BACTERII FITOPATOGENE

Bacterii fitopatogene

Bacteriile fitopatogene sunt organisme unicelulare, procariote (ale caror celule nu sunt prevazute cu un nucleu diferentiat); majoritatea au forma de bastonas (frecvent cu lungimea de 1-2 si latimea de 0,5-0,8 ) dar pot fi si filamentoase (genul Streptomyces). Forma si dimensiunea celulelor reprezinta informatii care definesc morfologia bacteriana, aceasta constituind timp indelungat criteriul esential de recunoastere si identificare a speciilor.

Morfologie si structura. Celula bacteriana are o structura simpla, reprezentata de elemente obligatorii (peretele celular, membrana citoplasmatica, citoplasma, nucleoidul) si de elemente facultative (plasmide, capsula, cili, pili, exopolizaharide).

Nutritia/metabolismul. Bacteriile sunt organisme heterotrofe, folosind ca sursa de hrana tesuturile vii dar si pe cele moarte (parazitism sau saprofitism). Substantele organice sunt descompuse cu ajutorul enzimelor (in special hidrolaze)

Inmultirea. Bacteriile au capacitate mare de inmultire, realizata prin diviziune.

Influenta factorilor externi asupra bacteriilor

In general, toata activitatea bacteriilor este in stransa dependenta de conditiile mediului inconjurator. Temperatura este cel mai important dintre factorii abiotici. Fiecare specie bacteriana are temperaturi cardinale de dezvoltare: minime (-1 - 6⁰C), optime (20-30⁰C) si maxime (35-45⁰C). Bacteriile fitopatogene sunt, in general, mezofile (optimul de temperatura la 20 - 30⁰C). Cunoasterea temperaturilor cardinale are aplicatii practice: combaterea bacteriozelor prin termoterapie (temperaturile bactericide = 50-52⁰C). Umiditatea necesara    cresterii si dezvoltarii bacteriilor este de 85-100%. Deshidratarea tesuturilor sau umiditatea atmosferica redusa nu permit dezvoltarea lor in plante. Agentii chimici. Substantele chimice au efect bacteriostatic (se realizeaza o blocare potential reversibila a procesului de multiplicare celulara) sau bactericid (se produce o alterare profunda si ireversibila a unor procese metabolice esentiale). Aplicatie practica: folosirea bactericidelor in tratamentul semintei sau in vegetatie pentru limitarea atacului.

Genul    Agrobacterium. Simptomul specific determinat de bacteriile patogene este producerea de tumori pe radacini sau la baza tulpinii (Agrobacterium tumefaciens).

Genul Ralstonia. Reprezentantul tip este R. solanacearum, o specie foarte pagubitoare pentru numeroase culturi in regiunile tropicale si subtropicale. Bacteria produce ofiliri si ingalbeniri asimetrice (se dezvolta in tesutul conducator al plantei - xilem) si este recunoscuta dupa mucusul alb-laptos care exsuda din tesutul vegetal la presarea fragmentelor partii bazale a tulpinii.

Genul Pseudomonas. Aceste bacterii colonizeaza abundent solul si mediul marin sau acvatic, avand rol in mineralizarea materiei organice. Unele specii se dezvolta in rizosfera, la contactul cu radacinile plantelor, altele in filosfera, pe organele aeriene ale plantelor. Bacteriile din genul Pseudomonas care colonizeaza rizosfera si stimuleaza cresterea plantelor dar ofera si protectie fata de patogenii din sol fac parte din grupa Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR).

Ps. syringae cuprinde reprezentanti care produc necroze mai mult sau mai putin intinse pe frunze, tulpini, ulceratii si ciuruiri ale frunzelor. Specia Pseudomonas syringae are importanta economica majora. Cel mai important patovar este Ps. syringae pv. syringae, saprofit dar si parazit, infectand gazdele prin rani sau flori, cand conditiile climatice sunt favorabile (vreme rece si umeda). Cercul de plante gazda este larg iar gama de simptome variata: ulceratii pe tulpini si ramuri, adesea asociate cu scurgeri de gome; perforari foliare; necrozarea frunzelor si ramurilor.

Unii reprezentanti ai genului Pseudomonas induc pierderi prin inghet, datorita formarii cristalelor de gheata la temperaturi apropiate de 0⁰C. La temperaturi cuprinse intre -10⁰C si 0⁰C gheata nu se formeaza la plante decat in prezenta unor bacterii specifice, a caror membrana are nuclei in jurul carora se formeaza cristale de gheata. Tulpinile bacteriene responsabile de producerea ghetii apartin speciei Ps. syringae (ataca frunzele, florile si fructele).

Genul Erwinia. Specia E. amylovora (focul bacterian al rozaceelor) este reprezentantul tip al acestui grup. Gazdele cele mai importante din punct de vedere economic sunt parul (Pyrus communis) si marul (Malus domestica). Sunt atacati de asemenea arbusti ornamentali: Crataegus, Sorbus, Pyracantha, Cotoneaster iar rolul lor este foarte important in transmiterea bolii.

Genul Xanthomonas. Numeroase specii de Xanthomonas sunt fitopatogene. Infectiile produse se manifesta in general pe frunze, tulpini si fructe prin pete brune, cu aspect uleios, inconjurate de o aureola. X. begoniae, extrem de pagubitoare in sere, la begonii, in conditii de temperatura si umiditate ridicate.

Transmiterea si raspandirea bacteriilor. Transmiterea bacteriilor se poate realiza prin seminte, organe vegetative de inmultire (bulbi, tuberculi, butasi - E. amylovora) sol (A. tumefaciens) sau plante gazda spontane.

Raspandirea bacteriilor in timpul vegetatiei, de la o planta la alta, are loc, in principal, prin intermediul apei - (picaturi de ploaie sau apa de irigatie). Apa de ploaie de la suprafata frunzelor constituie un dispersant eficace, atat pe aceeasi planta cat si de la o planta la alta. Cand picaturile de apa sunt antrenate de vant, distanta la care sunt raspandite bacteriile se mareste considerabil.Desi mai putin frecventa, diseminarea strict aeriana a bacteriilor exista. Coloniile bacteriene de Erwinia amylovora (exsudatul bacterian la nivelul leziunilor) se pot usca si fi transportate de vant sau insecte.

Alte surse de transport in vegetatie sunt insectele: E. amylovora (prin albine, furnici) sau omul: A. tumefaciens.

Patrunderea bacteriilor in plante se face cel mai des prin deschideri naturale sau prin rani. Stomatele constituie un punct de patrundere important; structura lor (mai mult sau mai putin accesibila) sau inchiderea lor pot influenta patrunderea (oprirea patogenului in camera substomatica sau continuarea procesului de infectie). Lenticelele sunt in mod normal protejate de un strat suberizat care se rupe in conditii de umiditate ridicata permitand astfel accesul bacteriilor in straturile adiacente, nesuberificate unde poate avea loc macerarea.. Hidatodele, situate la extremitatea vaselor de la periferia frunzelor joaca de asemenea un rol important. Nectariile (glande nectarifere) constituie o alta cale de intrare a bacteriilor specializate in infectarea pieselor florale (E. amylovora). Ranile reprezinta un alt mijoc de patrundere de luat in considerare ( A. tumefaciens): frecarile mecanice mai ales sub influenta vantului, cicatricile foliare (la nivelul zonei de ruptura a xilemului care nu este suberificat in timpul caderii frunzelor), rani produse de insecte, grindina, caderea frunzelor, lucrari de intretinere.

Strategii parazitare. Interactiunile bacterii-plante, cu declansarea procesului de patogeneza, presupun colonizarea genetica dar si existenta unor factori de virulenta: toxine, echipament enzimatic, exopolizaharide si fenomenul de quorum sensing.

1. Colonizare genetica. La Agrobacterium tumefaciens mecanismul de patogeneza a fost calificat drept "colonizare genetica". In contact cu ranile proaspete ale unei plante gazda sensibile, patogenul introduce in celulele acesteia un fragment de ADN numit ADN -T (T - pentru transfer) situat pe o plasmida specifica, desemnata Ti (Tumour inducing - induce tumori. Aceste plasmide contin informatiile genetice privitoare la patogeneza, virulenta. Bacteriile care nu au plasmide Ti nu sunt patogene. Acest fragment de ADN se integreaza in genomul celulei gazda, ADN -T se exprima si induce, in celulele transformate, sinteza unor hormoni care induc, la locul de infectie, proliferarea celulara si transformarea tesutului vegetal in tumori. Tumorile pot creste, apoi, nedefinit in absenta bacteriei care le produce.
2. Toxinele sunt substante produse de bacterii sau rezultatul interactiunii bacterie-planta gazda care actioneaza asupra celulelor plantei, participand la initierea si evolutia bolii. Ele pot reproduce partial sau total simptomele bolii, fiind corelate cu patogenitatea. Principalele toxine siringomicina si siringotoxina (Pseudomonas syringae), tabtoxina (Ps. tabaci), amilovorina (Erwinia amylovora).
3. Echipamentul enzimatic al bacteriilor este puternic reprezentat (amilaze, pectinaze, ligninaze).
4. Exopolizaharidele sunt polizaharide extracelulare produse de numeroase bacterii fitopatogene. Ele au rolul de a proteja bacteria si de a contribui la virulenta acesteia prin blocarea xilemului si producerea de ofiliri plantelor atacte.
5. Quorum sensing (QS). Unele bacterii utilizeaza fenomenul de quorum sensing pentru monitorizarea densitatii populatiilor lor locale, prin secretarea unor molecule mici, difizabile (unele de tipul N-acyl homoseri lactone - AHL). Aceste molecule mediaza comunicarea de la celula la celula avand ca rezultat exprimarea unor caractere numai in cazul in care populatia bacteriana are o anumita marime. Si bacteriile fitopatogene folosesc QS pentru a controla patogeneza si colonizarea gazdei. Acest fenomen este folosit pentru a controla caractere ca: producerea de exopolizaharide, producerea de enzime de maceratie, transferul plasmidelor Ti intre tulpini de A. tumefaciens.

Simptomatologia bacteriozelor este extrem de variata, principalele simptome exprimate de plante fiind: patarilele foliare sau de pe fructe, care pot evolua de la cloroze difuze pana la necroze, cu diferite forme si marimi, hidrozele (acumularea de apa in tesutul atacat), arsurile, putregaiurile umede (degradarea tesutului atacat sub actiunea enzimelor de maceratie), tumorile, ofilirea (dezvoltarea bacteriilor in vasele conducatoare si obturarea acestora, cu blocarea circulatiei apei si elementelor nutritive sau formarea de gome). Principalele simptome produse de bacteriile fitopatogene sunt prezentate in figura.