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 1-2μ si latimea de 0,5-0,8μ) 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.

1. 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).

2. 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)

3. Înmultirea. Bacteriile au capacitate mare de inmultire, realizata prin diviziune.

4. Principalii taxoni ai bacteriilor fitopatogene

Genul Agrobacterium izolate din apa, sol, rizosfera si tesuri vegetale; pot fi nepatogene sau pot produce tumori sau proliferari ale radacinii. Simptomul specific determinat de bacteriile patogene este producerea de tumori pe radacini sau la baza tulpinii (Agrobacterium tumefaciens). Unele specii de Agrobacterium sunt utilizate si în domeniul ingineriei genetice, permitând integrarea si exprimarea în plante a unor gene straine.

Genul Burkholderia - simptomele induse plantelor sunt putregaiuri, ofiliri sau necroze. Reprezentantii cei mai cunoscuti sunt: B. caryophylli, responsabil de ofilirea vasculara la garoafe; B. gladioli, pagubitoare în culturile de gladiole dar si pe bulbi, la pastrare.

Genul Ralstonia Reprezentantul tip este R. solanacearum, o specie foarte pagubitoare pentru numeroase culturi în regiunile tropicale si subtropicale. Bacteria produce ofiliri si îngalbeniri asimetrice (se dezvolta în 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, având rol în mineralizarea materiei organice. Unele specii se dezvolta în rizosfera, la contactul cu radacinile plantelor, altele în filosfera, pe organele aeriene ale plantelor. Ps. syringae pv. syringae - saprofit dar si parazit, infectând gazdele prin rani sau flori, când 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 înghet, datorita formarii cristalelor de gheata la temperaturi apropiate de 0⁰C. La temperaturi cuprinse între -10⁰C si 0⁰C gheata nu se formeaza la plante decât în prezenta unor bacterii specifice, a caror membrana are nuclei în jurul carora se formeaza cristale de gheata. Tulpinile bacteriene responsabile de producerea ghetii apartin speciilor Ps. syringae si Pantoea herbicola, specii epifite sau patogene (ataca frunzele, florile si fructele).

Genul Erwinia. Speciile de Erwinia din grupul carotovora - responsabile de putregaiuri umede sunt cunoscute pentru activitatea pectolitica puternica, inducând degradarea tesuturilor plantelor (macerare) cu aparitia unui putregai umed, mai ales la organele de rezerva. Dezvoltarea speciilor de Erwinia este favorizata de traumatisme, înghet, rani mecanice, agenti toxici, salinitate excesiva, prezenta altor patogeni. Grupul amylovora reuneste cca. 10 specii care nu produc putregaiuri umede. 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 în transmiterea bolii.

Genul Xanthomonas Specia X. campestris este ubiquista si cuprinde mai multe de 100 de patovar-uri, cercul de plante gazda fiind în general foarte limitat. Infectiile produse se manifesta în general pe frunze, tulpini si fructe prin pete brune, cu aspect uleios, înconjurate de o aureola. X. campestris pv. begoniae, extrem de pagubitoare în sere, la begonii, în conditii de temperatura si umiditate ridicate.

5. Transmiterea si raspândirea bacteriilor

Transmiterea bacteriilor se poate realiza prin seminte (tutun), organe vegetative de înmultire (bulbi, tuberculi, butasi), sol sau plante gazda spontane. Raspândirea bacteriilor în timpul vegetatiei, de la o planta la alta, are loc, în principal, prin intermediul apei – diseminare hidrohora (picaturi de ploaie sau apa de irigatie). Apa de ploaie de la suprafata frunzelor constituie un dispersant eficace, atât pe aceeasi planta cât si de la o planta la alta. Când picaturile de apa sunt antrenate de vânt, distanta la care sunt raspândite bacteriile se mareste considerabil.

Alte surse de transport în vegetatie sunt insectele (raspândire zoohora): E. amylovora (prin albine, furnici) sau omul (diseminarea antropohora): A. tumefaciens

6. Ciclul parazitar

Bacteriile au capacitatea de a se multiplica foarte rapid, de a coloniza mediul si de a se adapta la conditii foarte variate, dezvoltând mecanisme de competitie între ele dar si fata de alte microorganisme.

Patrunderea bacteriilor în plante se face cel mai des prin deschideri naturale sau prin rani. De la patrunderea sa în gazda cu care stabileste o relatie parazitara compatibila bacteria fitopatogena se va multiplica intens în camera substomatica sau xilem, în functie de locul intrarii. Stomatele constituie un punct de patrundere important; structura lor (mai mult sau mai putin accesibila) sau închiderea lor pot influenta patrunderea (oprirea patogenului în camera substomatica sau continuarea procesului de infectie). Lenticelele sunt în mod normal protejate de un strat suberizat care se rupe în conditii de umiditate ridicata permitând astfel accesul bacteriilor în straturile adiacente, nesuberificate unde poate avea loc macerarea. Nectariile (glande nectarifere) constituie o alta cale de intrare a bacteriilor specializate în infectarea pieselor florale (E. amylovora). Ranile reprezinta un alt mijoc de patrundere de luat în considerare (A. tumefaciens): frecarile mecanice mai ales sub influenta vântului, cicatricile foliare (la nivelul zonei de ruptura a xilemului care nu este suberificat în timpul caderii frunzelor), rani produse de insecte, grindina, caderea frunzelor, lucrari de întretinere.

7. 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”. În contact cu ranile proaspete ale unei plante gazda sensibile, patogenul introduce în 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 în genomul celulei gazda, ADN -T se exprima si induce, în celulele transformate, atât sinteza unor hormoni (citokinine, auxine) cât si a unor aminoacizi speciali (opine). In regnul vegetal, opinele nu exista, in principiu, decat in tesurile transformate de Agrobacterium tumefaciens. Principalele opine sunt: nopalina, octopina, agropina si mannopina. Ele constituie o baza nutritiva utilizabila ca sursa de carbon si azot de catre tulpinile de Agrobacterium care au provocat transformarea plantei. Hormonii produsi induc, la locul de infectie, proliferarea celulara si transformarea tesutului vegetal în tumori. Tumorile pot creste, apoi, nedefinit în absenta bacteriei care le produce.
2. Toxinele sunt substante produse de bacterii sau rezultatul interactiunii bacterie-planta gazda care actioneaza asupra celulelor plantei, participând 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 având ca rezultat exprimarea unor caractere numai în cazul în 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 între tulpini de A. tumefaciens.

8. 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 pâna la necroze, cu diferite forme si marimi, hidrozele (acumularea de apa în tesutul atacat), arsurile, putregaiurile umede (degradarea tesutului atacat sub actiunea enzimelor de maceratie), tumorile, ofilirea (dezvoltarea bacteriilor în vasele conducatoare si obturarea acestora, cu blocarea circulatiei apei si elementelor nutritive sau formarea de gome).

CIUPERCI FITOPATOGENE

1. Morfologia ciupercilor.

Aparate vegetative

La ciupercile putin evoluate (Chytridiomycetes, Plasmodiophoromycetes) corpul vegetativ este reprezentat de o celula lipsita de o membrana rigida, cu citoplasma si un nucleu - gimnoplast - sau cu mai multi nuclei - plasmodiu. Dezvoltarea acestora este intracelulara, luând forma celulei gazda. Aceste ciuperci paraziteaza plantele si animalele sau pot trai saprofit pe resturi vegetale, animale acvatice sau în soluri cu umiditate excesiva. Dermatoplastul, un alt tip de aparat vegetativ, este reprezentat de o celula cu membrana, citoplasma si nucleu. Este tipic levurilor din familia Saccharomycetaceae. Sifonoplastul este întâlnit la ciupercile oomicete, fiind reprezentat de filamente mai mult sau mai putin ramificate, continui, cu citoplasma si numerosi nuclei. La ciupercile evoluate (ascomicete, basidiomicete) corpul vegetativ este reprezentat de talul filamentos septat, constituit din hife miceliene bogat ramificate, cu diametrul de 1-2µm, septate. Ca si sifonoplastul, talul septat este numit generic miceliu.

Structuri cu rol în nutritie (organe de absorbtie)

La ciupercile evoluate s-au diferentiat organe specializate de absorbtie a hranei, folosite pentru extragerea substantelor nutritive din substratul viu sau mort. Astfel, ciupercile saprofite prezinta rizoizi, terminatii ale sifonoplastului, puternic ramificate, cu aspect de “radacini”.  Ciupercile parazite, cu dezvoltare intercelulara, extrag hrana din celulele parazitate cu ajutorul unor formatiuni diferentiate din miceliu, numite haustori.

Structuri cu rol în rezistenta

Stromele reprezinta aglomerari ale miceliului, cu filamentele întretesute dens ; celulele au membrana mai groasa, sunt sarace în apa dar continutul celular este concentrat, bogat în substante de rezerva (glicogen, lipide, proteine). Stromele au forma unor cruste (tesut fals) care apar la suprafata organelor atacate. Formarea lor precede, în general,  fenomenul de sexualitate, în interior dezvoltându-se fructificatii care apar în urma acestui proces – de exemplu, peritecii).

Rizomorfele sunt strome alungite, formate din asocierea filamentelor miceliene, cu aspect de cordoane ramificate, subcorticale sau subterane, asemanatoare radacinilor. Ele au crestere continua si pot atinge grosimi de 1-2mm si lungimi ce pot depasi un metru. Au dublu rol, atât în colonizarea substratului cât si de rezistenta (Armillaria mellea, Rosellinia necatrix).

Sclerotii sunt organe de rezistenta cu structura compacta, provenita dintr-o întretesere a filamntelor miceliene, de forma variata. La exterior tesutul lor este alcatuit din filamente dens întretesute, astfel încât acestea îsi pierd individualitatea ; celulele lor sunt moarte, au membrana puternic îngrosata, de culoare neagra (paraplectenchim). La interior, tesutul sclerotilor este alcatuit din filamente laxe, cu celule vii, cu pereti subtiri, bogate în substante de rezerva (prosoplectenchim). Dimensiunile sclerotilor variaza de la câtiva mm (chiar microni uneori), în cazul microsclerotilor pâna la câtiva cm (chiar 30cm) – macroscleroti.

Alte structuri diferentiate de miceliu. Apresoriile sunt organe de fixare si de patrundere, constituite din expansiuni sub forma de vezicule. Ele sunt generate în special de filamentele germinative ale sporilor. Buclele sunt structuri inelare sau globuloase dezvoltate de unele ciuperci care captureaza prada, reprezentata de nematozi sau alte hife miceliene.

Inmultirea ciupercilor

Cea mai comuna forma de înmultire asexuata este cea realizata prin intermediul sporilor. Sporii sunt extrem de variabili din punct de vedere morfologic.

Diferite tipuri de spori