STRESZCZENIE

Streszczenie
STRESZCZENIE
Bakteryjne choroby ziemniaka (Solanum tuberosum L.): czarna nóżka
(ang. blackleg) i mokra zgnilizna (ang. soft rot) powodowane przez bakterie z
rodzaju Pectobacterium i Dickeya, są przyczyną dużych strat ekonomicznych w
produkcji sadzeniaków na całym świecie. Eliminacja możliwości infekcji polega na
stosowaniu zabiegów higienicznych oraz stosowaniu certyfikowanego materiału
siewnego, wolnego od patogenów. Wykorzystywane do kontroli czarnej nóżki i
mokrej zgnilizny rutynowe metody detekcji bakterii Pectobacterium spp. i Dickeya
spp. przez narodowe stacje ochrony roślin są niewystarczające, często drogie, o
niskim poziomie skuteczności i dużym ryzyku błędów. Brak dobrych i
sprawdzonych metod detekcji bakterii z rodzaju Pectobacterium i Dickeya spp.
wynika między innymi z ograniczonej wiedzy o ekologii tych patogenów, ich
przeżywalności w środowisku, zajmowanych niszach i podłożu procesów
chorobowych.
Do roku 2000 w Europie, główną przyczyną występowania czarnej nóżki
ziemniaka były bakterie z rodzaju Pectobacterium (najczęściej P. atrosepticum,
także z udziałem P. carotovorum subsp. carotovorum) a infekcje powodowane
przez Dickeya spp. miały mały, często bardzo ograniczony udział w patogenezie.
Od roku 2000 notuje się duży wzrost udziału bakterii z rodzaju Dickeya spp. w
zachorowaniach roślin ziemniaka na czarną nóżkę i mokrą zgniliznę. Sytuacja ta
jest najprawdopodobniej spowodowana pojawieniem się nowego gatunku Dickeya
spp. należącego do biowaru 3, wcześniej nie obserwowanego w Europie. Ten nowy
gatunek bakterii określono jako D. solani, a jego obecność do tej pory stwierdzono
w uprawach ziemniaka w Holandii. Polsce, Finlandii, Niemczech, Belgii. Francji,
Wielkiej Brytanii i Izraelu, a ostatnio w także w Szwecji, Gruzji, Armenii i na
Ukrainie. Obecność D. solani w wielu europejskich krajach i częste straty w
uprawach ziemniaka wskazują, że bakterie D. solani są bardzo wirulentne i
świetnie przystosowane do europejskich warunków środowiskowych (w tym do
zmian temperatury i wilgotności). Uważa się obecnie, że D. solani stanowi
poważne zagrożenie dla produkcji sadzeniaków w Europie a straty finansowe w
produkcji sadzeniaków spowodowane przez czarną nóżkę szacuje się na miliony
euro rocznie.
Przedmiotem tej pracy doktorskiej było poznanie ekologii bakterii D.
solani (między innymi, ich udziału w infekcji bulw sadzeniaków, dystrybucji
bakterii w tkankach bulwy, roli populacji glebowych w rozwoju czarnej nóżki, roli
zakażeń liści i łodyg ziemniaka w patogenezie czarnej nóżki i obecności bakterii w
bulwach potomnych) oraz wykorzystaniu tej wiedzy do opracowania efektywnej
179
Streszczenie
biologicznej metody ochrony ziemniaka przed zakażeniem z wykorzystaniem
bakteryjnych endofitów i bakterii glebowych izolowanych ze zgniłej tkanki bulw
ziemniaka
Doświadczenia na bulwach ziemniaków wykazały, że w naturalnie
zainfekowanych bulwach, bakterie nie są rozmieszczone równomiernie w całej
bulwie, ale, że najliczniejsze populacje bakterii z rodzaju Pectobacterium i Dickeya
spp. zlokalizowane są w tkance przewodzącej zakończeń stolonów. Tkanka
przewodząca i inne tkanki bulwy oddalone od zakończeń stolonów nie są natomiast
skolonizowane przez bakterie albo populacje bakterii w nich występujące są bardzo
małe.
W doświadczeniach badających rolę populacji glebowych w patogenezie
czarnej nóżki wykazano, że bakterie D. solani po aplikacji do gleby były zdolne do
infekcji korzeni zdrowych roślin ziemniaka i wywoływania typowych symptomów
chorobowych czarnej nóżki w krótkim czasie. Wykazano także, że bakterie te są
zdolne do przemieszczania się w tkance przewodzącej z korzeni do łodyg i liści
oraz, co bardzo istotne, do infekowania bulw potomnych poprzez tkankę
przewodzącą. Zakażenie gleby przez D. solani powodowało systemiczną infekcje
roślinach.
W doświadczeniach badających rolę zakażeń łodyg i liści w patogenezie
czarnej nóżki roślin ziemniaka i ich udziale w patogenezie mokrej zgnilizny
ziemniaków potomnych wykazano, że bakterie D. solani są zdolne do
przemieszczania się z łodyg do korzeni i bulw w tkance przewodzącej.
W doświadczeniach badających możliwość wykorzystania bakterii
izolowanych ze zgniłej tkanki bulw ziemniaka do biologicznej kontroli roślin
wykazano, że bakterie antagonistyczne są obecne w gnijących tkankach ziemniaka
i efektywnie kontrolują zakażenia powodowane przez D. solani w warunkach in
vitro i w roślinach. W wyniku tych badań wyizolowano i scharakteryzowano
antagonistyczną bakterię Serratia plymuthica A30, którą następnie wykorzystano
w eksperymentach szklarniowych. Izolat A30 był zdolny do efektywnej kolonizacji
wewnętrznych tkanek ziemniaka, w tym tkanki przewodzącej i ochrony roślin
przed zakażeniem. Zainfekowanie bulw ziemniaka D. solani i izolatem A30
powodowało obniżenie zachorowalności roślin ziemniaka na czarną nóżkę.
Bakterie S. plymuthica A30 były zdolne do ochrony roślin ziemniaka przed
zakażeniem także po ich aplikacji do gleby w trakcie wysiewu bulw.
Przeprowadzone badania wykazują, że bakterie S. plymuthica A30 mogą stanowić
nowy obiecujący biologiczny środek ochrony roślin przeciwko zakażeniom D.
solani powodującymi powstawanie czarnej nóżki i mokrej zgnilizny.
180