P
P
P
R
R
R
O
O
O
B
B
B
L
L
L
E
E
E
M
M
M
Z
Z
Z
W
W
W
Y
Y
Y
S
S
S
T
T
T
Ę
Ę
Ę
P
P
P
O
O
O
W
W
W
A
A
A
N
N
N
I
I
I
E
E
E
M
M
M
I
I
I
Z
Z
Z
W
W
W
A
A
A
L
L
L
C
C
C
Z
Z
Z
A
A
A
N
N
N
I
I
I
E
E
E
M
M
M
W
W
W
P
P
P
O
O
O
L
L
L
S
S
S
C
C
C
E
E
E
B
B
B
A
A
A
K
K
K
T
T
T
E
E
E
R
R
R
I
I
I
I
I
I
R
R
R
A
A
A
L
L
L
S
S
S
T
T
T
O
O
O
N
N
N
I
I
I
A
A
A
S
S
S
O
O
O
L
L
L
A
A
A
N
N
N
A
A
A
C
C
C
E
E
E
A
A
A
R
R
R
U
U
U
M
M
M
–
–
–
S
S
S
P
P
P
R
R
R
A
A
A
W
W
W
C
C
C
Y
Y
Y
Ś
Ś
Ś
L
L
L
U
U
U
Z
Z
Z
A
A
A
K
K
K
A
A
A
T
T
T
H
H
H
E
E
E
P
P
P
R
R
R
O
O
O
B
B
B
L
L
L
E
E
E
M
M
M
W
W
W
I
I
I
T
T
T
H
H
H
T
T
T
H
H
H
E
E
E
O
O
O
C
C
C
C
C
C
U
U
U
R
R
R
R
R
R
E
E
E
N
N
N
C
C
C
E
E
E
A
A
A
N
N
N
D
D
D
E
E
E
R
R
R
A
A
A
D
D
D
I
I
I
C
C
C
A
A
A
T
T
T
I
I
I
O
O
O
N
N
N
I
I
I
N
N
N
P
P
P
O
O
O
L
L
L
A
A
A
N
N
N
D
D
D
O
O
O
F
F
F
T
T
T
H
H
H
E
E
E
B
B
B
A
A
A
C
C
C
T
T
T
E
E
E
R
R
R
I
I
I
U
U
U
M
M
M
R
R
R
A
A
A
L
L
L
S
S
S
T
T
T
O
O
O
N
N
N
I
I
I
A
A
A
S
S
S
O
O
O
L
L
L
A
A
A
N
N
N
A
A
A
C
C
C
E
E
E
A
A
A
R
R
R
U
U
U
M
M
M
–
–
–
T
T
T
H
H
H
E
E
E
C
C
C
A
A
A
U
U
U
S
S
S
A
A
A
L
L
L
A
A
A
G
G
G
E
E
E
N
N
N
T
T
T
O
O
O
F
F
F
P
P
P
O
O
O
T
T
T
A
A
A
T
TO
T
O
O
B
B
B
R
RO
R
O
O
W
W
W
N
N
N
-
-
-
R
RO
R
O
O
T
T
T
D
D
D
I
I
I
S
S
S
E
EA
E
A
AS
S
SE
E
E
mgr inż. Katarzyna Salamońska, dr inż. Włodzimierz Przewodowski IHAR-PIB Oddział w Boninie, Pracownia Diagnostyki Molekularnej i Biochemii
e-mail: k.salamonska@ihar.edu.pl Streszczenie
Problemy wiążą się przede wszystkim z dużą liczbą roślin żywicielskich i brakiem możliwości szybkiej interwencji w chwili wykrycia porażenia. Bakterię R. solanacearum cechuje wysoka patogeniczność i zdolność do adaptacji w różnych temperaturach. Dużym problemem jest brak odpowiednich środków ochrony roślin oraz możliwość szybkiego rozprzestrzeniania się bakterii przez skażone wody i dziko rosnące rośliny żywicielskie, dlatego należy stosować tylko przebadane w laboratorium kwalifikowane sadzeniaki, dezynfekować sprzęt, narzędzia i maszyny rolnicze oraz oddzielać od siebie składowane partie ziemniaków. Materiał uznany za zainfekowany bakteriami musi zostać natychmiast unieszkodli-wiony: spalony, przeznaczony na paszę po uprzednim uparowaniu, wysterylizowany w wysokich tem-peraturach lub przemysłowo przetworzony w zakładach posiadających urządzenia odpowiednie do tego celu. Bulwy można także kompostować pod nadzorem oraz głęboko zakopać, jednakże tylko w przypadku gdy nie istnieje ryzyko rozprzestrzenienia się materiału na teren rolny i do wód powierzch-niowych.
Słowa kluczowe: bakterie kwarantannowe, brunatna zgnilizna ziemniaka, choroby ziemniaka,
Ralsto-nia solanacearum, śluzak
Abstract
Problems are primarily related to a large number of host plants and the lack of rapid intervention at the time of detection of infection. The R. solanacearum is characterized by high pathogenicity and adaptability at various temperatures. A big problem is the lack of appropriate plant protection products and the possibility of rapid spreading of bacteria by contaminated water and wild host plants. There-fore, only qualified seed potatoes tested in the laboratory should be used. Equipment, agricultural tools, and machines have to be disinfected, and stored batches of potatoes should be separated from each other. The material considered as infected with bacteria must be immediately disposed of by burning, sterilization at high temperatures or processing in plants with facilities suitable for this pur-pose. After sterilization, the material may be intended for animal feed. Tubers can also be composted under the supervision and buried deeply, however only if there is no risk of material transfer to the agricultural area and surface waters.
alstonia solanacearum (Smith)
Yabuuchi et al. jest bakterią kwa-rantannową wpisaną na listę A2 Europejskiej i Śródziemnomorskiej Organi-zacji Ochrony Roślin (EPPO) i podlega obo-wiązkowemu zwalczaniu na terenie wszyst-kich państw członkowswszyst-kich. Wywołuje m.in. takie choroby roślin jak brunatna zgnilizna ziemniaka, potocznie zwana śluzakiem, oraz bakteryjne więdnięcie pomidora (OEPP 2011). Jest agrofagiem mającym ponad 200 gatunków żywicieli (Hayward 1991). Może porażać wiele różnych roślin na całym świe-cie, m.in. krzewy, drzewa i rośliny zielne. Dodatkowo R. solanacearum poważnie za-graża produkcji roślin ozdobnych oraz cen-nym uprawom, takim jak np. pomidor, banan, orzeszki ziemne, bakłażan i ziemniak (Hay-ward 1964).
Ta gram-ujemna bakteria może bytować w porażonych roślinach i ich pozostało-ściach, chwastach, nasionach lub formach wegetatywnych, takich jak bulwy. Może tak-że przetrwać przez bardzo długi okres – na-wet do 40 lat – w czystej wodzie o tempera-turze 20-25°C (Denny 2007). R.
solanace-arum zasiedla głównie obszary subtropikalne
i tropikalne, jednak stosunkowo łatwo roz-przestrzenia się także w umiarkowanych regionach Europy oraz Ameryki Północnej (Genin, Boucher 2004).
Od kilku lat problem z porażeniem bakte-rią występuje także w Polsce. Pierwsze wy-krycie nastąpiło w październiku 2014 r. w bulwach ziemniaka odmiany Lady Claire, natomiast w październiku 2016 stwierdzono obecność patogenu na różach odmiany Red Berry (PIORiN 2016a).
R. solanacearum stanowi ogromne
za-grożenie dla upraw ziemniaków przede wszystkim ze względu na wysoką patoge-niczność, szerokie spektrum żywicieli oraz możliwość zasiedlania wód powierzchnio-wych, co wiąże się z łatwym rozprzestrze-nianiem w środowisku.
Mechanizm wnikania i objawy porażenia na roślinach ziemniaka
Bakterie wnikają do roślin głównie przez przetchlinki oraz uszkodzone miejsca, takie jak łodyga czy korzeń. W sprzyjającej – podwyższonej – temperaturze zasiedlają wiązki przewodzące, a następnie
rozprze-strzeniają się i zajmują ksylem (Xiao i in. 1983). Bakterie przenikają do naczyń i, roz-mnażając się, blokują ich światło, co z kolei wpływa na zahamowanie obiegu wody i sub-stancji mineralnych w roślinie. Początkowo zauważalnym objawem porażenia roślin jest więdnięcie liści, które postępuje od dołu ku wierzchołkowi (Smith i in 1997). W bardziej zaawansowanym stadium infekcji liście więdną w szybkim tempie bez zmiany za-barwienia. U porażonych młodych roślin przez łodygi prześwitują ciemne przebarwie-nia wiązek przewodzących. Dodatkowo po przecięciu łodygi można zaobserwować wy-ciekający mleczny śluz bakteryjny.
Fot. 1. Rośli-ny ziemniaka wykazujące objawy pora-żenia bakte-rią R. solana-cearum (źródło: eppo.int) Fot. 2. Więd-nięcie liści ziemniaka w polu – objawy ślu-zaka (źródło: eppo.int)
R
R
R
Objawy porażenia można także zaobser-wować na częściach podziemnych rośliny. Do głównych symptomów należą:
• szarobrązowe zabarwienie bulwy w okoli-cy oczek oraz w pobliżu części przystolono-wej;
• przywieranie ziemi do bulwy spowodowa-ne śluzem wyciekającym ze stolonów lub oczek;
• brązowe zabarwienie wiązki przewodzą-cej widoczne na przekroju bulwy, sygnalizu-jące zamieranie tkanki;
• śluz wyciekający z wiązki przewodzącej bulwy;
• obumarcie tkanek skutkujące gniciem bulw (PIORiN b).
Fot. 3. Przekrój bulwy z widocznym
zabarwieniem wiązki przewodzącej (źródło: eppo.int)
Fot. 4. Wyciek śluzu na powierzchni bulwy (źródło: eppo.int)
Fot. 5. Wyciek śluzu bakteryjnego z wiązki przewodzącej (źródło: eppo.int) Rozprzestrzenianie się infekcji
Rośliny zainfekowane bakteriami R.
solana-cearum mogą nie wykazywać objawów
cho-robowych (Przetakiewicz 2006). Latentna (bezobjawowa) postać choroby może zna-cząco utrudniać opanowanie infekcji na da-nym terenie, ponieważ jedną z głównych przyczyn rozprzestrzeniania się bakterii są zakażone sadzeniaki. Szczególne zagroże-nie niosą sadzeniaki pochodzące z własnych upraw. Przenoszenie bakterii może nastę-pować także za pośrednictwem gleby, wód
gruntowych i powierzchniowych używanych do oprysku oraz nawadniania roślin. Duże zagrożenie stanowią też odpady ziemnia-czane i samosiewy ziemniaka oraz rośliny z rodziny psiankowatych rosnące dziko na polu.
Przykładem takiej rośliny jest psianka słodkogórz, w której często dochodzi do namnożeń bakterii. Jest to żywiciel pośredni
R. solanacearum, zasiedlający głównie
brzegi rzek. Dlatego z zakażonych roślin tego gatunku bakterie mogą przedostawać
się do wody i wraz z nią przemieszczać do upraw ziemniaka. Bakterie R. solanacearum mogą także rozprzestrzeniać się za pośred-nictwem maszyn i narzędzi rolniczych, opa-kowań i skrzynek lub bytować w miejscu
przechowywania materiału roślinnego (PIORiN b).
Diagnostyka
Procedury do identyfikacji bakterii Ralstonia
solanacearum w bulwach ziemniaka dzielą
się na dwa bloki w zależności od tego, czy na roślinach występują typowe objawy, czy jest to forma latentna choroby.
Według dyrektywy 98/57/WE jeżeli na ro-ślinach ziemniaka występują typowe objawy porażenia agrofagiem R. solanacearum, należy wykonać szybkie badania przesie-wowe i izolację patogenu na pożywce dia-gnostycznej, co ułatwia przystąpienie do badań właściwych, takich jak testy IF, PCR czy ELISA. Niestety, izolacja patogenu na pożywkach jest utrudniona ze względu na obecność bakterii saprofitycznych rosnących na zakażonych tkankach. Bakterie te mogą szybciej porastać podłoże lub hamować wzrost poszukiwanego agrofaga na pożyw-ce. Wiarygodna izolacja polega na wykona-niu testu patogeniczności na roślinach pomi-dora wraz z przynajmniej jednym z wymie-nionych badań właściwych, do których oprócz testów molekularnych i immunolo-gicznych należy badanie enzymatyczne, fluorescencyjna hybrydyzacja in situ (FISH), oznaczanie profilu białkowego i oznaczanie profilu kwasów tłuszczowych (FAP).
W wypadku utajonej infekcji należy wyko-nać najlepiej więcej niż jedno badanie prze-siewowe, tj. badanie immunofluorescencyjne (IF) i/lub selektywne posiewy na płytkach wraz z badaniami dodatkowo potwierdzają-cymi obecność patogenu, takimi jak test ELISA, test PCR lub badanie na wzbogaca-nie. Ponadto pozytywny wynik przynajmniej jednego z badań należy poszerzyć o izolację patogenu na podłożach mikrobiologicznych, a w przypadku otrzymania typowych kolonii bakteryjnych – zidentyfikować bakterię jako
Ralstonia solanacearum oraz wykonać test
na patogeniczność.
Zwalczanie
Obecnie nie ma żadnych środków chemicz-nych użyteczchemicz-nych w zwalczaniu bakterii R.
solanacearum porażających rośliny
ziemnia-ka. Próby jej zwalczania za pomocą środków ochrony roślin okazały się nieefektywne (Mu-rakoshi, Takahashi 1984). Stosowanie anty-biotyków w opryskach roślin również nie spełniło oczekiwań (Farag i in. 1986). Brak skutecznych metod zwalczania sprawcy ślu-zaka wiąże się z trudnymi i długotrwałymi procedurami wdrażanymi w momencie wy-krycia porażenia. Materiał, który uznany zo-stał za zainfekowany bakteriami R.
solana-cearum, musi zostać natychmiast
unieszko-dliwiony.
Istnieje kilka dozwolonych metod elimina-cji porażonych bulw, m.in. spalenie, prze-znaczenie na paszę po uprzednim uparowa-niu, sterylizacja w wysokich temperaturach i przemysłowe przetworzenie materiału w za-kładach posiadających urządzenia odpo-wiednie do tego celu. Zainfekowane bulwy można także kompostować pod nadzorem oraz głęboko zakopać, jednakże tylko w przypadku gdy nie istnieje ryzyko rozprze-strzenienia się materiału na teren rolny i do wód powierzchniowych.
Jeżeli wykrycie porażenia nastąpi w okre-ieu wegetacji, należy zniszczyć rośliny za pomocą herbicydów. Wszystkie odpady, które miały kontakt z porażonym materiałem, także trzeba zutylizować, aby zapobiec dal-szemu rozprzestrzenianiu się agrofaga. Do-datkowo obszar, na którym wykryto bakterie, zostaje objęty nadzorem, a na jego terenie stosuje się specjalne środki ostrożności, takie jak: dezynfekcja wszystkich maszyn, przechowalni oraz zwalczanie samosiewów, które mogą być potencjalnym gospodarzem dla sprawcy śluzaka. Ponadto na porażo-nych polach obowiązuje całkowity zakaz uprawy ziemniaków przez co najmniej 4 lata. Jeżeli po tym czasie przez 2 kolejne lata nie odnotuje się występowania na polu samo-siewów ziemniaka, można zacząć uprawę ziemniaków towarowych, które poddawane są badaniom w laboratorium (OEPP 2011).
Problemy z występowaniem i zwalcza-niem bakterii R. solanacearum wiążą się przede wszystkim z dużą liczbą roślin żywi-cielskich oraz z brakiem możliwości szybkiej interwencji w chwili wykrycia porażenia.
Bak-terię R. solanacearum cechuje wysoka pato-geniczność i zdolność do adaptacji w róż-nych temperaturach, co wiąże się z wystę-powaniem patogenu zarówno w klimacie tropikalnym i subtropikalnym, jak i umiarko-wanym. Dużym problemem jest głównie brak odpowiednich środków ochrony roślin oraz możliwość szybkiego rozprzestrzeniania się bakterii przez skażone wody i dziko rosnące rośliny żywicielskie, dlatego tak ważna jest profilaktyka i ograniczanie ryzyka przeno-szenia się bakterii na kolejne uprawy. Przede wszystkim należy stosować tylko przebadane w laboratorium kwalifikowane sadzeniaki, dezynfekować sprzęt, narzędzia i maszyny rolnicze oraz oddzielać od siebie składowane partie ziemniaków (PIORiN b).
Literatura
1. Denny T. 2007. Plant Pathogenic Ralstonia species. [In:] Plant-associated bacteria. Springer. Dordrecht: 573-644; 2. Dyrektywa Rady 98/57/WE z dn. 20 lipca 1998 r. w sprawie kontroli organizmu Ralstonia
sola-nacearum (Smith), Yabuuchi i wsp.; 3. Farag N. S.,
Fawzi F. G., El-Said S. I. A., Mikhail M. S. 1986. Streptomycin in relation to potato Brown rot control. – Acta Phytopathol. Entomol. Hung. 21(1-2): 115-122; 4. Genin S., Boucher C. 2004. Lessons learned from the genome analysis of Ralstonia solanacearum. – Ann.
Rev. Phytopathol. 42: 107-134; 5. Hayward A. C. 1964. Characteristics of Pseudomonas solanacearum.
– J. Appl. Bacteriol. 27:265-277; 6. Hayward A. C.
1991. Biology and epidemiology of bacterial wilt caused by Pseudomonas solanacearum. – Ann. Rev. Phytopathol. 29: 65-87; 7. Murakoshi S., Takahashi M. 1984. Trials of some control of tomato bacterial wilt caused by Pseudomonas solanacearum. – Bull. Kana-gawa Hortic. Exp. Station 31: 50-56; 8. OEPP 2011.
Ralstonia solanacearum. – Bull. OEPP 41: 389-393;
9. PIORiN 2016 a: http://piorin.gov.pl/gi-aktualnosci/ pierwsze-w-polsce-wykrycie-bakterii-ralsto-nia-solana-cearum-w-roslinach-roz-rosa-sp-,139.html; 10. PIORiN b: https://www.google. com/url? sa=t&rct=j&q=&esrc= s&source=web&cd=2&ved=0ahUKEwimxsrmmcjaAhW NOSwKHX5ABpsQF ggvMAE &url=https%3A%2F% 2Fpiorin.gov.pl%2Fdownload%2Fgfx%2Fpiorin%2Fpl %2Fdefaultaktualnosci%2F1461%2F1%2F1%2Fralsto nia_solanacearum_ulotka.pdf&usg= AOvVaw3UqB1 Klq4Jhe TPnRY5wssY; 11. Przetakiewicz A. 2006.
Ralstonia solanacearum – sprawca śluzaka roślin
psiankowatych. – Biul. IHAR 242: 195-203; 12. Smith I. M., Mcnamara D. G., Scott P. 1997. Ralstonia
so-lanacearum in Quarantine Pests for Europe. 2nd edi-tion. EPPO/CABI; 13. Xiao L. Z., Zhu Z. D., He K. L., Zhou M. N., Lin G. F. 1983. Observations of the in-fected portion of mulberry bacterial wilt by scanning electron microscopy. – Sci. Sericult. 9(1): 58-59
