ОСНОВИ ФІТОІМУНОЛОГІЇ

Акулов О.Ю., Заслужений працівник освіти України, канд. біол. наук, доцент кафедри мікології та фітоімунології ХНУ ім. В.Н. Каразина

ХВОРОБИ РОСЛИН

БОТАНІКА МОРФОЛОГІЯ

ТА АНАТОМІЯ РОСЛИН

ФІЗІОЛОГІЯ

РОСЛИН

ФІТОПАТОЛОГІЯ

ФІТОІМУНОЛОГІЯ

Схема викладання дисципліни:

4 лекції + 2 семінарських заняття + самостійна робота

Розподіл балів:

80 – анімальна імунологія + 20 – фітоімунологія

15 – поточні контрольні

25 – курсова робота

40 – іспит

усі навчальні матеріали доступні в мережі Інтернет

Хвороба рослини – будь яке відхилення від норми, стан коли рослині погано

ХВОРОБИ РОСЛИН

викликані абіотичними факторами

неінфекційні хвороби

- посуха, - приморозок, - сонячний опік, - градобоїна - дефіцит елементу живлення …

Викликані біотичними факторами

викликані шкідниками (взаємодіють з рослинами

по типу хижацтва)

викликані паразитами (взаємодіють з рослинами

по типу паразитизма)

інфекційні хвороби або ураження

ушкодження

ОСНОВНА ГРУПА ІНФЕКЦІЙНИХ ХВОРОБ РОСЛИН - МІКОЗИ!

Основні інфекційні хвороби

Бактеріальні

(бактеріози)

Іржа пшениці

(Puccinia graminis)

Вірусні

(вірози) Грибні

(мікози)

Мозаїка огірка

(Cucumber mosaic virus)

Бактеріоз картоплі

(Ralsnonia solanacearum)

ОСОБЛИВОСТІ ЗАСТОСУВАННЯ ТЕРМІНУ «ІМУНІТЕТ»

В АНІМАЛЬНІЙ ІМУНОЛОГІЇ ТА ФІТОІМУНОЛОГІЇ

вірус грипу людини

вразливість толерантність

не імунітет,

а стійкість

є

хвороба

нема

хвороби

конячий грип,

собачий грип

імунітет

Тварини Рослини

Вроджений імунітет

Базальна стійкість

Набутий імунітет

Набута (індукована) стійкість

Специфічний імунітет

Специфічна стійкість

збудник фітофторозу пасльонових

Phytophthora infestans

Milva Burbank

Вразливість Стійкість

Іммунітет

Імунітет (лат. immunitas – “вільний від”, “недоторканний”)

– абсолютна неуражуваність або неушкодчуваність

несумісна комбінація

(стійкість нехазяїна

або імунітет)

Стійкість – такий стан організму, при якому він здатен

ефективно противостояти деструктивному впливу

Стійкість Чутливість (сприйнятливість)

Толерантність – здатність рослини витримувати високе

інфекційне навантаження без суттєвої втрати продуктивності

Фітоімунологія – наука про стійкість рослин

до інфекційних хвороб та шкідників (1919 г.)

Микола Вавілов

Динаміка росту чисельності населення планети Земля

Зараз чисельність населення

становить 7 млрд. 200 млн.,

а згідно прогнозам у 2050 р.

очікується 9,2 млрд.

Динаміка змін кількості с/г земель

ХВОРОБИ, ШКІДНИКИ ТА НЕСПРИЯТЛИВІ ФАКТОРИ ЩОРІЧНО ЗНИЩУЮТЬ 31-42% ВРОЖАЮ

ЩЕ 6-12 % ВРОЖАЮ ПСУЄТЬСЯ ПІД ЧАС ЗБЕРІГАННЯ

Масовий мор рослин через розвиток хвороби або шкідника – епіфітотія

(схожі терміни – епідемія, епізоотія)

альфа-фомоз склеротініоз

Вінницька обл.,

2015 р.

втрати врожаю

100%

Епіфітотії, що призвели до вимирання певних культур в певних країнах,

або загибелі великої кількості людей – фітопатологічні катастрофи

Фітофтороз пасльонових (гриб Phytophthora infestans)

«спалювач рослин небезпечний»

фітофтороз томату фітофтороз картоплі

Фітофтороз повністю знищив

плантації картоплі в Ірландії та став причиною

«великого ірландського голоду» у 1845-46 рр.

Карл Маркс

(1818-1883)

близько 1 млн. людей

померло з голоду

близько 1,5 млн. людей

емігрувала в США

Іржа кави (збудник гриб Hemelia vastatrix)

Вперше зареєстрована

в Кенії у 1861 р.

У 1869 р. виявлена у Шри-Ланці

(колишній Цейлон), звідки

поширилася в усі регіони

вирощування кави

Хвороба знищила усі плантації кави на Цейлоні, після чого

островітяни були вимушені перейти на вирощування чаю

Філоксера (попелиця Dactylosphaera vitifoliae)

Шкідник був завезений в Європу з США

та у 19 ст. майже не знищив усі виноградники Франції

збудник Citrus tristeza virus (CTV)

Тристеця (ісп. tisteza – печаль, смуток)

Масовий мор цитрусових

у Південній Америці у 1900-1930 рр.

переносник – бура

цитрусова попелиця

Ранні уявлення про природу

хвороб рослин

1. Злі духи (шаманізм)

2. Боги, які можуть бути прихильні до людей чи навпаки (політеізм)

3. Божа кара чи підступнісь диявола (монотеізм)

4. Астро-етіологічний підхід (античні філософи

Аристотель, Теофраст, Пліній):

Парша виникає при нестачі опадів при появі на небі сузір`я Плеяд

Іржа більш шкодочинна при повному місяці, бо його тепло

продовжує ушкоджувати рослини навіть після того, як сідає Сонце

Усі гнилі викликаються холодом, бо місячне сяйво є вологим та холодним,

і ця суміш вбиває молоді рослини

«Зоряні гнилі» винограду виникають

після сходження на небі сузір`я Собаки

Формуються основи сільськогосподарьскої астрології

та сільськогосподарської метеорології

5. Хвороби – результат дії нечистої сили (відьми)

6. Гуморальна етіологія хвороб (теорія соків)

Гіпократ (4 ст. до н.е.) – 4 сока, пов`язані з 4 основними елементами,

в нормі вони збалансовані – порушення балансу призводить до хвороби

Вольфар (1718 р.) – monstra tricorporea – переродження клітин рослини

при порушенні транспорту соків

Метью Тіллет (1755 р.) – теорія отрут (virus), що отруюють рослину

Франц Унгер (1833 р.) – книга «Сип у рослин»: хвороби рослин подібні

до висипань на шкірі хворої людинии та обумовлені хворобливим станом їх соків

7. Еліас Фріз (1832 р.) – відмітив схожість репродуктивних структур

у деяких сапротрофних грибів та фітопатогенів.

Припустив, що деякі хвороби рослин є грибної природи

8. Антуан де Бари (1853 р.) – довів, що сажка пшениці це мікоз

В книзі «Die Brandpilze» («Сажкові гриби») була

доведена інфекційна (а саме грибна) природа

сажки злаків, а також спільність життєвих циклів

фітопатогенних та інших грибів

Антуан де Барі (1831-1888)

Фітопатологія – наука про хвороби рослин

виокремилася з мікології у 1853 р.

РОЗВИТОК УЯВЛЕНЬ

ПРО ПРИРОДУ СТІЙКОСТІ

(ІМУНІТЕТ) РОСЛИН

Натан Кобб (1892)

США, Австралія:

нематоди

мікроскопічна техніка

іржасті гриби

Уільям Фаррер (1898)

Австралія:

селекція пшениці

іржасті гриби

ТЕОРІЯ СТРУКТУРНОГО

(МЕХАНІЧНОГО)

ІМУНИТЕТУ РОСЛИН

габітус рослини,

механічна структура,

товщина кутікули,

форма и опушеність листків,

розміри та розташування продихів…

Надзвичайно важливим

фактором стійкості

є наявність «броні»

– клітинної стінки

Джордж Массі (1905)

ХЕМОТРОПІЧНА ТЕОРІЯ

проростання спор паразитичних грибів

активізується чи пригнічується різними

екстрактами з рослин

«Стійкими є ті сорти, які

хемотропічно відштовхують

патогена, а вразливими – які

продукують речовини атрактанти»

Велика Британія:

Королівський ботанічний сад,

Британське мікологічне товариство,

“The origin of the parasitism in fungi”

Гаррі Маршалл Уорд (1905)

ТЕОРІЯ ТОКСИНІВ-АНТИТОКСИНІВ

«Чутливість рослин до хвороб залежить від здатності

гриба долати супротив рослини, а стійкість це

здатність клітин рослини продукувати антитоксини»

Велика Британія: Кембрідж

Вивчав іржу кави на о. Цейлон,

один із засновників вчення про

бактеріози рослин

ПАТОГЕН

РОСЛИНА

токсин антитоксин

Даніель Мак Дугол,

Уільям Каннон (1910)

ОСМОТИЧНА ТЕОРІЯ

«Стійкість або чутливість рослин

визначається осмотичним тиском

клітинного соку»

Інститут Карнегі, Вашингтон, США Осмотичний тиск омели 30-35 атм,

а тополі 14-15 атм

Із збільшенням концентрації клітинного соку

збільшується стійкість винограду до переноспорозу

Жюль Лоран,

J. Laurent (1911)

Ноель Бернар (1909)

ФАГОЦИТАРНА ТЕОРІЯ

«При приникненні гіфи паразитичного гриба в клітину

рослини її ядро збільшується в розмірах, стає лопасним,

наближається до цієї гіфи та оточує її…»

Описав явище мікогетеротрофності проростків орхідей;

спостерігав знищення пелотонів гриба в клітинах орхідей

(помилково вважав, що це фагоцитоз)

пелотони

О. Комес (1916)

КИСЛОТНА ТЕОРІЯ

«Стійкість або чутливість рослин

визначається pH клітинного соку»

Згодом було доведено, що збільшення вмісту цукрів збільшує уражуваність рослин,

а органічних кислот, дубільних речовин та антоціанів – стійкість

Спостереження, що «дикі» (більш кислі та терпкі) сорти винограду

є більш стійкими до хвороб, аніж «культурні»

Микола Вавілов

у 1919 р. Критично проаналізував та узагальнив

роботи усіх попередників

та запровадив нову науку – фітоімунологія

ЕКСПЕРИМЕНТИ З ІМУНІЗАЦІЇ (ВАКЦИНАЦІЇ) РОСЛИН

1901р. – фізіологи Дж.Бовері та Дж.Рай

та дуже численні послідовники

ВЧЕННЯ ПРО СИСТЕМНУ

НАБУТУ СТІЙКІСТЬ РОСЛИН (SAR)

Мюллер К.О. та Бергер X., 1941 р. – ТЕОРІЯ ФІТОАЛЕКСИНІВ

Токін Б.П., 1928 р. – ТЕОРІЯ ФІТОНЦИДІВ

Флор Г.Г., 1955 р. – ТЕОРИЯ «ГЕН-НА-ГЕН»

(відкриті гени специфічної стійкості рослин)

Ван дер Планк Я.Е., 1966 р. – ТЕОРІЯ ВЕРТИКАЛЬНОЇ

ТА ГОРИЗОНТАЛЬНОЇ СТІЙКОСТІ

***

1990-ті рр. – розшифрована структура

специфічних рецепторів рослин