Введение
Болезни растений
Болезни растений – это заболевания растений, вызываемые патогенами (инфекционными организмами) и факторами окружающей среды (физиологическими факторами). К организмам, вызывающим инфекционные заболевания, относятся грибы, оомицеты, бактерии, вирусы, вироиды, вирусоподобные организмы, фитоплазмы, простейшие, нематоды и паразитические растения. Не включаются эктопаразиты, такие как насекомые, клещи, позвоночные животные или другие вредители, которые влияют на здоровье растений, питаясь растительными тканями и вызывая повреждения, через которые могут проникать патогены растений. Наука, изучающая болезни растений, называется фитопатологией.
Оомицеты
Оомицеты – грибкоподобные организмы, относящиеся к группе Страменопилов. Они включают в себя одних из самых опасных возбудителей болезней растений, таких как фитофтора картофеля и внезапная гибель дуба. Несмотря на то, что оомицеты не являются близкими родственниками грибов, они выработали схожие стратегии заражения, используя эффекторные белки для подавления иммунитета растений.
Фитомиксея
Некоторые слизевые грибы в классе Phytomyxea вызывают важные заболевания, включая клубневую гниль капусты и её близких родственников, а также обыкновенную паршу картофеля. Эти заболевания вызываются видами Plasmodiophora и Spongospora соответственно.
Молликуты
Фитоплазма и спироплазма – облигатные внутриклеточные паразиты, бактерии, лишенные клеточных стенок, и, подобно микоплазмам, являющимся патогенами человека, они относятся к классу Молликутов. Их клетки чрезвычайно малы, диаметром от 1 до 2 микрометров. Как правило, они обладают небольшими геномами (приблизительно от 0,5 до 2 Мб). Обычно они передаются цикаделками и псиллидами – сосущими сок насекомыми-переносчиками. Эти насекомые вводят бактерии в флоэму растения, где происходит их размножение.
Вирусы
Многие вирусы растений приводят лишь к потере урожая. Поэтому экономически нецелесообразно пытаться контролировать их, за исключением случаев, когда они заражают многолетние растения, такие как плодовые деревья. Большинство растительных вирусов имеют небольшие одноцепочечные РНК-геномы. Некоторые также содержат двухцепочечную РНК или одно- или двухцепочечную ДНК. Эти геномы могут кодировать всего три-четыре белка: репликазу, белок оболочки, белок, обеспечивающий перемещение из клетки в клетку через плазмодесмы, и иногда белок, способствующий передаче вирусом с помощью вектора. Растительные вирусы обычно передаются векторами, но также возможна механическая и семенная передача. В качестве векторов часто выступают насекомые, такие как тли, но также грибы, нематоды и простейшие. Во многих случаях насекомое и вирус специфичны для передачи конкретного вируса, например, цикадка свекловичная, которая передает вирус скручивания листьев свеклы, вызывающий заболевания у ряда сельскохозяйственных культур.
Нематоды
Некоторые нематоды паразитируют на корнях растений. Они представляют собой проблему в тропических и субтропических регионах. Картофельные цистообразующие нематоды (Globodera pallida и G. rostochiensis) широко распространены в Европе и Америке, ежегодно причиняя ущерб в Европе на сумму 300 миллионов долларов. Нематоды-галлообразователи имеют довольно широкий круг хозяев, они паразитируют на корневых системах растений и, таким образом, напрямую влияют на поглощение воды и питательных веществ, необходимых для нормального роста и размножения растений, в то время как цистообразующие нематоды, как правило, способны заражать лишь несколько видов. Нематоды способны вызывать существенные изменения в клетках корней, чтобы обеспечить свой жизненный цикл.
Первоживотные
Некоторые болезни растений вызываются простейшими, такими как фитомонас, относящийся к кинетопластидам. Они передаются устойчивыми зооспорами, способными выживать в почве в состоянии покоя на протяжении многих лет. Кроме того, они могут переносить растительные вирусы. При контакте подвижных зооспор с корневыми волосками образуется плазмодий, который проникает в корни.
Физиологические нарушения растений
Некоторые абиотические нарушения можно спутать с нарушениями, вызванными патогенами. Абиотические причины включают в себя природные процессы, такие как засуха, мороз, снег и град; затопление и плохой дренаж; недостаток питательных веществ; отложение минеральных солей, например хлорида натрия и гипса; повреждения от ветра и поломки, вызванные штормами; и лесные пожары.
Эпидемии
Растения подвержены вспышкам заболеваний.
Портовые и пограничные инспекции и карантин
Внедрение вредных чужеродных организмов в страну можно снизить, контролируя перемещение людей (например, Австралийская служба карантина и инспекции). Глобальная торговля предоставляет беспрецедентные возможности для интродукции вредителей растений. В Соединенных Штатах даже для получения более точной оценки числа таких интродукций потребуется значительное увеличение количества инспекций. В Австралии подобный пробел в понимании имеет иное происхождение: портовые инспекции не очень эффективны, поскольку инспекторы недостаточно хорошо знакомы с таксономией. Часто встречаются вредители, которые правительство Австралии признало опасными и стремится не допустить их в страну, но у которых есть близкие таксономические родственники, что затрудняет идентификацию. Рентгеновское и электронно-лучевое/E-лучевое облучение пищевых продуктов было испытано в качестве карантинной обработки фруктов, происходящих с Гавайских островов. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA), Служба по инспекции здоровья животных и растений Министерства сельского хозяйства США (USDA APHIS), производители и потребители положительно оценили результаты – более полное уничтожение вредителей и меньшее ухудшение вкусовых качеств по сравнению с термической обработкой. Международная конвенция по защите растений (МКЗР) ожидает, что молекулярная диагностика для инспекций будет продолжать совершенствоваться.
Химические
Для борьбы с болезнями растений можно использовать множество природных и синтетических соединений. Этот метод действует, непосредственно уничтожая вызывающие заболевания организмы или сдерживая их распространение; однако, было показано, что он оказывает слишком широкое воздействие, как правило, негативное для местной экосистемы. С экономической точки зрения, все, кроме самых простых натуральных добавок, могут лишить продукт статуса "органический", потенциально снижая стоимость урожая.
Биологические
Смена культур – традиционный и иногда эффективный способ предотвращения закрепления вредителей и болезней, наряду с другими преимуществами. Другие биологические методы включают инокуляцию. Защита от заражения бактерией Agrobacterium tumefaciens, вызывающей образование наростов на многих растениях, может быть обеспечена путем погружения черенков в суспензии Agrobacterium radiobacter перед посадкой в грунт для укоренения.