choroby přechází do posledního infekčního procesu, fáze fruktifikace. Rovněž zde mohou být zapínány geny rezistence, které omezují tvorbu rozmnožovacích orgánů fruktifikací. V průběhu infekčního procesu se mohou příznaky nápadně měnit a často podle specifického projevu dostává choroba název, např. rzi, padlí, skvrničnatka řepná (Táborský, 1997). 18

19 2.4. Bakteriální a houbové patogeny Ačkoli houbové patogeny jsou obecně významnější než bakteriální patogeny rostlin, obě skupiny způsobují mnoho chorob. Bakterie jsou velmi úspěšnými zástupci patogenů, způsobujících choroby na celé řadě vyšších rostlin a celkově velké ekonomické ztráty. Ve srovnání s houbovými patogeny však mají očividné nevýhody (Sigee, 1993): 1. Bakteriální buňka je ohraničená tenkou stěnou a je snadno zničitelná vysokou teplotou, ozářením či vysušením. Fytopatogenní bakterie jsou tedy poměrně náchylné k nepříznivým podmínkám mimo hostitelskou rostlinu, ačkoliv obecně mnoho z nich najdeme ve vnějším prostředí během celého roku. 2. Rostlinné patogenní bakterie netvoří spory, a tak se odlišují od houbových patogenů. Za nepříznivých podmínek bakterie závisí na ochraně, kterou jim poskytne hostitelská rostlina. 3. Rostlinné patogenní bakterie obecně postrádají účinné prostředky k rozšiřování na velké vzdálenosti (nezávisle na vektorech-přenašečích). Na rozdíl od houbových spor, které jsou hladké, světlé a jsou snadno roznášeny větrem, bakterie jsou lepkavé a přenos vzduchem je tak ztížen. Obvykle se bakterie šíří pomocí deště, pomocí vektorů nebo infikovaných rostlinných zbytků. 4. Na rozdíl od hub, bakterie nejsou schopné proniknout do rostliny přímo přes kutikulu. Vstupovat mohou pouze přes otevřená místa jako jsou průduchy a poranění. Tato nepříznivá fakta jsou vyrovnána velkým počtem výhod, které mají bakterie nad houbovými patogeny. Jedná se o velkou rychlost rozmnožování, velmi rychlý vstup do rostlin a nezávislý pohyb v nich Přehled fylosférních a rhizosférních mikroorganismů Fylosférní mikroorganismy Nadzemní orgány rostlin jsou v neustálém kontaktu s mikroorganismy. Už na klíčící rostlině jsou mikrobi, kteří pocházejí jednak z povrchu semene, jednak z půdy. Během růstu dochází k obohacování o další skupiny mikrobů např. větrem, prachem, hmyzem atd. Mikroflóra se usazuje a rozvíjí na obou stranách listu, ale hojnější je na spodní straně (Marendiak et al., 1987). 19

20 Gramnegativní bakterie, druhy rodů: Pseudomonas, Xanthomonas, Achromobacter, Aerobacter, Flavobacterium a Spirillum. Grampozitivní bakterie, druhy rodů: Arthrobacter, Nocardia, Bacillus, Lactobacillus, Micrococcus, Clostridium. Houby, druhy rodů: Alternaria, Fusarium, Penicillium, Aspergillus Rhizosférní mikroorganismy Odlišnost energetických a výživových podmínek rhizosféry od volné, kořeny neovlivněné půdy, se odráží v početnější, aktivnější a složením odlišné mikroflóry v rhizosféře (Marendiak et al., 1987). Gramnegativní bakterie, druhy rodů: Acidovorax, Agrobacterium, Burkholderia, Erwinia, Pantoea, Pseudomonas, Ralstonia, Xanthomonas, Xyllela, Xylophilus. Méně jsou zastoupeny koryneformní bakterie Arthrobacter, Clavibacter, Curtobacterium, Rhodococcus. Grampozitivní bakterie, druhy rodů: Bacillus, Clostridium, Paenibacillus, Streptomyces. Houby, druhy rodů: Alternaria, Fusarium, Olpidium, Phoma, Pythium, Phytophthora, Synchytrium, Plasmodiophora, Rhizoctonia, Aphanomyces, Sclerotinia, Sclerotium, Peronospora, Botrytis, Penicillium Prokaryota, Bakterie Obecná charakteristika Prokaryotické organismy jsou organismy, jejichž tělo tvoří jediná prokaryotická buňka s jadernou hmotou uloženou volně v cytoplazmě bez jaderného obalu. Prokaryota patří mezi nejstarší organismy na Zemi, jejich stáří se odhaduje na 3,5 miliard let (Benešová et al., 2003). Charakteristiky prokaryot shrnují Kubišta (1992), Jelínek, Zicháček a kol. (2000), Kůdela et al., (2002). Jsou to organismy heterotrofní (jako zdroj uhlíku přijímají organické látky) i autotrofní (dovedou syntetizovat organické látky z oxidu uhličitého). Nukleoid je tvořen jedinou do kruhu uzavřenou molekulou kyseliny deoxyribonukleové, která je uložena v cytoplazmě a plní funkci chromozomu. Buněčná stěna je tuhý obal, udělující buňce tvar a 20

21 mechanicky ji ochraňující před vlivy vnějšího prostředí. Základní složkou buněčné stěny je peptidoglykan. Bakteriální stěnu ohraničuje od cytoplazmy semipermeabilní plazmatická membrána, jejíž tloušťka je 5-8 nm. Cytoplazma je koncentrovaný roztok mnoha malých i velkých molekul. V cytoplazmě se dále nacházejí ribozomy. Klidová buňka jich obsahuje několik set, rostoucí i více. Jsou místem proteosyntézy. Každý ribozom je tvořen dvěma podjednotkami, velkou a malou. U mnohých bakterií se vně bakteriální stěny vytváří silně hydratovaná gelovitá nebo slizovitá vrstva, označovaná jako pouzdro (kapsule). Slizovitá pouzdra jsou důležitá pro udržení životaschopnosti bakteriálních buněk v nepříznivém prostředí, zejména u těch bakterií, které netvoří spory (což se vztahuje na většinu fytopatogenních bakterií). Bakterie žijící v přirozeném prostřední mají na svém povrchu velké množství vzájemně propletených polysacharidových nebo glykoproteinových vláken, která vyčnívají navenek. Vlákna tvoří kolem buňky plsťovitý obal, tzv. glykokalyx. Glykokalyx umožňuje přichycení bakterie na jinou buňku nebo na inertní povrch. Je-li tato interakce selektivní, je prvním krokem patogenních bakterií v procesu infekce. Specifickými organelami mnohých bakterií, které umožňují v tekutém prostředí aktivní pohyb, jsou bičíky. Podle počtu bičíků a jejich umístění na těle bakteriální buňky se rozlišují: - monotricha s jedním bičíkem na jednom pólu (např. druhy rodu Xanthomonas); - amfitricha, která mají na každém pólu po jednom nebo několika bičících (např. některé druhy Pseudomonas, Ralstonia a Burkholderia); - lofotricha s několika bičíky na jednom pólu (např. některé druhy Pseudomonas); - peritricha s bičíky po celém povrchu (např. druhy rodu Erwinia); - atricha bez bičíků (např. druhy rodu Clavibacter a Xylella). Na povrchu některých gramnegativních bakterií se nacházejí zvláštní dutá vlákénka, tzv. fimbrie či pili. Jejich význam spočívá v tom, že umožňují bakteriím snáze přilnout k rostlinným nebo živočišným buňkám (což je předpoklad pro vznik infekčního procesu). U některých rodů bakterií (Bacillus, Clostridium aj.) se může uvnitř vegetativní buňky vytvářet na konci fáze růstu, kdy koncentrace živin v prostředí klesne pod určitou hladinu, endospora (spora). Je to válcovité až kulovité tělísko, které se vyznačuje vysokou odolností k vysychání, hladovění, jedovatým látkám, extrémním teplotám a radiaci. Spory jsou v podstatě tvořeny silně zahuštěnou, prakticky vysušenou protoplazmou, která je obklopena několika obaly. Pro grampozitivní bakterie je kromě silné vrstvy peptidoglykanu charakteristická zejména přítomnosti kyseliny teichoové. Z fytopatogenních bakterií patří ke grampozitivním zástupci rodu Clavibacter, Curtobacterium, Rhodococcus, Nocardia a Streptomyces; z oportunních 21

22 fytopatogenů zástupci rodu Bacillus a Clostridium. Gramnegativní bakterie mají tenkou vrstvu peptidoglykanu, bohatou na lipidy (lipoproteiny a liposacharidy), což jim propůjčuje vyšší odolnost k některým antibiotikům a jiným látkám. Mnohé bakterie, včetně všech fytopatogenů, obsahují kromě chromozomální DNA ještě několik samostatných molekul dsdna. Nazývají se plazmidy. Nesou jen asi 1 % celkové genetické informace buňky.v buňce může být jeden i více druhů plazmidů v jedné nebo více kopiích. Plazmidy mají schopnost pronikat z buňky do buňky, mohou existovat nejen samostatně v cytoplazmě, ale i včleněné do centrální DNA. Fytopatogenní bakterie obsahují zpravidla méně než čtyři plazmidy, výjimkou je druh Pantoea stewartii, který jich má Plazmidy nesené bakterií Agrobacterium tumefaciens jsou u napadených rostlin odpovědné za vznik nádorů (Ti-plazmidy) nebo vlasovitosti kořenů (Ri-plazmidy) Výživa a metabolismus Fytopatogenní prokaryota jsou chemoorganotrofní (heterotrofní), získávají energii oxidací organických látek, které jsou zároveň i zdrojem uhlíku (C). Jako zdroj C většinou slouží monosacharidy a polysacharidy (škrob, celulóza) a také soli organických kyselin. Zdrojem dusíku jsou většinou organické látky (bílkoviny), ale mohou to být i látky anorganické (dusičnany, dusitany a amonné soli) (Kůdela et al., 2002). Fermentace je oxidace kyslíkem, který je součástí molekuly nějaké organické látky tvořící se uvnitř buňky. Taková oxidace probíhá za nepřístupu vzdušného kyslíku. Bakterie, které získávají energii fermentací, nepotřebují vzdušný kyslík; ten na ně působí dokonce toxicky. Takové bakterie se označují jako obligátně (striktně) anaerobní (Kůdela et al., 2002). Kvašení (fermentace) je příkladem katabolické dráhy. V těchto drahách se složitější látky postupně přeměňují na jednodušší. Druhou skupinou jsou dráhy anabolické, při kterých se naopak z jednodušších látek vytvářejí látky složitější. Příkladem může být tvorba bílkovin z aminokyselin. Biologický význam katabolických drah spočívá především v tom, že se při nich uvolňuje energie, která umožňuje různé životní projevy. Smyslem anabolických drah je syntéza buněčných složek, a k tomu je zapotřebí energie, kterou dodávají právě děje katabolické (Kubišta, 1992). Respirace je oxidace vzdušným kyslíkem. Bakterie, které získávají energii respirací, nemohou žít bez vzdušného kyslíku; jsou to tzv. aerobní bakterie (Kůdela, et al., 2002). V katabolických drahách jsou vždy zařazeny oxidační reakce (Kubišta, 1992). Některé bakterie mohou žít jak v prostředí s kyslíkem, tak i bez něho; jsou to bakterie fakultativně anaerobní (Kůdela, et al., 2002). 22

23 Fytopatogenní bakterie jsou převážně aerobní. Fakultativně anaerobními jsou druhy rodu Erwinia, Pantoea a Spiroplasma, které mohou růst také v nepřítomnosti molekulárního kyslíku uvnitř rostlinných pletiv. K obligátně anaerobním organismům se řadí např. bakterie rodu Clostridium, považované za oportunně (příležitostně) fytopatogenní (Kůdela et al., 2002) Rozmnožování Většina bakterií se rozmnožuje binárním příčným dělením. Z mateřské buňky se odděluje buňka dceřiná. Nejdříve se rozdělí nukleoid a pak se vytvoří buněčná přepážka rozdělující mateřskou buňku na dvě části. Doba, která uplyne od jednoho buněčného dělení k druhému, se nazývá generační doba (Kubišta, 1992) Vliv vnějšího prostředí Většina bakterií potřebuje ve svém životním prostředí volně přístupnou vodu, patří tedy k tzv. hydrofilním organismům. Při nedostatku vody dochází k dehydrataci bakteriálních buněk, které za přístupu vzduchu a při běžné teplotě rychle snižují svou metabolickou aktivitu a hynou. Většina fytopatogenů je však obvykle tolerantní k vysychání a je s to periody suchy po delší dobu přežívat (chrání je bakteriální sliz). Podle vztahu k teplotě: kryofilní (optimální teplota růstu leží blízko pod bodem mrazu), psychrofilní (opt C), mezofilní (opt. pod 45 C) a termofilní (opt. 45 C). Smrtící (letální) teplota je nejnižší teplota, při které je organismus usmrcen během určité doby (nejčastěji 10 minut) za přesně definovaných podmínek. Fytopatogenní bakterie lze řadit k psychrofilním mikroorganismům. Začínají se rozmnožovat při teplotách 5-10 C. Většina bakterií, včetně fytopatogenních, roste nejlépe v neutrálním nebo slabě alkalickém prostředí (optimální hodnota ph se u fytopatogenních bakterií pohybuje mezi 7-9). (Kůdela et al., 2002) Termíny vztahující se na fytopatogenní prokaryota Patovar (zkratka pv.). Kmen nebo skupina kmenů se stejnými nebo podobnými charakteristikami diferencovaná na poddruhové úrovni od ostatních kmenů téhož druhu nebo poddruhu na základě specifické patogenity k jednomu rostlinnému hostitelskému druhu nebo několika hostitelským druhům (Kůdela et al., 2002). Rasa. Soubor kmenů, které se liší od jiných kmenů v rámci bakteriálního druhu nebo patovaru ve své hostitelské specializaci ke kultivarům (odrůdám) (Kůdela et al., 2002). 23

24 Kmen. Na rozdíl od pojetí běžného v obecné bakteriologii lze ve fytopatologii tento termín aplikovat také pro označení izolátů stejného patovaru, ale izolovaných z různých hostitelů (Kůdela et al., 2002) Přehled fytopatogenních prokaryot Podle současného stavu poznání jsou fytopatogenní prokaryota součástí nadříše (domény) Bacteria. Člení se do tří základních skupin, oddělení, a to Gracilicutes, Firmicutes a Tenericutes, lišící se strukturou buněčné stěny a přítomností nebo absencí vnější membrány (Kůdela et al., 2002). Fytopatogenní vlastnosti vykazuje více než 300 bakterií z oddělení Gracilicutes a Firmicutes. Většina nejzávažnějších patogenů patří do některého z těchto rodů: Agrobacterium, Burkholderia, Clavibacter, Curtobacterium, Erwinia, Pseudomonas, Streptomyces a Xanthomonas. Menší počet hospodářsky závažných fytopatogenů je zastoupen u rodů Ralstonia, Pantoea, Xylella a Xylophilus. Méně závažné nebo oportunně fytopatogenní bykterie se vyskytují u rodů Acetobacter, Acidovorax, Bacillus a Paenibacillus, Clostridium, Enterobacter, Herbaspirillum, Rathayibacter, Rhizotobacter, Rhizomonas ( = Sphingomonas), Rhodococcus, Proteus, Serratia aj. Streptomyces scabies Streptomyces scabies vyvolává strupovitosti bramborových hlíz (Rod, 1997). Hlavním hostitelem je brambor (Solanum tuberosum) (Janse, 2005). Patogen však může napadat také řepu, ředkev, ředkvičku, mrkev (Agrios, 1997). Vzhledem k náchylnosti různých odrůd bramboru, reakcím na infekci a v závislosti na virulenci kmenů patogena lze rozlišit několik typů strupovitostí (lézí): 1. povrchová, nepravidelné ranky, které mají strupovitý okraj; 2. prohloubená, tvoří se dutinky; 3. vyvýšená, následkem silné obranné reakce hostitele se tvoří strupovité vřídky, puchýřky (Janse, 2005). Vyskytuje se rovněž síťovitá strupovitost. Léze na hlíze jsou pouze povrchové. Slupka je zhnědlá a ztlustlá, síťovitě popraskaná. Strupovité příznaky jsou projevem obranné reakce na pronikání hyf patogena do povrchových vrstev nezralé hlízy v místě lenticel. V místě pronikání se zpočátku objevují hnědé léze asi 1 mm velké, které se s růstem hlízy postupně zvětšují (Janse, 2005). Pronikající hyfy patogena podněcují pletiva hlízy k tvorbě obranných korkových bariér těsně pod povrchem. Podaří-li se zabránit další invazi patogena, vytváří se povrchová 24

25 strupovitost, při které je slupka jen nepatrně či neznatelně poškozena. Prolomí-li se však první obranná bariéra, tvoří se druhá a někdy i třetí bariéra, dokud není průnik patogena zastaven. Více bariér a hlubší proniknutí spojené s pokračujícím zvětšováním hlízy má za následek vznik silných forem strupovitosti. Hlavním místem pronikání mycelia jsou intercelulární prostory a střední lamela (Kůdela et al., 2002). Bakterie obývá půdní prostředí, šíří se půdními částicemi, výsadbovým materiálem (včetně semen). Mladé hlízy infikuje pouze pronikáním přes lenticely (Janse, 2005). Pseudomonas syringae pv. syringae Patří mezi epifytické bakterie a vyskytuje se na širokém spektru hostitelských rostlin (jabloň, meruňka, ptačí zob, broskvoň, švestka, pomerančovník, šeřík, pšenice ). Na těchto hostitelích způsobuje řadu odlišných symptomů, včetně vodnatých, později bělavých až hnědých (černých) nekrotických skvrn. Skvrny na listech u pšenice, kukuřice, fazolu, hrachu, jetele a rajčete nemají typické ohraničení (chlorotické halo) a mohou splývat (Janse, 2005). Je to příležitostný patogen, způsobující různé typy příznaků, např. u ječmene způsobuje černání obilek (Kůdela et al., 2002). Pseudomonas syringae pv. lachrymans Hlavním hostitelem je okurek (Cucumis sativus). Tvoří se nejprve vodnaté průsvitné skvrny na listech a řapících, často ohraničené žlutým nebo hnědým lemem. Skvrny jsou hranaté, protože silná žilnatina brání šíření patogena. Skvrny následně splývají, pletiva hnědnou a nekrotizují. Na spodní straně listu lze pozorovat stříbřitý film bakteriálního slizu. Když sliz vyschne, zůstane po něm bílá papírová vrstva na napadených pletivech. Také na plodech se tvoří vodnaté skvrny (Janse, 2005). Plody jsou deformované, skvrnité, nekvalitní, často zahnívají (Čača a kol., 1990). Erwinia carotovora subsp. carotovora Erwinia carotovora subsp. carotovora vyvolává černání stonků a mokrou hnilobu bramborových hlíz. Kromě brambor se vyskytuje i na rajčatech, řepě, mrkvi a některých dalších kulturních i plevelných rostlinách (Rod, 1997). Za příznivých podmínek je s to napadnout dužnaté orgány prakticky kteréhokoliv druhu rostlin (Kůdela et al., 2002). Některé kmeny tohoto poddruhu jsou virulentnější k druhu hostitelské rostliny, z níž byly izolovány, než kmeny izolované z jiných hostitelských druhů. E. chrysanthemi je druh 25

26 úzce příbuzný s E. carotovora subsp. carotovora. Patogenita obou bakterií je podmíněna zejména produkcí velkého množství pektinolytického enzymu endopolygalakturotranseliminázy (PGTE), který rozkládá střední lamelu mezi buňkami (Kůdela et al., 2002). Erwinie způsobují měkkou hnilobu rostlinných pletiv. U bramboru mohou oba patogeni způsobit černání stonku, za jehož původce se však v našich podmínkách pokládá spíše E. carotovora subsp. atroseptica (Kůdela et al., 2002). Erwinia carotovora subsp. atroseptica Hlavním hostitelem je brambor (Solanum tuberosum). Rostliny žloutnou a zavadají. Listy mají často pokroucený okraj. V pozdější fázi stonky a celé rostliny vadnou a hynou. Po vytažení stonku z půdy je vidět typické černé zbarvení a zápach po shnilé rybě. Cévní pletiva hnědnou. Na hlízách lze pozorovat vpadlé nachové až černé zóny. Bakterie může přežít na povrchu, v lenticelách a cévních pletivech skladovaných hlíz (Janse, 2005). Erwinia amylovora Hostitelské rostliny patří k nim 146 druhů z 20 rodů čeledi růžovitých podčeledi jabloňovitých. Za tzv. hlavní hostitele se považují druhy: hrušeň (Pyrus), jabloň (Malus), kdouloň (Cydonia), hloh (Crataegus), jeřáb (Sorbus), mišpule (Mespilus) atd. Je jednou z nejdestruktivnějších chorob rostlin. Infikované květy vodnatí, pak vadnou, sesychají a hnědnou až černají. Listy v několika hodinách náhle hnědnou až černají a svinují se. Letorosty vodnatí, později se zbarvují hnědočerně, usychají a svrašťují se. Jejich vrcholy vadnou a hákovitě se ohýbají. Specifickým příznakem spály je tvorba bakteriálního slizu, který se za vlhkého a teplého počasí objevuje na povrchu napadených orgánů v podobě lepkavých, bělavých a později hnědnoucích a tuhnoucích kapek, povlaků nebo jemných vláknitých útvarů (Janse, 2005). Patogen přezimuje v korových pletivech na okrajích nekrotických lézí na větvích nebo kmenu (Kůdela et al., 2002). Xanthomonas campestris pv. campestris Hlavním hostitelem jsou brukvovité kulturní rostliny i plevele (Janse, 2005). 26

27 Existující variabilita v patogenitě X. campestris pv. campestris byla až do roku 1992 vysvětlována rozdílností v agresivitě. Později byla prokázána existence šesti ras, z nichž převládá rasa 1 (okolo 62 % testovaných izolátů) a rasa 4 (32 %) (Kůdela et al., 2002). Listová skvrnitost začíná na spodní straně listu jako nevýrazné malé vodnaté léze, které se brzy na obou stranách stávají nápadnými jako nekrotické skvrny se zřetelnými okraji. Infekce přes hydatody, poraněné listové žilky nebo kořeny má za následek vznik chlorotických až nekrotických hnědých lézí ve tvaru V s neostrými okraji a černání žilek na okraji listů (Kůdela et al., 2002). Tracheobakterióza se projevuje hnědnutím až černáním vaskulárního systému. Patogen přetrvává latentně ve vaskulárním systému (Kůdela et al., 2002). Bakterie přežívá v půdě na nerozložených rostlinných zbytcích (Janse, 2005). Dalším zdrojem nákazy mohou být přezimující plevelné brukvovité (Kůdela et al., 2002). Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis Bakteriální vadnutí rajčete, původce bakterie Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis (Rod, 1997). Vyskytuje se v mnoha částech světa a způsobuje značné ztráty na výnosech (Agrios, 1997). Patogen napadá rajčata, papriku a řadu dalších planě rostoucích zástupců rodu lilek (Solanum) (Rod, 1997). Projevuje se jednostranným uvadáním jednotlivých lístků lichozpeřenů, které se zkrucují, usychají a hnědnou. Zvláště u mladých rostlin se rychle šíří. Cévní pletiva vykazují žlutohnědé zbarvení a uzliny (nody) jsou měkké (Janse, 2005). Následuje vadnutí a usychání celých listů, lodyh a nakonec celé rostliny (Kůdela et al., 2002). Na větší vzdálenosti se patogen šíří semeny. Ve volné půdě přežívá maximálně 3-6 týdnů. Proniká do rostliny přes poranění na kořenech a stoncích, ale také přes průduchy, lenticely a otvory vzniklými po odlomení trichomů (Kůdela et al., 2002). Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus Přirozeným hostitelem je pouze brambor. Nemocné trsy jsou slabě nažloutlé, listy se lžícovitě svinují nahoru okolo žilky. Nakonec od okraje nekrotizují a usychají. Charakteristické jsou příznaky patrné na podélném řezu hlízami. V místě, kde jsou umístěny cévní svazky, je patrné krémově žluté až slabě hnědé zbarvení. V některých případech se lokální rozklad pletiva a vznik dutin v místě cévních svazků projeví na povrhu hlíz v podobě nehlubokých jamek a prasklin (Kůdela et al., 2002). 27