Plants and plagues

Rośliny i nękające je zarazy

Pojęcie zarazy. Słowo zaraza niechybnie przywołuje na myśl hordy szczurów przenoszących pchły gotowe w każdej chwili zaatakować niczego niepodejrzewających ludzi, by zainfekować ich zabójczymi pałeczkami dżumy. Albo przynoszące mrok roje szarańczy zdeterminowanej do pożerania wszystkiego na swojej drodze. Jednakże wyobrażenia te nie wyczerpują różnorodności plag, czemu zaświadczy każdy posiadacz zadbanego ogrodu choć raz zdewastowanego wskutek nagłego pojawienia się budzących strach patogenów.

Grono wrogów roślin jest liczne: obejmuje zarówno dostrzegalne gołym okiem insekty i robaki, jak i drobne organizmy jednokomórkowe czy bezkomórkowe czynniki chorobotwórcze, które dostrzec potrafimy tylko pod mikroskopem elektronowym o dużej mocy. Jakkolwiek małe, te źródła dotykających upraw chorób miewają ogromną siłę rażenia: skręcają rośliny w przypominające torturę kształty, nadają im odpychające odcienie brązu i generują każdego roku wielomiliardowe straty.

Hodowcy obawiają się przede wszystkim insektów – te jednakowoż biologicznie odróżniają się od czynników wywołujących zakaźne choroby roślin. Insekty są stworzeniami wielokomórkowymi, wykazującymi zachowania i złożoność w istotnym stopniu przewyższające zjawiska obserwowane u szkodników mniej rzucających się w oczy. Przylżeńce, muchy, mszyce oraz inne owady i roztocza da się wykryć przy uważnych oględzinach upraw jeszcze zanim spowodują poważne szkody. Pozostałe zagrożenia są bardziej podstępne – nierzadko pozostają niezauważone aż do czasu, gdy zniszczenie jest już mocno zaawansowane. A o jakich zagrożeniach mowa? To bakterie, grzyby, protisty (pierwotniaki) i wirusy.

Bakterie

Formy ziemskiego życia dzieli się z grubsza na dwie podstawowe kategorie:

  • Eukarionty
  • Prokarionty (zob. w tabeli 1).

Bakterieprokariontami, i jako takie różnią się od eukariontów – w tym protistów, grzybów, roślin i zwierząt – pod szeregiem istotnych względów: komórki bakteryjnemniejsze; materiał genetyczny (DNA) pływa w nich swobodnie; znacznie prostsza jest również ich organizacja wewnętrzna i struktura.

Bakterie występują praktycznie w każdym środowisku, jakie można sobie wyobrazić, a czego im brak z powodu prostoty, to nadrabiają liczebnością. Pojedynczy gram gleby może zawierać ponad miliard bakterii reprezentujących ogółem tysiące różnych gatunków. Dokładna liczba gatunków bakterii nie jest znana, lecz wynosi niewątpliwie dziesiątki tysięcy – co najmniej!

Odporność na bakterie oraz bakteryjne infekcje

Jeżeli chodzi o rośliny, większość bakterii jest zupełnie nieszkodliwa – a niektóre są pożyteczne. Na przykład w brodawkach korzeniowych roślin strączkowych (członków rodziny bobowatych) żyją bakterie wiążące azot – stanowią one stałe źródło tego gazu, który to w przeciwnym razie nie byłby dostępny z gleby. Mimo że choroby roślin pochodzą częściej od grzybów i wirusów, także bakterie mają swój udział w problemach. Zdrowe uprawy są na ogół stosunkowo odporne na ataki bakterii; podatniejsze są rośliny cierpiące na inne dolegliwości albo będące w kiepskim stanie. Bakterie kolonizują uszkodzone okazy, znajdując drogę do roślinnych tkanek przez rany.

Objawy bakteryjnej infekcji nieszczególnie trudno pomylić z innym zakażeniem – zwłaszcza na wczesnym etapie. Do typowych symptomów należą odbarwienia i plamy na częściach roślin. Wraz z postępującym pogorszeniem kondycji zainfekowane tkanki miękną, a nawet „topnieją”, przeobrażając się w poczerniałą lub szlamowatą masę. Gnicie wierzchołkowe to bakteryjna choroba, polegająca na powstawaniu miękkich czarnych uszkodzeń w części owocu, gdzie rósł kwiat; nieprzyjemny widok.

W teorii rośliny można leczyć antybiotykami hamującymi rozwój powodowanych przez bakterie chorób – w praktyce jednak z reguły najlepiej obcinać chore części lub całkowicie usuwać zakażone okazy, wierząc przy tym w pomyślny rozwój sytuacji.

Ilustracja1:

articles-plantsandplagues_text_1
Liść zakażony rdzowcem. Zabarwiony obraz zarodników (komórek rozrodczych) rdzowca wewnątrz galasa na liściu soi warzywnej (Glycine max) uzyskany za pomocą mikroskopu elektronowego rastrowego (skaningowego). Galas formuje się, gdy zarodniki powstają wewnątrz liścia, a następnie wydostają się, przerywając jego powierzchnię, by zainfekować kolejne liście i rośliny. Grzyb ten zalicza się do ważnych chorób zbóż i innych roślin uprawianych w celach handlowych, ponieważ ostro hamuje wzrost rośliny, redukując tym samym plon.

Grzyby

Grzyby, podobnie jak rośliny, protisty i zwierzęta, są eukariontami. W porównaniu z bakteriami grzyby cechują się dużo bardziej złożoną strukturą komórkową i organizacją. Królestwo grzybów jest dość zróżnicowane: obejmuje drożdże, pleśnie i grzyby owocnikowe. Grzyby rozmnażają się bezpłciowo, wytwarzając duże ilości zarodników na drodze podziału komórkowego (mitozy). Występuje też rozmnażanie płciowe: powszechnie wśród kojarzących się par, które łączą się, by dokonać mejozy i wytworzyć rozrodcze przetrwalniki posiadające kombinację cech wywiedzionych od poszczególnych przodków.

Drożdże rosną jako pojedyncze komórki albo niewielkie skupiska komórek ze sobą połączonych. Natomiast cienkie, walcowe komórki grzybów owocnikowych i pleśni, noszące nazwę strzępków grzybni, wyrastają ze swych końcówek, by eksplorować otoczenie w poszukiwaniu pokarmu. Choć pojedyncze komórki grzybne mają mikroskopijne rozmiary, ich kolonie są często widoczne w postaci sporej masy strzępków, nazywanej grzybnią.

Odwrócenie w lesie gnijącego pnia nierzadko ukazuje postrzępione białe kłaki grzybni. Większości z nas znajome są pleśnie: znajduje się je rosnące na żywności albo innych rozkładających się substancjach. Pleśń jest charakterystyczna ze względu na barwne bezpłciowe zarodniki wytwarzane na wierzchu wzrastającej grzybni. Zarodniki pleśni występują w wielu kolorach: między innymi w odcieniach brązu, czerni, zieleni, błękitu, żółci, purpury, a nawet czerwieni. Przeważająca większość grzybów funkcjonuje jako saprofity, czyli organizmy pozyskujące pokarm z martwej materii organicznej. Wraz z bakteriami grzyby odgrywają w środowisku istotną rolę, rozkładając i zawracając do obiegu substancje organiczne.

Grzyby pożyteczne

Niektóre grzyby są dla roślin pożyteczne. Za przykład posłużyć może tu mikoryza – symbiotyczna zależność pomiędzy grzybem a korzeniami rośliny. Grzyb dostarcza roślinie mineralnych składników odżywczych i otrzymuje w zamian związki węgla powstające w procesie fotosyntezy. W tę obustronnie korzystną relację angażuje się większość ziemskiej roślinności. Niestety – dla zwierząt na równi z roślinami – pośród grzybów są też pasożyty. Infekcje grzybicze są wyjątkowo kłopotliwe, ponieważ komórki grzybne pod wieloma względami przypominają te właściwe innym eukariontom, choćby roślinom. Wyzwaniem jest więc selektywne zaatakowanie grzybów bez szkód dla żywiciela. Niemniej zwalczaniu grzybiczych chorób roślin poświęcono niemało badań, za których sprawą znane są sposoby odpowiednie do większości spotykanych grzybów.

Ilustracja 2:

articles-plantsandplagues_text_2
Grzyb mikoryzowy. Przekrój korzenia ze strzępkami grzybni nazywanymi mikoryzą endotroficzną. Strzępki (zielone i niebieskie) zajmują przestrzenie międzykomórkowe oraz wnętrza niektórych komórek. Sięgają do gleby, skąd przekazują korzeniowi sole mineralne i wodę, dzięki czemu ten nie potrzebuje normalnie pełniących tę funkcję włosków. Roślina daje grzybowi cukry i inne substancje organiczne, czyniąc tak powstałą relację wzajemnie korzystną (symbiotyczną).

Podobnie jak bakterie (a także wirusy), grzyby potrafią wnikać w rośliny-żywicieli przez rany. Są również zdolne do atakowania roślin bezpośrednio, przy pomocy specjalnych strzępków, które przenikają zdrowe tkanki. Choroby roślin powodowane przez grzyby liczy się w tysiącach, a należą do nich rdze, śniecie, zgorzel siewek oraz gnicie korzeni, łodyg i owoców.

Obrona przed grzybami

Pierwszą linią obrony przed grzybami jest stosowanie kultywarów odpornych na choroby. W rezultacie doboru hodowlanego – a w pewnych przypadkach inżynierii genetycznej – uzyskano odporne szczepy wielu gospodarczo istotnych upraw. Wszakże te nie zawsze są dostępne; ponadto odporność nie jest równoważna niewrażliwości. Profilaktyka realizowana z wykorzystaniem środków grzybobójczych, chociaż kosztowna, często przynosi pożądane efekty, aczkolwiek kwestionuje się nieszkodliwość tego rodzaju praktyk dla środowiska. Pomimo usilnych starań hodowców choroby grzybicze trwają i stale napotyka się nowe lub nieznane dotąd szczepy grzybiczych patogenów.

Możliwości leczenia znajdujące zastosowanie do chorób grzybiczych obejmują obcinanie chorych części roślin oraz całkowite usuwanie zakażonych okazów. Wyselekcjonowane tak rośliny można albo spalać, albo zawijać w tworzywa sztuczne i likwidować razem z odpadami. Do naturalnych środków przeciwgrzybicznych należą roztwory miedzi i siarki oraz nadtlenku wodoru. Wątpliwa jest wartość licznych „lekarstw domowych”, takich jak czosnek czy rzodkiew – niekiedy mogą się one jednak sprawdzać. Gdy nie skutkuje ani obcinanie zainfekowanych części roślin, ani usuwanie ich w całości, ani też stosowanie organicznych metod leczenia, z pomocą wobec fali grzybiczego zniszczenia przychodzą dostępne na rynku środki grzybobójcze, przystosowane do szczególnych par grzyb-roślina. Chemikaliów tych należy używać wyłącznie w sposób zgodny z instrukcjami producenta. Z myślą o ochronie upraw przed grzybiczą infekcją wiele można także poczynić samodzielnie: właściwa cyrkulacja powietrza, kontrolowanie wilgotności oraz odpowiednie nawadnianie znacząco przyczyniają się do utrzymania roślin w zdrowiu.

Protisty

Protisty odróżnia od roślin i grzybów zdolność do czynnego poruszania się w środowisku – poprzez pełzanie lub pływanie, przy użyciu wici lub rzęsek (drobnych struktur włosopodobnych, działających jak malutkie wiosła). Do organizmów tych zalicza się te wciąż nazywane przez wielu „zwierzętami jednokomórkowymi”. Królestwo protistów obejmuje takie gatunki jak pantofelek (Paramecium), euglena (Euglena) czy różnorakie ameby. Protisty są naprawdę dziwnymi stworzeniami: niektóre wykazują w różnych fazach swojego cyklu rozwojowego cechy roślin, zwierząt lub grzybów.

Z punktu widzenia chorób roślin najistotniejsze są „protisty grzybopodobne”. Do tychże należą gatunki, które ze względu na podobieństwa wzrostu i wyglądu zaliczano niegdyś do grzybów. Tak zwany „wielki głód w Irlandii” (1845–49) wynikł z szeroko rozplenionej niszczącej rdzy powodowanej przez pierwotniaka Phytophthora infestans. Innymi fitopatogenicznymi protistami są gatunki z rodzaju Pythium, powodujące gnicie korzeni, oraz organizmy takie jak Plasmopara, odpowiadające za rozwój mączniaka rzekomego winorośli.

Jak chronić uprawy przed protistami

W trzymaniu protistów na dystans pomaga kontrolowanie temperatury i wilgotności, niemożliwe niestety w przypadku upraw na wolnym powietrzu. Rdza powodowana przez organizmy Phytophthora jest problematyczna w odniesieniu do ziemniaków, pomidorów i powiązanych gatunków. Na szczęście szereg spośród kultywarów tych roślin wykazuje odporność na rdzę. Początek tej choroby znaczą brązowe plamy na liściach, a infekcja może prędko doprowadzić do znacznego odkształcenia, zwiędnięcia lub zgnicia roślin.

Najlepszym remedium jest niezwłoczne usunięcie zakażonych okazów. Infekcji zapobiega również pryskanie narażonych upraw cieczą bordoską (roztworem siarczanu miedzi i wapna). Rdzę i mączniaka rzekomego winorośli wywoływane przez pierwotniaki grzybopodobne można też leczyć roztworami olejku z miodli indyjskiej, nadtlenków oraz wodorowęglanu (sody oczyszczonej). Skutecznością w leczeniu chorób wywoływanych przez grzyby i grzybopodobne protisty wykazują się ponadto organizmy wykorzystywane w roli środków mikrobiologicznych, takie jak bakterie laseczki siennej (Bacillus subtilis).

Tabela1. Porównanie eukariontów, prokariontów i wirusów

 EUKARIONTYPROKARIONTYWIRUSY
Typy organizmów rośliny, zwierzęta, grzyby, protisty bakterie, archeony bezkomórkowe
Komórki duże małe brak
Materiał genetyczny liniowe cząsteczki DNA w jądrze koliste DNA swobodne w komórce niewielka ilość DNA lub RNA
Ściana komórkowa obecna u roślin,
grzybów i protistów
grzybopodobnych
obecna brak
Ruchliwość (zdolność ruchu) tylko protisty i zwierzęta do pewnego stopnia brak
Fotosynteza tylko rośliny i niektóre protisty do pewnego stopnia brak
Zróżnicowane organella w komórkach tak W mniejszym stopniu brak
Rozmnażanie bezpłciowe i płciowe zasadniczo tylko bezpłciowe niezbędna komórka-gospodarz

Wirusy

Cały szereg cech czyni wirusy organizmami szczególnie odbiegającymi od normy. W istocie zdaniem niektórych wirusy wcale nie są żyjącymi stworzeniami. Jednak im więcej dowiadujemy się o biologii molekularnej wirusów, tym rzetelniej uzasadnione jest uznanie wirusów za „żywe” w najbardziej fundamentalnym sensie. W przeciwieństwie do czynników chorobotwórczych omówionych powyżej, wirusy nie posiadają komórek. Nie poruszają się i nie dokonują przemiany materii, a zatem nie potrzebują do przetrwania źródeł pokarmu. Niektóre z wirusów można poza żywicielem skrystalizować i umieścić w słoiku na półce, tak jakby były zwyczajnie oczyszczoną substancją chemiczną oczekującą na zastosowanie w laboratoryjnym doświadczeniu. Jest jednak pewien aspekt, w którym wirusy – o ile sprzyjają temu warunki – odznaczają się niemałą skutecznością: reprodukcja.

Typowy wirus składa się z proteinowej otoczki lub zewnętrznej powłoczki, która osłania i chroni niewielką ilość materiału genetycznego. Posiadany przez wirusy materiał genetyczny zaledwie wystarcza im do wykonywania kilku podstawowych funkcji. Naturą wirusów jest pasożytnictwo: do rozmnażania się potrzebują komórki-gospodarza. Polegają na swojej zdolności do przejęcia i „przeprogramowania” molekularnych mechanizmów swej komórkowej ofiary tak, by ta w efekcie wyręczała je w większości zadań.

Wirusy rzadko stanowią ważki problem w naturalnie występujących populacjach roślin o wysokim stopniu gatunkowego zróżnicowania. Natomiast w obrębie systemów uprawnych, napotykając w dużej liczebności jednorodne, zasadniczo bezpłciowe okazy, i to zwykle w znacznym zagęszczeniu, czują się jak ryba w wodzie. Co prawda nieczęsto są dla roślin zabójcze, niemniej pogarszają zdolność wytwórczą hodowców i psują wygląd plonów, poważnie obniżając rynkową wartość zbiorów. Wirusowe choroby dotykające sałaty, pomidora, ogórka i wielu innych upraw są kłopotliwe: na ogół przejawiają się plamieniem lub żółknięciem łodyg i liści, zawijaniem tych ostatnich albo nieprawidłowym rozwojem owoców.

Ochrona przeciwwirusowa

Wirusy mogą przenikać do roślin przez rany; ponadto są przenoszone przez owady, nicienie i roztocza. Kontrolowanie tego typu wektorów jest więc ważnym środkiem zapobiegawczym. Jako że wirusy nie bazują na żadnej formie organizacji komórkowej, co ma miejsce u pozostałych patogenów roślinnych, możliwości leczenia są wąskie. Chemikalia tu po prostu nie działają. Podobnie jak przy omówionych wcześniej formach chorób, zainfekowane rośliny trzeba usuwać. Skoro leczenie chemiczne nie jest uzasadnioną opcją, wiele wysiłku włożono w uzyskanie kultywarów odpornych na wirusy, i właśnie te należy w miarę sposobności wybierać.

Rośliny nie mają lekkiego życia – a człowiek uczynił je jeszcze cięższym poprzez jednogatunkowe uprawy upychane w możliwie jak najmniejszej przestrzeni, rok w rok na tych samych obszarach. Takie zwyczaje stwarzają dla uporczywych fitopatogenów idealne warunki do inwazji i nawrotów. O pomyślność upraw można zadbać, dokonując rotacji, pilnując optymalnych warunków środowiskowych, stosując kultywary opierające się chorobom oraz okazjonalnie i rozważnie wdrażając chemiczne metody leczenia.

Oceń ten artykuł: 
Average: 3 (2 votes)