Chemap Agro s.r.o.

Příznaky, šíření a kontrola bakteriální kroužkovitosti bramboru

28. 04. 2017 Ing. Iveta Pánková, Ph.D. a kol. Choroby Zobrazeno 263x

V letech 2012 až 2015 byl zaznamenán zvýšený počet pozitivních nálezů původce bakteriální kroužkovitosti bramboru, karanténní bakterie Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus (Spieckermann & Kotthoff 1914) Davis et al. 1984 (Cms) v partiích sadbových brambor mnoha genotypů.

Agronutrition

V České republice se provádí kontroly sadbového materiálu bramboru na přítomnost Cms od roku 1995. Přes mnohaleté uplatňování nulové tolerance Cms podle Směrnice Rady 93/85/EHS a vynaložení vysokých nákladů na testování sadbových hlíz se v EU nedocílilo úplné eradikace patogenu. V ČR došlo po počátečním radikálním snížení počtu pozitivních výskytů v posledních letech k jejich opětovnému nárůstu. Po zahájení testování sadbových hlíz na přítomnost původce bakteriální kroužkovitosti bramboru došlo zavedením a kontrolou dodržování vhodných agrotechnických postupů, sanitárních opatření a správným nakládáním s odpadem, které brání horizontálnímu šíření choroby, k postupnému snížení pozitivních nálezů. Dodržování osevních postupů, důsledné odstraňování plevelných hlíz, důsledné čištění a dezinfekce strojů, třídících linek, pracovních nástrojů, skladovacích a přepravních prostor a jejich vybavení, skleníků, apod. vedlo k významné redukci možnosti horizontálního šíření choroby. Doporučené postupy a opatření se stala rutinní záležitostí u většiny podniků zabývajících se především šlechtěním a množením brambor. Přesto počet pozitivních výskytů Cms po roce 2010 začal stoupat a dosáhl maxima v teplotně nadprůměrném roce 2015.

Po důsledné kontrole a postupném vyloučení všech možných cest horizontálního šíření původce bakteriální kroužkovitosti byla pozornost zaměřena na možnost přenosu patogenu z matečných na dceřiné hlízy, tedy na vertikální šíření. Byly nalezeny možné cesty vstupu infikovaného materiálu do procesu šlechtění a množení sadbových hlíz. Na základě zjištěných skutečností byl navržen postup, jak co nejvíce minimalizovat možnosti těchto vstupů.

Bakteriální kroužkovitost bramboru v našich zeměpisných šířkách doposud nezpůsobuje žádné ztráty v průběhu vegetace, na výnosu sklizně, ani během skladování. Nepoškozuje lidské zdraví. Největší ekonomické ztráty jsou způsobeny nulovou tolerancí patogenu v sadbovém materiálu a z toho vyplývajícími mimořádnými rostlinolékařskými opatřeními (MRO) uvalenými na podniky s pozitivním výskytem.

Příznaky choroby na nadzemních částech rostliny bramboru

Projevy choroby v polních podmínkách ČR nelze vizuálně odhalit. Příznaky bakteriálního vadnutí na nadzemních částech rostliny jsou obecně v polních podmínkách velmi vzácné, jsou zaměňovány s příznaky abiotických poruch. Rostliny infikované Cms se neliší vzrůstem, zabarvením rostliny, dobou kvetení, ani nedochází k významné redukci počtu a velikosti vytvořených dceřiných hlíz v porovnání se zdravou rostlinou. Řada publikovaných fotografií bohužel zaměňuje příznaky abiotického svinování a vadnutí listů nebo dokonce projevy virových chorob bramboru na listech rostliny s příznaky bakteriální kroužkovitosti bramboru.

Původce choroby, grampozitivní bakterie Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus, kolonizuje cévní svazky rostlin a hlíz bramboru, kde se jen velmi pomalu množí. Teplotní optimum pro tuto bakterii je 20–22 °C. V porovnání s jinými, zejména gramnegativními bakteriálními patogeny bramboru, např. karanténní bakterií Ralstonia solanacearum nebo pektinolytickými bakteriemi z rodu Dickeya, Pectobacterium nebo Pseudomonas, se Cms množí za optimálních teplotních podmínek 3× až 4× pomaleji. S teplotou klesající pod 15 °C se rychlost množení výrazně zpomaluje. Při teplotách kolem 0 °C se prakticky nemnoží, pouze přežívá.

První příznaky bakteriální kroužkovitosti jsou patrné na listech hlavně ve vyšších patrech rostliny a jsou lehce přehlédnutelné. Vadnutí probíhá vždy od okraje listů, kraje listů se krabatí a následně se začínají svinovat. Vlivem nerovnoměrného zásobování živinami a vodou postupně se ucpávajícími cévami může docházet k pozvolné deformaci listů (obr. 1A, 1B). Během tohoto procesu nedochází k výrazným barevným změnám listů. Ty následují až po konečném ucpání cévních svazků. Ve snaze vyvolat charakteristické příznaky choroby na rostlinách bramboru byly provedeny kombinované umělé infekce matečných hlíz a rostlin různých genotypů bramboru řadou koncentrací od 102 do 108 buněk/ml virulentního kmenu Cms. Klíčky pěti matečných hlíz jednotlivých odrůd byly narušeny a namočeny do suspenze Cms o dané koncentraci. Po zaschnutí byly zasazeny. Vzešlé rostliny bramboru byly inokulovány cca za 3 týdny injikací suspenze Cms do stonku, cca 5 cm nad bází. Koncentrace inokula byla stejná jako při namáčení naklíčené matečné hlízy, z které rostlina vyrostla. Kontrolní matečné hlízy a z nich vyrostlé rostliny bramboru byly inokulovány vodou. Při ideálních teplotních a vlhkostních podmínkách pro rozvoj choroby v karanténním skleníku se podařilo u náchylnějších odrůd bramboru vyvolat typické příznaky - zasychání a svinování okrajů listů, deformace a postupné vadnutí částí nebo celých listů až po více než 3 týdnech po inokulaci virulentním kmenem Cms o koncentraci 104 buněk/ml a vyšší (obr. 2). Ani při umělé infekci vysokou koncentrací patogenu (108 buněk/ml) se nepodařilo během vegetace u žádného genotypu bramboru vyvolat totální kolaps rostlin. Zpravidla odumřelo několik listů nebo částí listů v blízkosti místa inokulace rostliny, na ostatních listech docházelo postupně v průběhu celého vegetačního cyklu k zavadání a svinování listů.

I v případě citlivých indikátorových rostlin lilku vejcoplodého (Solanum melongena L.) využívaných v biologických testech pro detekci patogenu se daří spolehlivě vyvolat příznaky choroby až po více než 4 týdnech po inokulaci virulentním kmenem o koncentraci 103 buněk/ml a vyšší (obr. 3). A to pouze za předpokladu, že tyto rostliny infikujeme virulentním kmenem a v jejich raném stadiu růstu, ideálně ve stadiu 2 pravých listů. Čím později rostliny infikujeme, tím obtížnější je vyvolat příznaky choroby. Ze starších rostlin lilku může být patogen reizolován, aniž by vyvolal jakékoliv vnější příznaky choroby.

Rostliny lilku i bramboru byly během pokusů s umělými infekcemi zasazeny v růstových nádobách v běžném půdním substrátu a nebyly přihnojovány. V polních podmínkách jsou rostliny bramboru intenzivně vyživovány, případně zavlažovány. Rostliny, tedy i cévní svazky jsou mohutnější než u rostlin v nádobách a šance pomalu se množícího patogenu přerušit přívod živin a vody do nadzemních částí vitálních rostlin, a tím vyvolat jejich kolaps, je v našich klimatických podmínkách nulová.

Obr. 1: Rostliny bramboru po umělé infekci vysokou koncentrací patogenu (od 106 do 108 buněk/ml); A - první příznaky cévního vadnutí jsou patrné na listech hlavně ve vyšších patrech rostliny, listy se krabatí a svinují, B - vlivem nerovnoměrného zásobování živinami a vodou postupně se ucpávajícími cévami a dochází k deformaci listů
Obr. 1: Rostliny bramboru po umělé infekci vysokou koncentrací patogenu (od 106 do 108 buněk/ml); A - první příznaky cévního vadnutí jsou patrné na listech hlavně ve vyšších patrech rostliny, listy se krabatí a svinují, B - vlivem nerovnoměrného zásobování živinami a vodou postupně se ucpávajícími cévami a dochází k deformaci listů

Obr. 2: Příznaky bakteriální kroužkovitosti bramboru na rostlinách po umělé infekci virulentním kmenem Cms řadou koncentrací od 105 do 108 buněk/ml virulentního kmenu Cms v porovnání s kontrolou
Obr. 2: Příznaky bakteriální kroužkovitosti bramboru na rostlinách po umělé infekci virulentním kmenem Cms řadou koncentrací od 105 do 108 buněk/ml virulentního kmenu Cms v porovnání s kontrolou

Obr. 3: Rostlina lilku vejcoplodého (Solanum melongena L.) 6 týdnů po umělé infekci Cms (od koncentrace 107 do 101 buněk/ml)
Obr. 3: Rostlina lilku vejcoplodého (Solanum melongena L.) 6 týdnů po umělé infekci Cms (od koncentrace 107 do 101 buněk/ml)

Příznaky choroby na hlízách bramboru

Ani vizuální kontrola cévních svazků hlíz podélně rozkrojených v pupkové části nemusí odhalit infekci Cms. Infikované cévní svazky středně až silně napadených hlíz jsou o několik odstínů tmavší v porovnání s cévními svazky zdravých hlíz dané odrůdy. Ztmavnutí cévních svazků může být způsobeno i původci dalších chorob, abiotickými faktory nebo desikanty. V případě velmi silné infekce Cms mohou být cévní svazky rozložené a při zmáčknutí z hlízy vytéká kašovitá hmota (obr. 4). Z pletiva v těsné blízkosti rozložených cévních svazků lze provést úspěšnou izolaci patogenu. Nález takto silně napadených hlíz je v našich zeměpisných šířkách vzácný. Zkušený hodnotitel je schopný odhalit na základě vizuálního porovnání s cévními svazky zdravých hlíz podezřelé hlízy. Na základě několikaletého porovnání vizuálního posouzení cévních svazků hlíz a výsledků jejich testování determinačním imunoabsorpčním sendvičovým testem (DAS ELISA), je zaškolený pracovník schopen odhalit s více jak 75% spolehlivostí středně až silně infikované hlízy. Tyto hlízy jsou pak jednoznačně pozitivně vyhodnocené detekčními metodami - kromě DAS ELISA testu i metodami real-time PCR (např. fluorescenční metoda SYBR-Green) s využitím několika setů primerů a v biologickém testu. Předpokládáme, že obdobného výsledku by bylo dosaženo i při porovnání vizuálního hodnocení a imunofluorescenčního testu (IF). Většina slabě až středně infikovaných cévních svazků hlíz v době sklizně zůstává bez příznaků diskolorace. A to i přesto, že koncentrace patogenu při přechodu z matečné hlízy na rostlinu a následně při přechodu z rostliny do dceřiných hlíz pomalu roste. U bezpříznakových hlíz je koncentrace patogenu v cévních svazcích hlíz nedostatečná na jejich devastaci, která by následně mohla vést k jejich napadení a rozkladu sekundárními patogeny na poli nebo během skladování. Nižší obsah patogenu umožní jeho přežití v hlízách a vertikální přenos do další generace.

Ani ponechání infikované hlízy v půdě nepředstavuje významné riziko. Cévní patogen Cms je úzce specializovaný na brambory, potenciálně může přežívat v některých druzích plevelů z čeledi Solanaceae, ve volné půdě ale nepřežívá. Pokud infikované hlízy přežijí zimu, je snaha, pokud je to možné, je stejně jako plevele likvidovat herbicidy. Namátkové testování plevelných hlíz a některých druhů plevelů prováděné v letech 2004–2008 neprokázalo přítomnost Cms. Vzhledem k malému počtu pozitivních nálezů původce bakteriální kroužkovitosti bramboru v těchto letech nebyly tyto kontroly prováděny v návaznosti na jeho potvrzený výskyt. Při odhalování původců ztrát při skladování hlíz často dochází k záměně Cms s pektinolytickými bakteriemi. Některé druhy těchto bakterií, které jsou běžně přítomné na povrchu hlíz, pronikají drobnými poraněními do dužniny a zde se intenzivně množí i při nízkých skladovacích teplotách. Zejména bakterie z rodu PectobacteriumPseudomonas dužninu rozloží během několika dní a hlízy „tečou“. Oproti tomu Cms je lokalizován v cévních svazcích, při nízkých teplotách se téměř nemnoží a rozklad hlíz sám o sobě nevyvolává. Pouze u hlíz oslabených silnou infekcí Cms se bortí cévní svazky a hlízy jsou sekundárně napadány bakteriálními nebo houbovými patogeny, které je následně mohou zcela rozložit.

Obr. 4: Cévní svazky infikované Cms; A - při silné infekci z hlízy vytéká exsudát, B - středně silná infekce
Obr. 4: Cévní svazky infikované Cms; A - při silné infekci z hlízy vytéká exsudát, B - středně silná infekce

Vertikální přenos infekce

Vertikální přenos infekce z matečných hlíz na dceřiné hlízy přes rostliny bramboru může probíhat několik let zcela skrytě. Navyšování koncentrace patogenu při přechodu z jedné generace na následnou je za stávajících teplotních podmínek střední Evropy velmi pozvolné. Patogen je obvykle zjištěn až po několika přesadbách, když dosáhne koncentrace zachytitelné některou z imunochemických nebo molekulárně genetických metod a vyvolá příznaky cévního vadnutí na rostlinách lilku a je z nich reizolován. Rychlost nárůstu koncentrace patogenu v cévních svazcích rostlin a hlíz je ovlivněna pouze teplotami v průběhu vegetační sezony. Teplejší počasí vede k jeho rychlejšímu pomnožení. Vysoké teploty v létě roku 2015 vedly k zachycení zvýšeného počtu dosud latentně probíhajících infekcí. Po teplotně průměrné vegetační sezoně roku 2016 dosud nebyl hlášen žádný Cms pozitivní vzorek. Na základě znalostí chování patogenu a vyhodnocení praktických postupů při šlechtění a množení brambor byla navržena opatření, jak řetěz vertikálního přenosu přerušit a do budoucna ho zcela vyloučit.

Třístupňová kontrola vstupních šlechtitelských a množitelských materiálů bramboru

Navržený třístupňový proces zahrnuje důslednou několikanásobnou kontrolu veškerých výchozích šlechtitelských a zdrojových materiálů genotypů bramboru i novošlechtění. Každý materiál je během jedné vegetační sezony třikrát otestován. V první fázi jsou vizuálně kontrolovány matečné hlízy. Ve druhé fázi jsou detekčními metodami v průběhu vegetace kontrolovány rostliny bramboru a dceřiné hlízy (obr. 5). Ve třetí fázi jsou detekčními metodami kontrolovány rostliny in vitro po převodu materiálů do tkáňových kultur.

V jednotlivých stupních kontroly jsou veškeré podezřelé vzorky hlíz nebo rostlin okamžitě vyřazovány. Pouze materiál, který je zcela negativní v celém procesu kontroly od matečné hlízy až po tkáňovou kulturu, může být dále použit pro šlechtění nebo množení. Cílem celého procesu kontroly je vytvořit co nejvhodnější podmínky pro pomnožení patogenu a intenzivním systematickým mnohonásobným testováním materiálu determinačními metodami ve všech vegetačních stadií maximálně zvýšit pravděpodobnost jeho záchytu. Pro podporu množení Cms jsou matečné a dceřiné hlízy před hodnocením 4–6 týdnů inkubovány při teplotě 22 °C. Pro zvýšení počtu testovaných vzorků je po vizuálním hodnocení jedna polovina každé matečné hlízy zasazena do růstové nádoby v ideálních podmínkách karanténního skleníku a druhá polovina je pěstována v polních podmínkách.

Obr. 5: Třístupňová kontrola vstupních šlechtitelských a množitelských materiálů bramboru - ve druhé fázi jsou detekčními metodami v průběhu vegetace kontrolovány rostliny bramboru vyrostlé z jedné poloviny matečné hlízy
Obr. 5: Třístupňová kontrola vstupních šlechtitelských a množitelských materiálů bramboru - ve druhé fázi jsou detekčními metodami v průběhu vegetace kontrolovány rostliny bramboru vyrostlé z jedné poloviny matečné hlízy

Preventivní opatření proti šíření infekce Cms

Nejvýznamnějším preventivním opatřením proti vertikálnímu šíření patogenu je systematické testování porostů sadby a sadbových hlíz. Bohužel při současné nulové toleranci Cms v sadbě je systematické opakované testování sice velmi nákladnou, ale jedinou cestou jak se tomuto požadavku přiblížit. Opakováním třístupňové kontroly u perspektivních šlechtitelských a množitelských materiálů po dobu několika let by se mělo docílit přerušení vertikálního přenosu patogenu z matečných hlíz na dceřiné. Ztráta jedné vegetační sezony nutné pro otestování výchozích materiálů je menší komplikací, než řešení důsledků vyplývajících z pozdějších pozitivních nálezů.

Význam vertikálního šíření původce bakteriální kroužkovitosti bramboru byl v posledních letech prokázán pozitivní výskyty v komerčních stupních sadby. S každým stupněm přesadby roste pravděpodobnost, že dojde k namnožení patogenu na hranici detekovatelnosti doporučených determinačních metod a biologického testu. Nemnožit sadbový materiál do nižších komerčních stupňů A nebo dokonce B je vedle systematického testování vstupních materiálů nejvýznamnějším preventivním opatřením proti šíření patogenu.

Dodržování osevního postupu a všech sanitárních opatření bránících horizontálnímu přenosu původce bakteriální kroužkovitosti bramboru je samozřejmým předpokladem pro přiblížení se k požadavku jeho nulového výskytu v sadbě brambor.

Příspěvek byl zpracován s finanční podporou Ministerstva zemědělství ČR, projektu NAZV č. QJ1310218 a institucionálního projektu RO0417.

Ing. Iveta Pánková, Ph.D., Ing. Václav Krejzar, Ph.D.;Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v.i., Praha - Ruzyně

foto: V. Krejzar

Příznaky, šíření a kontrola bakteriální kroužkovitosti bramboru

Obr. 1: Rostliny bramboru po umělé infekci vysokou koncentrací patogenu (od 106 do 108 buněk/ml); A - první příznaky cévního vadnutí jsou patrné na listech hlavně ve vyšších patrech rostliny, listy se krabatí a svinují, B - vlivem nerovnoměrného zásobování živinami a vodou postupně se ucpávajícími cévami a dochází k deformaci listů
Příznaky bakteriální kroužkovitosti bramboru na rostlinách po umělé infekci virulentním kmenem Cms řadou koncentrací od 105 do 108 buněk/ml virulentního kmenu Cms v porovnání s kontrolou
Rostlina lilku vejcoplodého (Solanum melongena L.) 6 týdnů po umělé infekci Cms (od koncentrace 107 do 101 buněk/ml)
Cévní svazky infikované Cms; A - při silné infekci z hlízy vytéká exsudát, B - středně silná infekce
Třístupňová kontrola vstupních šlechtitelských a množitelských materiálů bramboru - ve druhé fázi jsou detekčními metodami v průběhu vegetace kontrolovány rostliny bramboru vyrostlé z jedné poloviny matečné hlízy

Související články

Trumf pro vítězství

25. 05. 2017 Bc. Jan Hesoun; Sumi Agro Czech, s.r.o. Choroby Zobrazeno 45x

Účinnost přípravku Orvego® k plísni chmelové ve chmelu

16. 05. 2017 RNDr. Jana Volková; BASF Choroby Zobrazeno 235x

Osiris® - ochraňte vaše porosty až do konce

15. 05. 2017 Ing. Matúš Czakó; BASF Choroby Zobrazeno 150x

Změny ve spektru a hospodářském významu škodlivých činitelů u brambor

11. 05. 2017 Ing. Ervín Hausvater, CSc., Ing. Petr Doležal, Ph.D.; Výzkumný ústav bramborářský Havlíčkův Brod, s.r.o. Choroby Zobrazeno 328x

Rubric XL - unikátní kombinace účinných látek

07. 05. 2017 Ing. Pavel Vrzala; FMC Agro Česká republika spol. s r. o. Choroby Zobrazeno 152x

Další články v kategorii Choroby

detail