Gabona fekete rozsda - biológia
Milyen meleg túl meleg az élethez az óceán feneke mélyén?
Antibiotikumok baktériumoktól
Sejtvándorlás: egy ismert fehérje újonnan felfedezett funkciója
Molekuláris iránytű a sejtek igazításához
Mi teszi a levelek öregedését ősszel
A keselyű gyöngytyúk demokráciája
Ekembo környezete: Az emberek nyílt tájakon is éltek
| Genetika | Mezőgazdaság, erdészet és állattenyésztés
A búzafajtát vad füvek keresztezésével hozták létre
Milyen meleg túl meleg az élethez az óceán feneke mélyén?
Fekete szemes rozsda
Fekete szemes rozsda (Puccinia graminis) a búzán
A Fekete szemes rozsda (Puccinia graminis), Fekete rozsda vagy Gabonarozsda gomba a rozsdás családból (Pucciniales). A búza, az árpa, a zab és a rozs megfertőzéséről ismert, és egyéb édes füvek is a gazdaszervezetek közé tartoznak. A gabona fekete rozsdája heterozigóta, ami azt jelenti, hogy másodlagos gazdaszervezetként cserél gazdát a gabona és a borbolya család között.
A szemes fekete rozsda számos változatban és formában fordul elő. A 20. század első felében a szemfekete rozsda az Egyesült Államokban majdnem megszűnt a borbolya kiterjedt felszámolásával. Kelet-Afrikában az 1998-ban felfedezett Ug99 variáns a búza jelentős terméshibáihoz vezetett. A tudósok azon dolgoznak, hogy növénynemesítéssel küzdjenek az Ug99 ellen.
jellemzők
Makroszkopikus tulajdonságok
A szemes fekete rozsda kezdetben rozsdavörös bevonatként (uredia) jelenik meg a füveken. Csíkként húzódik a hossztengely mentén, főleg a szárakon, kevésbé erősen a leveleken. Az idő múlásával az érintett területek növekednek és feketévé válnak (Telien). [1]
A borbolyán (Berberis) és Mahonia (Mahonia) a fertőzést kerek, sárga foltok (pycnidia) mutatják a levelek felső oldalán. Öt-hét nappal később a levelek alsó oldalán nagyobb, világossárga foltok, az úgynevezett aecidia jelennek meg. [1]
Mikroszkópos tulajdonságok
Az árpa fekete rozsda urediosporái oválisak és 25-30 × 17–20 µm méretűek. Mindegyikük négy csíra spórát tartalmaz. A teleutospórák sötétbarnák, két sejtből állnak, két-két maggal, és felül lekerekítettek. Mérete 40–60 × 15–20 μm, viszonylag vastag és sima külső fala van, valamint a csípő pórusai vannak a csúcson és kissé a septum alatt. [1]
ökológia
A szemes fekete rozsda fejlődési ciklusa alatt öt vegetatív állomáson halad át, amelyek közül három az elsődleges gazdán található, azaz például a lágy búza (Triticum aestivum), és a fennmaradó kettő a másodlagos gazdán, például a borbolya (Berberis vulgaris) előfordul.
Először tavasszal a gomba haploid bazidioszporái csíráznak a borbolya levelein, ahol egymagú haploid micéliumot képeznek. A gomba most parazita módon táplálkozik a borbolyával, és a levél oldalán különböző struktúrákat képez. A nemi magokat alkotó piknídiumok (vagy spermogonia) a levél felső oldalának hámrétege alatt fejlődnek ki. Aecidia képződik a levél alsó oldalán, amely bazális sejteket képez. Ezek felveszik a piknídiumok által alkotott nemi magokat.
Egy további magot kapnak a piknospóráktól, amelyek spórarepüléssel vagy rovarok általi szállítással jutnak el a fogantatás hifáihoz. Innen a spóra a nukleáris sejtbe vándorol, befejezve a heterokarion képződését. Ebből az alapsejtből képződik az aecidium, amely nagyszámú acidiospórát termel.
Ezek a haploid-dikarióta acidiospórák csak édes füveken tudnak csírázni. A búzán csíracsövet képeznek, amely behatol a növény szövetébe, és ott sejtek között növekszik. A micélium lokalizált marad, és nincs csatja, de párban vetik.
Ezek az uridia nevű struktúrák ma aszexuális uredospórákat alkotnak. Bár a gomba ezekkel nem képes szexuálisan szaporodni, lehetővé teszik nagy terjedését, így nemcsak a gazda növény más részei, hanem számos más növény is megtámadható.
Végül ősszel teleutospórák alakulnak ki az uridiumból. Vastag sejtfalukkal telelésre tervezték őket. Két magmaguk van, amelyek tavasszal végül összeolvadnak, majd bazidiumokat alkotnak. Ezek viszont bazidiospórákat alkotnak, amelyekkel a ciklus egyszer végigfut.
Szisztematika
Mivel a mezőgazdaság az évek során új fajtákkal reagált a fekete rozsdára, de a gomba mutáció révén kialakult rezisztenciában, és az egyes fűfajtákra specializálódott, a fekete rozsda számos formája és fajtája jelent meg: [2]
Mezőgazdasági károk
Amikor gombás spórái Puccina graminis Búzanövényeken landolnak, pustulákat képeznek, és a tápanyagokat kivonják, amelyeket gabona fejlődésére szánnak. [3]
A szemes fekete rozsda a történelem folyamán többször is jelentős károkat okozott a búza, a rozs és az árpa állományában, mivel a fajtától függően a betakarítás jelentős részének elvesztéséhez vezetett. Az idősebb Plinius a fekete gabonarozsdát látta a legnagyobb gabonapestishez. Csak a XVIII. Mivel maga a gomba akkor még nem volt ismert, a földműveseket babonával vádolták a lekvárfőzők, akik feldolgozták a borbolya gyümölcsét. 1755-ben a massachusettsi koronagyarmat törvényt fogadott el, amely ultimátumot adott a gazdáknak: kinek földjén nőtt a borbolya, 1760. június 13-ig kellett kiirtaniuk vagy megsemmisíteniük. Csak 1794-ben írta le a gomba Christian Hendrik Persoon; 1866-ban Anton de Bary tudományos bizonyítékokat szolgáltatott a borbolya köztes gazdaszerepének szerepéről. [4]
Miután a 20. század elején két nagy járvány alakult ki az Egyesült Államokban, a Mezőgazdasági Minisztérium összehangolt egy programot a borbolya felszámolására a legfontosabb búzatermesztési területeken (különösen Ohiótól Észak-Dakotáig). 1933-ban 18 millió bokrot szüntettek meg. Más államok idővel csatlakoztak a programhoz. 1930 körül a járványok hanyatlani kezdtek. A gomba új változata az eddigi legutóbbi pusztító járványokat 1953-ban és 1954-ben okozta. Ma is létezik egy karanténprogram, amely szerint tilos a borbolya szállítása karanténba helyezett országokba vagy azok között. A borbolya széles körű megszüntetése súlyosan korlátozta a genetikai rekombináció lehetőségeit és ezáltal az új, virulensebb változatok kialakulásának kockázatát, ezért a fekete rozsda már nem jelent jelentős problémát az Egyesült Államokban. A közönséges búzafajták számos gént tartalmaznak a gomba ismert változataival szembeni ellenálló képességgel szemben. [5]
Az 1960-as években Norman Borlaug és a CIMMYT munkatársai olyan búzafajtákat tenyésztettek, amelyek rezisztenciagéneket tartalmaznak, mint pl Sr31 tartalmazza. Ezen ellenállások mellett ezek a fajták magasabb hozampotenciált és törpét is kínálnak, ami a zöld forradalom alapját képezte. Miután a betegség kontroll alatt állt és a búza ára stabilizálódott, a rezisztencia-kutatás finanszírozását csökkentették. Az Ugandában 1998-ban felfedezett törzs új fenyegetést jelentett Ug99 a Sr31 nem okoz ellenállást. Ug99 ma 7 változatban létezik, és 2007 körül komoly károkat okozott a kenyai gazdálkodóknak (egyes esetekben 80% -os terméscsökkenés). Kelet-Afrikából a törzs Jemenben és Iránban is elterjedt. 2008 márciusában a FAO figyelmeztetett a hatalmas terméshibákra Ug99 ott észlelték. A fő probléma a sok búzafélék nagy érzékenysége, amelyek nem ellenállnak Ug99 van. Emberek százmillióinak élelmiszer-ellátása van veszélyben, ha a gomba keletebbre mozog (India, Kína). [6] [3]
Amikor Borlaug 2005-ben megtudta a fekete rozsda újbóli megjelenését, összehívta a tudósokat a "Durable Rust Resistance in Wheat" projektben, amelyet a Cornell Egyetem és a CIMMYT vezet. 2011 februárjában a projekt 40 millió dolláros támogatást kapott a Bill & Melinda Gates Alapítványtól. Most 20 rezisztens fajta áll rendelkezésre, amelyeket immár nyolc afrikai és ázsiai nemzet tenyésztési programjaiba integrálnak. [3]
Katonai felhasználás
Az 1940-es évek végén az Egyesült Államokban erőfeszítéseket tettek a fekete rozsda katonai célokra történő felhasználására. 1953-ban kifejlesztették az M-115 bombát, amely 250 kg terhelésű gomba spórát tartalmazott, pulykatollakkal együtt hordozóként, és célja a katonai ellenfelek terméskiesése volt. Az Egyesült Államok hadserege 1957-ig, 1962 és 1969 között Fort Detrickben fekete rozsda spórákat termelt erre a célra. Ezeket az állományokat csak 1974-ben pusztították el teljes egészében egy demilitarizációs program részeként. [7] [8] [9]