Rośliny i nękające je zarazy

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 ).
Bakterie są prokariontami, i jako takie różnią się od eukariontów – w tym protistów, grzybów, roślin
i zwierząt – pod szeregiem istotnych względów: komórki bakteryjne są mniejsze; 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:
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:
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
EUKARIONTY
PROKARIONTY
WIRUSY
Typy organizmów
rośliny, zwierzęta,
grzyby, protisty
bakterie, archeony
bezkomórkowe
Komórki
duże
małe
brak
Materiał genetyczny
liniowe cząsteczki
DNA w jądrze
koliste DNA swobodne niewielka ilość DNA
w komórce
lub RNA
Ściana komórkowa
obecna u roślin,
grzybów i protistów
grzybopodobnych
obecna
brak
do pewnego stopnia
brak
Fotosynteza
tylko rośliny i niektóre
do pewnego stopnia
protisty
brak
Zróżnicowane
organella w
komórkach
tak
W mniejszym stopniu
brak
Rozmnażanie
bezpłciowe i płciowe
zasadniczo tylko
bezpłciowe
niezbędna komórkagospodarz
Ruchliwość (zdolność tylko protisty i
zwierzęta
ruchu)
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.