FITOPATOLOGIE

Conf. dr. Beatrice Michaela IACOMI

2010

2

3

Capitolul 1 Bolile plantelor. Generaliti.

Coninut. Obiective. Capitolul abordeaz terminologia specific, diversitatea simptomelor prin care se manifest bolile plantelor precum i raportul dintre acestea i tipurile de pierderi ocazionate de prezena lor. De asemenea, sunt prezentate noiuni de baz referitoare la agenii fitopatogeni: mod de via, proprieti parazitare, patogenez. Acest capitol are drept obiective: precizarea obiectului de studiu al fitopatologiei i importana acestei discipline n practica horticol; familiarizarea cu principalele simptome ale bolilor plantelor i cu proprietile agenilor fitopatogeni.

1.1. Fitopatologia. Definiie i obiect de studiu

Fitopatologia (Patologia vegetal) este tiina care studiaz bolile plantelor. Termenul provine din cuvintele greceti phyton - plant, pathos suferin i logos tiin. n linii mari termenul corespunde conceptului de medicin a plantelor.

Fitopatologia studiaz simptomatologia (patografia) bolilor, cauzele care stau la baza apariiei lor (etiologia), modul de aciune al agenilor fitopatogeni i evoluia bolilor (patogeneza), relaiile plant gazd - agent patogen - condiii de mediu (ecologia bolilor) precum i experimentarea, elaborarea i aplicarea msurilor de combatere preventive (profilaxia) i curative (terapia). Ca urmare, fitopatologia are rolul de a dezvolta cunotinele despre bolile plantelor dar i de a elabora metode i strategii prin care acestea pot fi evitate sau controlate.

Rezolvarea unei probleme fitopatologice n practica horticol se bazeaz pe cunoaterea aprofundat a plantei gazd, a cerinelor i modalitilor de cultur, a agenilor fitopatogeni i a condiiilor care favorizeaz evoluia acestora precum i a contextului socio-economic n care evolueaz sistemul de producie.

Fitopatologia reprezint un factor major n producia vegetal. Prin cunoaterea i diagnosticarea corect a agenilor responsabili, fitopatologia se impune ca o baz de reflecie i de aciune n aplicarea strategiilor de combatere a patogenilor plantelor. De asemenea, fitopatologia are i o coordonat economic, impus de aprecierea pierderilor datorate prezenei agenilor fitopatogeni, de alegerea unei strategii de combatere, fapt care se bazeaz pe o analiz economic n care intr n calcul relaiile ntre costul metodelor de lupt, severitatea bolii i venitul ateptat. Nu n ultimul rnd, fitopatologia are i o coordonat legat de protecia mediului nconjurtor (poluarea apelor, aerului) i sntatea consumatorilor (micotoxine, reziduuri de pesticide n recolt i produsele finite).

Fitopatologia este o tiin care utilizeaz i combin noiuni de baz de botanic, micologie, bacteriologie, virologie, fiziologie, genetic, biologie molecular, biochimie, legumicultur, viticultur, pomicultur, arboricultur, floricultur.

Prin boal se nelege, n sens larg, orice abatere (anomalie) observat n raport cu fenotipul ateptat, cauzat de aciunea microorganismelor virusuri, bacterii, fitoplasme sau ciuperci. Ca urmare, conceptul de boal se refer la orice tulburare a echilibrului funcional (fiziologic) i structural (anatomo-morfologic) care pune n pericol dezvoltarea normal a plantei i care conduce la scderi cantitative i calitative de recolt.

4

Pentru fermierul horticultor acest concept este n primul rnd unul operaional, fiind legat de obiectivul economic ateptat i fixat.

Este acceptat faptul c o plant este sntoas atunci cnd funciile fiziologice (absorbia apei i elementelor nutritive i translocarea acestora n plant; fotosintez; metabolizarea sau depozitarea produilor de fotosintez; capacitatea de a produce semine sau organe vegetative de nmulire) sunt ndeplinite la nivelul potenialului su genetic. Cnd capacitatea celulelor plantei de a ndeplini funcii fiziologice interfer cu ageni patogeni, activitatea lor este alterat, ntrerupt sau inhibat iar planta se mbolnvete.

Este greu de demarcat net starea normal a plantei de starea de boal. Momentul n care apar simptomele este adesea considerat ca fiind nceputul declanrii bolii ns, n realitate, procesul patologic este iniiat anterior, odat cu prima celul contaminat, prin modificri cantitative imperceptibile ale proceselor fiziologice i biochimice.

Amplificarea acestor procese i acumularea lor determin dezechilibre progresive la nivel celular, exteriorizate la un moment dat prin modificri anatomo-morfologice evidente (simptome) caracteristice strii de boal.

Tipul de celule i esuturi afectate determin tipul de proces fiziologic alterat; de exemplu: ! putrezirea rdcinilor mpiedic absorbia apei i elementelor nutritive din sol; ! infecia vaselor conductoare de tip xilem n cazul ofilirilor vasculare sau a unor

ulceraii interfer cu translocarea apei i mineralelor n plant; ! infecia vaselor floemice (la nivelul nervurilor frunzelor sau n scoara tulpinilor i

lstarilor) n cazul ulceraiilor i bolilor produse de virusuri i fitoplasme interfer cu translocarea produilor de fotosintez

! prezena patogenilor la nivel foliar (ptri, rugini, man, mozaic, finri, arsuri) interfer cu fotosinteza; infecia la nivelul florilor i fructelor interfer cu capacitatea de multiplicare a plantei (Agrios, 2005).

Uneori, simptomele nu se manifest (laten) sau pot fi mascate, n anumite condiii (temperatur, nutriie, fenofaza plantei), reaprnd ulterior. Este important deosebirea dintre cazul unei plante purttor de germeni, care nu manifest simptome i cel al unei plante cu simptome mascate. De aceea, n aceste situaii determinarea unei boli face obiectul unor analize speciale, care fundamenteaz tiina diagnosticrii.

Simptomele pot fi primare (planta sntoas a fost supus atacului patogenului) sau secundare (planta se dezvolt din organe deja infectate bulbi, tuberculi, semine). De asemenea, simptomele primare definesc simptomele care stau la originea ansamblului de anomalii observate n timpul dezvoltrii unei boli, simptomele secundare fiind consecine ale acestora. De exemplu, necrozele radiculare produse de un patogen de sol sunt simptome primare, care antreneaz ofilirea plantei simptom secundar (Lepoivre, 2003).

Simptomele pot fi localizate sau generalizate; n cazul n care se extind prin sistemul de vase conductoare, vorbim de simptome sistemice.

Semnele precursoare ale apariiei unei boli poart denumirea de prodrom. Totalitatea simptomelor care se succed pe parcursul evoluiei unei boli reprezint un sindrom.

5

1.2. Tipuri de simptome

Modificri de culoare. Anomaliile de culoare afecteaz, n principal, frunzele, dar pot fi prezente, n egal msur, la nivelul florilor, fructelor, rdcinilor sau tulpinilor.

Ptare: apariia de pete, de diferite forme (sferice, elipsoidale, liniare, concentrice), mrimi i culori.

Mozaic: alternana zonelor de culoare verde deschis sau nchis cu zone clorotice, glbui. Cnd separarea zonelor este difuz, simptomul este denumit marmorare. Alternana plajelor de culori diferite, cu zone definite, se poate traduce prin pete inelare, semi-inelare, striuri, arabescuri etc.

Hipoclorofiloz sau cloroz: lipsa de clorofil, tradus printr-o nglbenire a frunzelor (revelarea culorii carotenoizilor i xantofile). Uneori cloroza este limitat la nervuri (clarefierea nervurilor) sau la limbul dintre acestea (nglbenire internervurian).

Antocianoz: exces de pigmeni antocianici (culoare rou-violacee), rezultat fie al distrugerii clorofilei (astfel, antocianii prezeni sunt evideniai), fie al producerii anormale, abundente a acestora.

Melanoz: acumularea de pigmeni (melanine) care confer o culoare nchis esutului.

Modificri la nivelul frunzelor

Enaii: excrescene ale esutului, formate la nivelul nervurilor, n general ca urmare a unei infecii virale (virusul mozaicului enaiei la mazre - PEMV)

Perforarea organelor: formarea de necroze localizate pe frunze (datorit bacteriilor sau ciupercilor), urmat de cderea esutului mort i lasnd organul perforat

Polifilie: divizarea limbului frunzelor, limb n mod normal simplu; creterea numrului de foliole la frunzele compuse; creterea anormal a numrului total de frunze.

Anomalii diverse: deformare (limb gofrat, ncreit); rsucirea frunzelor ctre faa superioar; rsucirea ctre faa inferioar (epinastie); frunze filiforme (reducerea limbului)

Modificri ale organelor florale

Virescen: piese florale care rmn verzi, n timp ce sunt colorate la planta normal; fenomenul nsoete adesea anomalii morfologice ale organelor florale filodie

Filodie: transformare regresiv a florilor n frunze ca urmare a infeciei cu fitoplasme (sau unor circumstane climatice excepionale n momentul nfloritului). Filodia succede adesea virescenei iar ansamblul acestor dou fenomene se numete antoliz

e

d

c

b

a

6

ptarea brun a frunzelor de gutui; rapnul merelor (frunz i fructe), ptarea neagr a frunzelor de trandafir (B. Iacomi, 2009)

mozaicul trandafirului (B. Iacomi, 2009)

enatii la mazre (www.dias.kul.dk.plantvirology)

ciuruirea frunzelor (B. Iacomi, 2009)

deformarea frunzelor de piersic (B. Iacomi, 2010) d

a

d

c

b

7

Modificri la nivelul ramurilor i tulpinilor

Mturi de vrajitoare: anomalii de ramificare a tulpinii care corespund unei proliferri abundente a ramurilor cu internodii scurte, cu frunze mici, adesea deformate

Elasticitatea lemnului: trunchiul arborilor prezint un defect de rigiditate - deficien de lignificare, n principal ca urmare a atacului de fitoplasme (lemn de cauciuc).

Ulceraii: alterri localizate ale scoarei plantelor lemnoase, nconjurate de esut cicatricial suberos (reacii ale cambiului ca rspuns la stress biotic sau abiotic ciuperci, bacterii, factori climatici)

Fasciaie: morfogenez anormal a tulpinilor, care pierd simetria radial i se aplatizeaz ntr-o band simetric n raport cu un plan.

Anomalii de cretere

Hipertrofie i hiperplazie: tumori: cretere anormal a anumitor organe sau a plantei ntregi, ca urmare a creterii dimensiunii celulelor (hipertrofie) sau a unei multiplicri anormale a acestora (hiperplazie) Teratom: (teratologia = tiina montrilor): diferite malformaii i excrescene Nanism (piticire) i atrofie: reducerea taliei plantelor sau a unor organe ale acesteia

Diferite alterri ale organelor plantelor

Ofilire: determinat de o disfuncie a vaselor xilem datorit pataogenilor radiculari sau vasculari

Necroz: corespund morii celulelor esutul atacat este brunificat. Apar adesea pe o suprafa limitat dar uneori se pot extinde la totalitatea organului, la un grup de organe sau se pot generaliza la intreaga plant. La nivelul frunzelor se pot observa pete necrotice sau necroze ale nervurilor; tulpinile pot prezenta uneori necroze apicale, necroze corticale (ulceraii) sau necroze ale esutului conductor. Rdcinile necrozate prezint, adesea, o coloraie brun sau negricioas i antreneaz pierderea turgescenei plantei

Putregai: descompunerea esuturilor (dislocarea celulelor ca urmare a unei alterri enzimatice a pectinei lamelelor pereilor). Adesea, celulele mor, esuturile i pierd consistena oi devin sediul colonizrii cu organisme secundare (bacterii sau ciuperci)

Man: simptom frecvent pe frunze, caracterizat prin apariia unor pete clorotice pe faa superioar a limbului i de prezena unui puf, alb sau cenui, pe faa inferioar

Rugin: apariia unor grmjoare de spori (pustule) pigmentai, iniial acoperite de epiderm apoi prfoase

Finare: apariia unei psle albe pe suprafaa organelor verzi ale plantei (frunze, flori, lstari), care devine prfoas p

j i

o

n

m

l

k

h

g

f

8

f. mturi de vrjitoare; g. ulceraii; tumori (Plant disease control Oregon State University)

i. malformatii (cartof); j. piticire (crizanteme); k. ofilire fuzariana la tomate

l. necroz (mozaicul Y al cartofului); m. putregai (monilioza mere), putregai alb la castravei (B. Iacomi, 2009)

n. man (via de vie); o. finare (via de vie); p. rugin la trandafir (B. Iacomi, 2009)

f g h

i j

k

l

m

n o

p

9

Modificri biochimice: ! coninutul n ap: este redus n cazul atacului patogenilor care se instaleaz n vasele

conductoare ! cantitatea de clorofil: este redus, ca urmare a distrugerii cloroplastelor ! coninutul n hidrai de carbon: scade ca urmare a diminurii asimilaiei i

intensificrii dezasimilaiei sau crete (aglomerare de amidon n celulele rdcinilor de varz atacate de Plasmodiophora brassicae; la deformarea frunzelor de piersic Taphrina deformans

! coninutul n rsini, gome, alte substane de excreie: crete la plantele lemnoase atacate (ciuruirea micotic a frunzelor Stigmina carpophila)

Modificri fiziologice: ! asimilaia (fotosinteza): se micoreaz n cazul patogenilor care produc ptri foliare ! respiraia: in general, crete ! transpiraia: scade n cazul ofilirilor (traheomicozelor)

Modificri citologice: ! membrana celular: este dezorganiat sau suberificat, cutinizat ! citoplasma: este consumat parial sau total, n cazul patogenilor cu dezvoltare

intracelular ! nucleul: fie se mrete i apoi se fragmenteaz (ria neagr a cartofului - Synchytrium

endobioticum), fie se reduce, atrofiaz (mnri, rugini) ! prezena unor incluziuni: n cazul unor boli de natur viral, examenul microscopic al

celulelor vegetale (microscopie optic sau electronic) evideniaz prezena unor incluziuni diverse, amorfe sau cristaline. Aspectul incluziunilor poate orienta diagnosticarea virusului responsabil.

1.3. Clasificarea bolilor plantelor

Zeci de mii de boli pot afecta plantele, cultivate sau nu. In medie, o plant de cultur poate fi afectat de peste 100 de boli (Agrios, 2005).

Bolile plantelor se pot grupa dup numeroase criterii, cele mai uzuale fiind urmtoarele:

1. agentul responsabil: n funcie de agentul responsabil, bolile plantelor pot fi:

a. boli neparazitare (abiotice, fiziologice sau neinfecioase), care definesc modificrile de metabolism, tulburrile de cretere sau anomaliile n dezvoltarea plantelor, netransmisibile de la o plant la alta, provocate de factori externi nefavorabili.

Principalii factori abiotici sunt factorii fizici (variaiile termice, modificarea condiiilor hidrice, lumina radiaiile), edafici (solul cu proprietile sale: pH, structur, compoziie, salinitate, disponibilitate n elemente nutritive, aerare) i antropici: poluani atmosferici, carene nutritive, practici culturale, prezena contaminanilor n apa de irigare (detergeni, hidrocarburi, pesticide etc.).

10

b. boli parazitare (infecioase) produse de ageni patogeni. Din acest punct de vedere se poate vorbi de viroze (produse de virusuri), viroidoze (produse de viroizi), fitoplasmoze (produse de fitoplasme), bacterioze (produse de bacterii), micoze (produse de ciuperci), antofitoze (produse de antofite parazite) etc. Acest criteriu de clasificare, bazat pe etiologia bolii, are o importan major n practic: cunoaterea cauzei apariiei bolii sugereaz, de asemenea, dezvoltarea probabil i rpndirea i genereaz alegerea strategiilor de combatere.

2. simptome: dup tipul generic de simptome, putem clasifica bolile plantelor n ptri, cloroze, necroze, hipertrofii, atrofii, putregaiuri, deformri, ofiliri, nanism, etc.

Acest criteriu de clasificare a fost frecvent utilizat n perioada empiric a fitopatologiei, cnd nu se cunotea etiologia bolilor. Unele boli ale plantelor pot fi identificate imediat pe baza simptomelor specifice: ruginile, finrile, mnrile etc.

Alteori, acest sistem de clasificare poate prezenta minusuri. Astfel, un acelai simptom poate fi generat de cauze foarte diferite. De exemplu, nglbenirile (clorozele) pot fi datorate att unor cauze neparazitare (exces de ap, caren n fier, absena luminii, fitotoxicitate) ct i parazitare (virusuri, viroizi, fitoplasme, ciuperci vasculare). O ofilire poate fi generat de lipsa apei, de alterarea rdcinilor sau coletului plantei, de o transpiraie excesiv sau de instalarea bacteriilor/ciupercilor n vasele conductoare.

Pe de alt parte, o aceeai cauz poate produce simptome foarte diferite, n funcie de planta gazd, fenofaza acesteia, condiiile biotice sau abiotice ale mediului sau momentul observrii. Un exemplu n acest sens l poate constitui virusul mozaicului castraveilor (Cucumber mosaic virus) cu o simptomatologie variat n funcie de planta gazd: mozaic foliar la castravei, frunze filiforme la tomate, piticire i necroze foliare la ardei.

3. evoluia i durata procesului parazitar: boli acute, cu evoluie rapid putregaiul plntuelor (Pythium ultimum) i boli cronice, cu evoluie lent: cancerul bacterian al pomilor fructiferi i al viei de vie (Agrobacterium tumefaciens), vrsatul prunelor (Plum pox virus).

4. viteza de rspndire i suprafaa ocupat: boli epifitice (pandemice), care se rspndesc rapid pe suprafee mari, producnd adevrate epidemii - ruginile, finrile, mnrile i boli endemice, care se rspndesc lent, fiind cantonate n anumite regiuni i condiionate de prezena unor anumii factori, ca de exemplu un sol acid ria neagr a cartofului (Synchytrium endobioticum) sau hernia rdcinilor de crucifere (Plasmodiophora brassicae).

5. extinderea pe plant: boli generalizate, care afecteaz ntreaga plant - viroze, traheobacterioze, traheomicoze i boli localizate, care cuprind numai anumite poriuni din plant, de exemplu frunzele ptarea roie a frunzelor de prun (Polystigma rubrum).

6. tipul de organ afectat: boli de depozit (afecteaz organele depozitate); boli ale seminelor i plnuelor; boli ale ramurilor; boli foliare; boli vasculare (cu dezvoltare n xilem sau floem).

7. planta gazd: bolile tomatelor, bolile mrului, bolile garoafelor, bolile viei de vie etc.

8. familia botanic a plantelor gazd: bolile solanaceelor, bolile cruciferelor, bolile rozaceelor etc.

11

9. grupe mari de plante, privite din punct de vedere horticol: bolile legumelor, bolile pomilor fructiferi, bolile plantelor ornamentale, bolile viei de vie etc.

10. frecvena apariiei i importana economic a pagubelor produse: boli cheie, principale, care apar n fiecare an n cultur i produc pagube importante, care impun aplicarea msurilor de combatere mana (Plasmopara viticola), finarea (Uncinula necator) i putregaiul cenuiu (Botryotinia fuckeliana) la via de vie i boli secundare, care nu produc pagube dect n unii ani, n anumite condiii. Cunoaterea i clasificarea bolilor n funcie de acest criteriu are importan n elaborarea i adaptarea strategiei de protecie a culturii, care se construiete avnd n vedere numai bolile cheie; n acest mod se diminueaz presiunea tratamentelor chimice asupra biocenozei.

11. fenofaza plantei: boli ale plntuelor, puieilor, boli ale plantelor dezvoltate, boli de depozit.

1.4. Pagube i pierderi ocazionate de atacul agenilor fitopatogeni

Se estimeaz faptul c bolile, duntorii i buruienile interfer cu producia, pierderile nregistrate fiind cuprinse ntre 31 si 42%, pentru ansamblul culturilor de pe glob. De asemenea, s-a estimat faptul c, din media de 36,5% a pierderilor nregistrate, 14,1% sunt generate de boli, 10,2% de insecte i 12,2% de buruieni (Agrios, 2005).

Alterrile care ating valoarea de utilizare a plantei (de ex. valoarea estetic, n cazul plantelor ornamentale), recolta (randamentul) sau potenialul de producie (de ex. longevitatea, pentru plantaiile pomicole) sunt cuprinse n noiunea de pagube. Deficitul economic sau social care rezult din pagube, definit ca valoare finaciar, exprim pierderile economice.

Tipul i nivelul pierderilor produse ca urmare a prezenei bolilor variaz cu tipul de cultur sau recolt, agentul patogen, factorii de mediu, msurile de control practicate precum i cu o combinaie a acestor factori.

Tipul de producie (culturi comerciale, culturi de subzisten n regiuni neindustrializate, grdini de agrement) trebuie, de asemenea, luat n considerare. Cteva pete superficiale de rapn (Venturia inaequalis, V. pirina) la merii sau perii dintr-o grdin de agrement reprezint un simptom i constituie o pagub (la nivel estetic, n comparaie cu un fruct sntos, perfect) dar nu antreneaz pierderi finaciare, fructul nefiind destinat comercializrii. In schimb, ntr-o livad destinat comercializrii produciei, petele de rapn declaseaz recolta i diminueaz valoarea de pia (ceea ce reprezint o pierdere financiar), aspectul lor fiind mai puin apreciat. De asemenea, aceste pete superficiale de rapn pot fi ulterior invadate de parazii secundari (Trichothecium, Monilia) care pot genera putrezirea i necomercializarea fructelor (Lepoivre, 2003).

Bolile plantelor pot afecta cantitatea i calitatea recoltei. Majoritatea bolilor plantelor au repercusiuni asupra randamentului (cantitativ), la nivelul produciei sau n perioada de depozitare. Frecvent, pierderi severe sunt generate de calitatea recoltei. De ex., dac ptrile foliare sau bolile de tip rapn ale legumelor, fructelor sau plantelor ornamentale au un efect mai mic asupra cantitii recoltate, calitatea acesteia poate reduce valoarea de pia pn la a face neprofitabil cultura sau pna la pierderi totale. Astfel, un atac de rapn de numai 5% poate reduce la jumtate preul merelor.

12

Bolile plantelor pot limita tipul de culturi i industria n anumite regiuni geografice. De ex. castanul american a fost anihilat n America de Nord ca timber tree ca urmare a atacului patogenului Cryphonectria parasitica iar ulmul american a fost eliminat ca arbore de ornament n urma atacului patogenului Ophiostoma ulmi (boala olandez a ulmului).

Bolile plantelor pot determina acumularea de toxine n produsele recoltate. Bolile plantelor cultivate pot avea, n afara consecinelor economice evidente, i efecte ascunse, greu de detectat. Prezena substanelor toxice elaborate de ciupercile fitopatogene micotoxine - poate devaloriza recolta. In plus, cazurile de intoxicare ca urmare a consumului de alimente contaminate de ciuperci microscopice sunt cunoscute din vechime (focul Sfntului Anton generat de cornul secarei sau boala beriberi produs de diferite specii de Penicillium).

Micotoxine. Micotoxinele sunt produi secundari de metabolism ai ciupercilor (mykes ciuperc, toxicum - otrav) i regsii n recolt sau produse derivate din aceasta. Induc efecte biologice puternice i variate (mutagene, teratogene, carcinogene, nefrotoxice, imunotoxice, hepatotoxice, neurotoxice, hemoragice). Sunt produse n principal de 5 genuri de ciuperci: Aspergillus, Penicillium, Fusarium, Alternaria i Claviceps dei au fost semnalate i la specii ale genurilor Cladosporium, Chaetomium, Stachybotrys, Rhizopus i Talaromyces. Contaminarea poate avea loc nainte de recoltare (Fusarium, Aspergillus, Claviceps) sau n perioada depozitrii (Aspergillus, Penicillium). Dei au fost izolate, n condiii de laborator, peste 300 de micotoxine doar 20 sunt cunoscute a fi cauza unor micotoxicoze naturale, n diferite regiuni geografice.

Toxine elaborate de specii de Aspergillus. Peste 130 de specii ale genului Aspergillus contamineaz substraturi de origine vegetal (arahide, nuci, fistic) precum i majoritatea alimentelor conservate. Circa 50 de specii au fost identificate ca productoare de metabolii toxici: aflatoxine, ochratoxine, sterigmatocistin, citrinin, patulin, toxine tremorgene. Aflatoxinele sunt reprezentate de un grup de peste 20 de metabolii, derivai ai cumarinei, cu aciune carcinogenic (ficat, esofag, stomac, rinichi, piele). Cele mai importante specii responsabile de producerea lor sunt: A. flavus, A. parasiticus i A. nominus. Ochratoxinele. Cea mai impotant i studiat este ochratoxina A (OTA), o micotoxin nefrotoxic i hepatotoxic. Este produs de A. ochraceus, n special n regiunile tropicale i de Penicillium verrucosum, n cele temperate, aceast specie fiind un frecvent contaminant al produselor depozitate ( legume, arahide).

Toxine elaborate de specii de Penicillium. Dintre cele peste 150 de specii de Penicillium, aproape 100 sunt productoare de micotoxine, importante fiind citreoviridina, citrinina, acidul ciclopiazonic, OTA, patulina, roquefortina C. n general sunt toxine tremorgene (declaneaz tremurturi, convulsii i tetanii letale). Patulina este produs de P. expansum, un contaminant de depozit frecvent al merelor, P. urticae, P. claviforme i A. clavatus. Pezena patulinei a fost semnalat n sucul de mere obinut prin presarea fructelor dar i n alte produse din mere, pere, struguri i alte fructe, n cantiti mai mici.

Toxine produse de ciuperci din genul Alternaria. Ciupercile din genul Alternaria pot fi contaminani importani ai plantele n perioada de vegetaie dar i ai fructelor i legumelor sau produselor refrigerate. Principalele toxine sunt alternariol, alternariol monometil eterul, altertoxinele, acid tenuazonic i altenuenele.

Toxine produse de ciuperci din genul Fusarium. Speciile de Fusarium contamineaz n mod frecvent seminele de cereale, leguminoase pentru ulei, fasole i produse finite ale acestora. Cele mai importante specii implicate n producerea de micotoxine sunt F. graminearum i F. culmorum. Trichotecenele: semnalate la speciile de Fusarium, aceste micotoxine sunt produse i de alte ciuperci (Cephalosporium, Trichoderma, Stachybotrys, Myrothecium).

Toxine produse de ciuperci din genul Claviceps. Peste 100 de ergotoxine, din 10 grupe diferite sunt produse de reprezentanii genului Claviceps: ergotamine, ergotoxine, ergometrine. Toi alcaloizii conin acid lisergic, producnd tulburri ale sistemului nervos central, vasoconstricie sau vasodilataie. Ergotismul este micotoxicoza produs de scleroii ciupercii C. purpurea (cornul secarei) - tulburri nevoase i/sau gangrene la nivelul extremitilor.

13

Prevenirea contaminrilor cu micotoxine. In faa unor cereri europene din ce n ce mai mari pentru produse ecologice, cercetri intense se desfoar pentrua a asigura calitatea i sigurana alimentelor proaspete sau prelucrate. Prin definiie, produsele organice nu sunt supuse nici unui tratament chimic. Singura cale de prevenire a contaminrilor majore cu ciuperci este prevenirea apariiei acestora iar problema prezenei micotoxinelor n astfel de produse este mai acut. Ca urmare, cercetrile sunt ndreptate ctre o mai bun cunoatere a condiiilor care favorizeaz dezvoltarea micotoxinelor n lanul alimentar i spre introducerea sistemelor de control capabile s detecteze prezena micotoxinelor. Sub egida Safe Organic Vegetables exist programe pilot de cercetare care au ca model specii de Alternaria patogene pentru morcov i productoare de micotoxine. Astfel de cercetri au ca scop dezvoltarea de strategii pentru producere de produse sigure prin: stabilirea de metode moleculare, rapide i precise, pentru detectarea i cuantificarea infeciilor cu Alternaria, determinarea bazelor fiziologice i genetice ale producerii i acumulrii de toxine, monitorizarea prezenei micotoxinelor pe parcursul producerii, depozitrii i procesrii morcovului, identificarea riscului apariiei micotoxinei n lanul de producie, dezvoltarea msurilor preventive: soiuri rezistente, msuri alternative de tratare a seminelor (microorganisme antagoniste).

Prevenirea apariiei micotoxinelor presupune un ansamblu de strategii aplicate nainte sau dup recoltare pentru detectarea precoce a contaminrii (i, implicit, redirecionarea recoltei pentru alte utilizri) i cunoaterea factorilor ecologici care favorizeaz infecia i producerea de micotoxine. n prezent, o mare diversitate de strategii preventive se folosesc sau sunt n curs de examinare, cele mai utilizate tehnici fiind: a. nainte de recoltare: 1. asigurarea condiiilor ecologice care favorizeaz plantele de cultur (verigi tehnologice) i evitarea celor care favorizez apariia patogenilor; 2. distrugerea resturilor vegetale infectate; 3. utilizarea de plante rezistente la atacul patogenilor productori de toxine. Un factor de protecie, legat aproape n ntregime de pelicula care nconjur miezul este semnalat la nuci (varietatea Tulare) suprim total producerea de aflatoxin (caracterul se motenete pe linie matern, ceea ce contribuie la crearea de variati cu rezisten natural la aflatoxine). Acesta este primul exemplu de variatate comercial rezistent complet la contaminarea cu aflatoxine. 4. tratamente chimice de combatere a patogenilor: tratarea seminelor cu bacterii endofite care exclud fungii toxinogeni; preinfectarea plantelor cu izolate netoxinogene, competitori pentru cele care produc toxine. b. dup recoltare: igiena depozitelor, asigurarea condiiilor adecvate de temperatur i umiditate; detectarea prezenei micotoxinelor n recolt.

Micotoxinele sunt molecule care sunt extrem de stabile, decontaminarea unei recolte puternic infestate fiind dificil. Cea mai sigur soluie, pentru moment, este detectarea stocurilor contaminate i canalizarea lor ctre alte sisteme de utilizare. n industria limentar este cunoscut sistemul HACCP (Hazard Analysis Critical Control Point) utilizat pentru detectarea prezenei microorganismelor sau a toxinelor lor, a rezidiilor de pesticide, a corpurilor strine (definirea unui punct critic n diferitele etape ale procesului n care riscul poate s apar, cnd pierderea controlului poate conduce la riscuri inacceptabile de sntate, fiind descrise msurile adecvate preventive).

Detectarea contaminrilor cu micotoxine a substraturilor stocate ntmpin dificulti: contaminarea nu este uniform distribuit n lot, prezena ciupercii productoare de micotoxine nu nseamn neaprat c micotoxina este prezent. Condiiile n care se produc aceste micotoxine sunt specifice; de altfel i n cazul n care patogenul nu este vizibil (lipsa mucegaiului) nu nseamn c micotoxinele nu sunt prezente, acestea rmnnd chiar dup ce ciuperca a disprut. Tehnicile de detecie rapid i sigur asupra crora sunt focalizate cercetrile sunt cele imunologice (tehnici ELISA bazate pe reacii n plac de microtitrare capabile s aproximeze concentraii de micotoxin pe baza intensitii culorii) i moleculare (utilizarea primerilor specifici pentru fungii toxinogeni sau a anticorpilor specifici).

Rezultate importante s-au obinut n detecia molecular, precoce, a speciilor toxinogene precum i n dezvoltarea de teste imunologice sensibile pentru diagnosticarea prezenei micotoxinelor n produsele alimentare. Astfel, prin tehnici moleculare (PCR, Real time PCR) a fost posibil identificarea speciilor de Fusarium (Fusarium proliferatum, F. moniliforme, F. culmorum) productoare de fumonisine. De asemenea, au fost izolate i caracterizate genelor responsabile de producerea de ochratoxin A la specii de Aspergillus i Penicillium. Pentru caracterizarea speciilor de Aspergillus i Penicillium productoare de micotoxine (diferenierea izolatelor de Penicilium verrucosum n funcie de capacitatea lor de a produce OTA) s-a recurs, de asemenea, la utilizarea de markeri moleculari, cuantificarea speciilor productoare fiind posibil prin folosirea unui kit molecular.

14

Cu toate eforturilor de prevenire, contaminarea recoltelor cu micotoxine este uneori inevitabil. Totui, este posibil recuperarea produselor infectate prin decontaminarea lor: indeprtarea, distrugerea sau reducerea efcetului toxic al micotoxinelor. Tradiional, strategiile de detoxificare sunt bazate pe metode chimice, fizice sau microbiologice. Mijloacele chimice presupun tratamente aplicate loturilor depozitate cu scopul de a distruge dau dezactiva micotoxinele. Totui, exist constrngeri la tipul de substane utilizate (amoniacul este eficace dar i potenial duntor pentru sntate). Metodele fizice includ degradarea prin cldur sau radiaii (microunde) a micotoxinelor prezente n substraturi, prin modificarea structurii lor chimice. n Europa sunt studiate, cu rezultate promitoare, noi molecule a cror structur arat o anumit afinitate cu unele catagorii de micotoxine. Aceste molecule se cupleaz cu micotoxinele din produsele destinate hranei omului i animalelor iar efectul este diminuarea toxicitii lor. Studiate n principal pentru aflatoxine, aceste metode reduc concentrarea micotoxinelor n snge i distribuia lor n organele int. Metodele microbiologice sunt obiectivul principal al unor cercetri care investigheaz potenialul unor levuri, ciuperci sau bacterii n degradarea micotoxinelor. Astfel, n limitarea contaminrii cu micotoxine produse de A. flavus s-au dovedit utile microorganismele Saccharomyces chevalieri, Trichoderma viride, Bacillus subtilis. Oprea i Ciurdrescu (2004) au evideniat capacitatea unor izolate de A. niger de a reduce nivelul de aflatoxin B1.

Bolile plantelor pot genera pierderi economice. Pierderilor directe, cantitative i calitative, li se adaug diferite pierderi finaciare. Astfel, fermierul trebuie s utilizeze varieti sau specii de plante rezistente, poate, mai puin productive sau, comercial mai puin profitabile comparativ cu altele. Alte costuri sunt ocazionate de necesitatea aplicrii msurilor de control incluznd aici tratamentele chimice (costuri cu achiziionarea i depozitarea produselor fitosanitare, aplicarea tratamentelor) precum i a altor msuri de control precum i de perioada de pstrare a produselor recoltate.

Unele boli pot fi controlate prin aplicarea aproape n totalitate numai a unei msuri. Pentru alte boli, ns, nu sunt disponibile nc msuri eficace de control i numai o combinaie de msuri culturale i utilizarea unor varieti rezistente poate face posibil reuita culturii. Totui, pentru majoritatea bolilor plantelor, controlul este atins n practic prin utilizarea produselor fitosanitare. In acest caz, beneficiile cu aplicarea acestei msuri de control sunt mai mari dect pierderile directe (datorate bolii) i indirecte (costurile cu aplicarea).

In plan macroeconomic, pierderile cantitative (diminuarea randamentului) sunt nsoite i de restricii n comercializarea recoltei, legislaiile fiecrei ri importatoare impunnd standarde de calitate fitosanitar.

Dei tipul i mrimea pierderilor financiare sunt extrem de variate, fermierii bine informai utilizeaz combinaii ale msurilor de control varieti rezistente, msuri culturale, chimice i biologice, aceasta permind obinearea de recolte i beneficii chiar n anii cu epidemii.

Pierderile ocazionate de agenii patogeni pot fi:

a. Pierderi directe (producie) ! pierderi primare - afecteaz producia (efect imediat) - diminuarea cantitaii i calitii

recoltei ! pierderi secundare - afecteaz potenialul de producie (efect difereniat) -

contaminarea culturilor urmtoare; diminuarea capitalului de producie (longevitatea culturilor perene, productivitate)

b. Pierderi indirecte (conservare i utilizare) - n cursul depozitrii, la productor; la prelucrarea industrial; la consumator

15

Aprecierea pierderilor este, adesea, dificil de cuantificat. In teorie, este comparat o situaie de fapt (nivel de producie corespunzator gradului de atac al unui agent patogen) cu o situaie ideal (absena bolii), ceea ce tehnic este adesea imposibil de reprodus pe scar larg Lepoivre, 2003).

Pierderile se pot aprecia n comparaie cu un randament potenial teoretic, ntr-un mediu abiotic ideal (lumin, fertilizare, temperatur, ap) i liber de patogeni. Randamentul real maxim este atins n condiii ecologice reale (cu limitrile asociate) i se evaluaez cu cele mai bune practici culturale i aplicnd o protecie total (independent de rentabilitatea sa economic sau de impactul su asupra mediului nconjurtor). Aceste date trebuie interpretate cu pruden, date fiind i alte interaciuni existente (efectul pesticidelor asupra plantei, paraziilor secundari etc.). Prin scderea randamentului obinut n absena msurilor de control din randamentul maxim real se obin pierderile poteniale datorate agenilor patogeni. Pierderile reale sunt cele observate efectiv, chiar dac au fost aplicate msuri de protecie (culturale, genetice, chimice i biologice). Reducerea pierderilor (pierderi poteniale din care se scad pierderile reale) atribuit msurilor de protecie i raportat pierderilor poteniale permite evaluarea gradului de eficacitate a acestor msuri (fig. 1.1).

Principalele dificulti n evaluarea pierderilor de randament i consecinele economice i sociale sunt generate de distribuia variabil a bolilor n timp i spaiu, interaciunea dintre boli, insecte i buruieni, factori economici i sociali.

Dintre datele necesare pentru a cuantifica cu precizie impactul bolilor - rar disponibile (puine anchete sunt realizate la scar mondial, fiabilitatea surselor care stau la baza acestora este dificil de controlat) menionm:

! cunoaterea zonei geografice (extindere geografic a bolii) ! intensitatea i frecvena bolii n diferitele parcele cultivate ! cunoaterea relaiei ntre pierderile de randament i intensitatea bolii, ca i modul n

care ali patogeni, insecte sau buruieni pot afecta aceast relaie ! variabilitatea anual legat de codiiile climatice

Impactul macroeconomic i social al pierderilor de randament difer n funcie de nivelul de industrializare al rilor n cauz. Astfel, n SUA, pierderile ocazionate culturilor (nainte i dup recoltare) sunt evaluate la 40% din producie, chiar dac sunt aplicate variate msuri de control.

Asemenea pierderi afecteaz productorul individual dar procentul populaiei active din agricultur fiind de 2-3%, veniturile din aceasta activitate nu reprezint dect un mic procent din venitul naional. Astfel, chiar dac pierderile se cifreaz la cateva zeci de miliarde de dolari, masa specific a acestora ntr-o economie diversificat i industrializat este relativ limitat. La polul opus, n rile a cror economie este axat pe agricultur, impactul pierderilor de randament datorat bolilor i duntorilor este important. In America Central, peste 50% din populaia activ este angajat n agricultur; pierderile din principalele culturi se ridic la 20-30% iar cele nregistrate dup recoltare depesc aceste valori. In acest tip de agricultur, masa relativ a pierderilor ocazionate de agenii patogeni este extrem de important asupra economiei i utilizrii forei de munc (Lepoivre, 2003).

16

Fig.1.1 Tipuri de randament i evaluarea pierderilor (Lepoivre, 2003)

1.5. Ageni fitopatogeni - generaliti

1.5.1. Modul de via al agenilor fitopatogeni

n funcie de relaia cu substratul microorganismele pot fi saprofite, parazite sau simbionte. Totui, aceast clasificare nu trebuie privit ca static, numeroase specii intrnd n dou categorii (de exemplu pot fi saprofite dar pot forma i micorize cu plantele lemnoase sau ierboase; sunt parazite dar pot tri, n anumite condiii, saprofit).

Microorganismele saprofite se hrnesc cu substane organice moarte. Ele sunt preponderente n diferite habitate, populaiile acestora ntlnindu-se n sol, ap sau resturi vegetale. Microorganismele parazite sunt cele care ntr-una sau n toate fazele ontogenezei lor se hrnesc din esuturi vii.

Pierderi potentiale Randament cu masuri de protectie

Randament potential teoretic

Pierderi reale

Raspuns la masurile de protectie

Randament real maxim Lipsa pierderilor

Randament fara masuri de protectie

17

Dup gradul de parazitism, acestea pot fi parazite obligate, cu un echipament enzimatic redus (duc o via strict parazitar - Synchytriaceae, Oomycetes, Uredinales, unele Ustilaginales, virusurile) sau facultativ saprofite (duc obinuit o via parazitar dar, n anumite condiii, n general dup ce planta gazd i nceteaz vegetaia, triesc saprofit - Pythium, Phytophthora, Venturia).

Distincia dintre saprofitism i parazistism nu este ntotdeauna uor de demarcat, n natur existnd o multitudine de cazuri intermediare. De exemplu, n cadrul genului Fusarium se observ toat gama formelor de tranziie, de la saprofite pn la parazite. In general, evoluia microorganismelor ctre un parazitism obligat este asociat cu anumite caractere fitopatologice, prezentate, n cazul ciupercilor, n tabelul 1.1.

Tabelul 1.1

Caractere asociate saprofitismului/parazistismului (Lepoivre, 2003)

Caracterul

Parazii facultativi

Parazii obligai

Calea de ptrundere rni Direct (stomate, epiderme intacte)

esutul infectat esut senescent nici o restricie Miceliul haustori abseni haustori prezeni Efectul asupra celulelor gazd

necroz -

Capacitate saprofitic faz saprofit important

faz saprofit absent sau limitat la structuri de supravieuire

Spectrul de gazde larg restrns

1.5.2. Proprietile parazitare ale agenilor patogeni

Patogenii plantelor produc mbolnvirea acestora datorit nsuirilor parazitare:

a. afinitatea: proprietatea patogenului de a ptrunde n interiorul plantei dup ce a ajuns n contact cu ea i de a se dezvolta. Sporii aparinnd diferiilor patogeni ajung n contact cu plantele ns numai unii ptrund dac exist afinitate ntre ei i planta gazd.

b. patogenitatea: capacitatea patogenilor de a mbolnvi plantele i de a genera apariia simptomelor.

c. virulena: nsuirea patogenilor de a genera boli cu o anumit intensitate, n funcie de factori de mediu i, mai ales, de factori genetici. Unele izolate ale patogenilor nu declaneaz boala, ele fiind numite avirulente.

18

Izolatele avirulente se comport astfel numai n prezena unor anumite soiuri (hibrid, linie), fa de o anumit gen de rezisten. Diferenele de virulen ntre populaiile patogene se datoreaz diferenelor genetice care apar n evoluia patogenului n strns legtur cu noile soiuri cultivate. d. agresivitatea: nsuirea patogenilor de a ataca una su mai multe specii/familii de

plante. Astfel, exist patogeni monofagi (atac o singur specie de plante), oligofagi (atac mai multe specii din aceeai familie botanic), polifagi (pot produce boli la numeroase specii de plante), omnivori (atac plantele numai n anumite condiii plante debilitate)

e. capacitatea de secreta enzime i toxine. Toate proprietile patogenilor depind de complexul enzimatic al acestora precum i de capacitatea de a elabora produi de metabolism toxine.

Enzimele acioneaz asupra esuturilor plantei prin degradarea substanelor complexe i transformarea acestora n substane simple. Enzimele pot aciona nc de la ptrunderea patogenului n plant degradarea peretelui celular. Bacteriile i ciupercile care produc putregaiuri transform substanele complexe din organele atacate (tuberculi, fructe, legume) n substane mai simple prin aciunea enzimelor. Dintre cele mai importante enzime amintim: celulaza i hemicelulaza (degradeaz substraturile celulolitice), ligninaza (degradeaz lignina), pectinaza (pentru degradarea substanelor pectolitice), enzime care degradeaz substraturi polizaharidice. Sistemul enzimatic al patogenilor prezint o mare variabilitate, legat n primul rnd de modul de nutriie. Astfel, organismele saprofite posed un complex de enzime foarte larg, pe cnd la paraziii obligai acesta este mai restrns, prezentnd o specializare mai pronunat. Toxinele sunt produi de metabolism ai unor patogeni (ciuperci - de ex. genul Fusarium i bacterii de ex. Pseudomonas tabaci) care acioneaz asupra plantelor producnd ofiliri, cloroze, necroze localizate.

1.5.3. Patogeneza

Patogeneza reprezint ansamblul proceselor care induc instalarea bolii, avnd ca rezultat final exprimarea simptomelor. Aceste procese sunt contaminarea, infecia, incubaia i apariia simptomelor.

a. Contaminarea reprezint stabilirea contactului dintre patogen i planta gazd, fr s existe vreo influen reciproc.

b. Infecia ncepe din momentul n care agenii patogeni ptrund n plant i dureaz pn cnd se stabilesc relaii parazitare definitive ntre patogen i planta gazd. Aceast etap implic: ptrunderea (trecerea de barierele naturale) i interaciunea cu planta gazd, cu stabilirea relaiilor parazitare.

c. Ptrunderea n plante se face cel mai des prin deschideri naturale sau prin rni (fig. 1.2.) ! Stomatele constituie un punct de ptrundere important; structura lor (mai mult sau mai

puin accesibil) sau nchiderea lor pot influena ptrunderea (oprirea patogenului n camera substomatic sau continuarea procesului de infecie). De notat c unele bacterii (de ex. Peudomonas tomato) produc cutinaze capabile s degradeze cutina. Stomatele sunt cele mai importante deschideri naturale pentru ptrunderea bacteriilor: Pseudomonas lachrymans, Xanthomonas phaseoli, Erwinia amylovora (a)

! Lenticelele sunt n mod normal protejate de un strat suberizat care se rupe n condiii de umiditate ridicat permind astfel accesul bacteriilor n straturile adiacente, nesuberificate unde poate avea loc macerarea. Prin lenticele ptrund n tuberculii de cartof bacteriile E. carotovora, Streptomyces scabies iar la pomi - E. amylovora (b)

19

! Hidatodele, situate la extremitatea vaselor de la periferia frunzelor joac un rol important n ptrunderea bacteriei Xanthomonas campestris n frunzele de varz.

! Nectariile (glande nectarifere) constituie o alt cale de intrare a bacteriilor specializate n infectarea pieselor florale (E. amylovora).

! Rnile: frecrile mecanice mai ales sub influena vntului, cicatricile foliare (la nivelul zonei de ruptur a xilemului care nu este suberificat n timpul cderii frunzelor), rnile produse de insecte, grindin, cderea frunzelor sau de lucrrile de ntreinere favorizeaz ptrunderea patogenilor Xanthomonas juglandis, Agrobacterium tumefaciens, Clavibacter michiganense, Monilinia fructigena, Botrytis cinerea (e)

a.

b.

c.

d.

e.

Fig. 1.2 Diferite modaliti de ptrundere a agenilor fitopatogeni

20

d. Incubaia: perioada cuprins ntre infecie i apariia primelor simptome ale bolii. In aceast faz, patogenul crete, se dezvolt, se nmulete, invadnd planta. Cunoaterea perioadei de incubaie, care variaz n raport cu specia i condiiile de temperatur este important n prognoza i avertizarea bolilor plantelor.

e. Manifestarea bolii: perioada care debuteaz cu apariia primelor simptome.

Intrebri

1. Care sunt principalele tipuri de simptome prin care se manifest bolile pantelor? 2. Care sunt diferitele tipuri de pierderi ocazionate de atacul agenilor patogeni? 3. Definii noiunile de simptome primare i secundare ale unei boli? Explicai

importana acestei deosebiri n diagnoza bolilor. 4. Corelai simptomele interne observate n cazul unor boli i manifestarea lor extern. 5. Enumerai modalitile de ptrundere a agenilor patogeni n plante i argumentai

importana cunoaterii lor.

21

Capitolul 2 Virusuri i viroizi

Coninut. Obiective. Sunt prezentate caracterele generale ale virusurilor i viroizilor, clasificarea i multiplicarea acestora, simptomele caracteristice precum i modalitile de transmitere i rspndire care fundamenteaz posibilitile de control. Capitolul ofer o imagine de sintez asupra structurii i funcionrii acestor particule fitopatogene, relaiile lor cu planta i factorii de mediu, elemente specifice care orienteaz modalitile de diagnostic precum i strategiile de control.

2.1. Virusuri (fitovirusuri)

Bolile virale ale plantelor sunt boli persistente i incurabile. Spre deosebire de om sau animale, plantele nu dispun de un sistem de aprare de tip imunitar, capabil s elimine agenul infecios i s antreneze nsntoirea. In plus, nu exist, pentru moment, procedee de lupt chimic direct contra infeciilor virale; substanele active care ar fi capabile s interfere specific cu ciclul viral de multiplicare sunt, n general, fitotoxice. In consecin, metodele de combatere practicate n prezent sunt de natur profilactic. Aceast generalizare i persisten a infeciilor virale, adugat dificultilor de control, explic importana acestor boli n fitopatologie.

In ceea ce privete pagubele produse n horticultur, dei virozele nu produc ntotdeauna simptome spectaculare la nivelul plantei infectate, ele afecteaz vigoarea plantei i sunt adesea cauza unor puternice scderi de randament. La aceasta se adaug un efect negativ asupra calitii produciei, prejudiciabil n special la plantele ornamentale.

2.1.1. Caractere generale

Definiie. Virusurile sunt sisteme acelulare nucleo-proteice, fr metabolism propriu i care se pot multiplica numai n celulele vii. Numrul total de virusuri cunoscute pn n prezent depete 2000 i aproape jumtate dintre acestea sunt virusuri ale plantelor. Virusurile difer de toate celelalte microorganisme patogene nu numai prin form i mrime ci i prin simplitatea alctuirii chimice i structurii fizice, a metodelor de infecie, multiplicare, translocare n gazd, diseminare i simptome produse. Termenul virus (n latin otrav) a fost utilizat, la origine, pentru a desemna orice agent necunoscut responsabil de boli care nu aveau o cauz determinat. In urma descoperirilor din bacteriologie i identificrii a numeroi germeni patogeni, acest termen a fost rezervat agenilor de mrime mic, capabili s traverseze filtrele bacteriologice i avnd capacitatea de a se multiplica n organismul viu, infectat.

Morfologie. Particulele virale (virionii) prezint diferite forme: bastona (baciliforme), filamentoase, flexuoase sau rigide, sferice (fig. 2.1). Dimensiunile lor variaz ntre 17-30 nm (particule sferice) i 120-1720 nm (particule alungite).

Genomul particulelor virale este reprezentat n general de ARN (acid ribonucleic), mai rar de ADN (acid dezoxiribonucleic), niciodat de ambii acizi nucleici. Genomul este nconjurat de uniti proteice (capsomere) al cror ansamblu formeaz un nveli extern (capsida). Capsida stabilizeaz nucleoproteina viral i protejeaz acidul nucleic intern. La unele virusuri exist i un alt nveli peplos, care asigur stabilitatea particulei i fixarea ei de peretele celulei.

22

Acidul nucleic reprezint 5-40% din virus, restul fiind protein (60-95%). Numrul, dimensiunea i forma capsomerelor difer de la un virus la altul, aceste elemente constituind criterii taxonomice. Natura acidului nucleic viral (ADN sau ARN), structura sa (monocatenar sau bicatenar), masa molecular i secvena de baz a fiecreia dintre ele constitue parametri de precizie care permit stabilirea fiei de identitate a fiecrui virus ca i legturile cu alte tipuri de virusuri.

Fig. 2.1. Morfologia particulelor virale a. rigide (Tobacco Mosaic Virus); b. flexuoase (Potato Virus X); c. sferice (Cucumber Mosaic

Virus); d. perechi (Tomato Spotted Wilt Virus)

Taxonomie i clasificare. Taxonomia i clasificarea virusurilor au la baz criterii morfologice (tipul particulei virale, tipul de incluziuni, citopatologie), biologice (spectrul de plante gazd, vectori) i moleculare (organizarea genomului). Clasificarea virusurilor se realizeaz, n prezent, conform sistemului internaional de clasificare (tabelul 2.1). Cteva exemple selective ale clasificrii unor fitovirusuri sunt prezentate n tabelul 2.2.

a b

c d

23

Tabelul 2.1

Sistemul universal de clasificare a virusurilor (Comitetul Internaional de Taxonomie a virusurilor)

GRUP TIP DE ACID NUCLEIC I

(nu se cunosc fitovirusuri n acest grup) ADN bicatenar

II ADN monocatenar III ARN bicatenar IV ARN monocatenar de tip mesager (ARN +) V ARN monocatenar de tip antimesager (ARN -) VI

(nu se cunosc fitovirusuri n acest grup) ARN monocatenar cu replicare prin transcripie

invers via ADN bicatenar VII ADN bicatenar cu replicare prin transcripie

invers via ARN monocatenar

Tabelul 2.2

Clasificarea fitovirusurilor - exemple selective (Lepoivre, 2003)

FAMILIE GEN REPREZENTANT TIP ARN monocatenar mesager Luteoviridae Polerovirus PLRV Potato leaf roll virus Bromoviridae Cucumovirus CMV Cucumber Mosaic Virus

Tobamovirus TMV (Tobacco Mosaic Virus) Genuri izolate Potexvirus PVX (Potato Virus X)

Potyviridae Potyvirus PVY (Potato Virus Y) ARN monocatenar antimesager (ambisens) Bunyaviridae Tospovirus TSWV (Tomato Spotted Wilt Virus) ADN bicatenar transcriptaz invers Caulimoviridae Caulimovirus Cauliflower Mosaic Virus (CaMV)

Nomenclatur. Au existat diferite sisteme de denumire, n prezent fiind acceptat sistemul propus de Comitetul Internaional de Taxonomie a virusurilor. Exemplificm pentru Virusul Mozaicului Tutunului: a. Smith: numele latin al genului plantei gazd + virus + numr de ordine (cronologia descoperirii): Nicotiana Virus 1 b. Holmes: simptomul principal + numele latin al plantei gazd principale Marmor tabaci c. Gibbs: criptograme cu proprietile virusului: ex: TMV: R/1; 2,05/5; E/E; S/0 cu simbolurile: acidul nucleic / structura sa: R ARN; 1 monocatenar; greutatea molecular a acidului nucleic (KDa) / procentul acidului nucleic; conturul particulei /forma nucleocapsidei: E alungit, capete drepte; gazda virusului / vector: S plante cu smn; 0 lips vectori

24

d. Comitetul Internaional de Taxonomie a virusurilor: denumire n limba englez - Tobacco Mosaic Virus (TMV) virusul mozaicului tutunului

Proprietile virusurilor. Principalele proprieti ale particulelor virale sunt: Ultrafiltrabilitatea: capacitatea virusurilor de a trece prin filtrele bacteriene, dac au dimensiuni pn la 700 micrometri. Cristalinitatea: capacitatea de a cristaliza (producerea de plci hexagonale, cristale aciculare, romboidale). Biotropismul pozitiv: proprietatea virusurilor de a se replica numai n celula vie. Stabilitatea n suc celular, rezistena sau longevitatea in vitro: timpul de la extragerea sucului infecios pn la pierderea capacitii de infecie (variabil, de la cteva ore la civa ani). Diluia limit. Gradul de diluie pe care l poate suporta sucul extras din plantele bolnave pentru a-i pstra capacitatea de infecie (1/1 000 000 la TMV) Temperatura de inactivare (punctul de inactivare termic): temperatura minim la care sucul infecios pstrat 10 minute i pierde total capacitatea de infecie; la majoritatea fitovirusurilor este de 55-700C. Proprieti serologice: inoculate n organismul unui animal (iepure) virusurile dau reacii serologice specifice (aglutinare, precipitare). Acceast nsuire este folosit n tehnicile de laborator i cmp pentru depistarea infeciilor virale n stare latent). Rezistena la uscare i nghe: variabile, majoritatea virusurilor nerezistnd mult timp la uscare. Excepie: Tobacco Mosaic Virus (TMV) - 32 ani n frunze uscate. Rezistena la presiune: are valori mari. TMV i pierde capacitatea de infecie la 8000 atm. Sarcina electric: negativ, la electroforez virusul se ndreapt spre anod (polul pozitiv).

Procesul infeciei virale. Circulaia virusurilor n plant. Ptrunderea virusului n plant este indispensabil pentru declanarea procesului de infecie. Spre deosebire de ciuperci, de exemplu, care dispun pentru acest lucru de spori, virusurile nu au structuri proprii adaptate pentru diseminare care s le permit ptrunderea n celula gazd. Pentru a surmonta cele dou bariere fizice cuticula (la suprafaa limbului foliar) apoi peretele pecto-celulozic rigid care nconjur celula vegetal, particula viral nu poate intra n contact cu citoplasma celulei dect dup rnirea cuticulei, prin frecare natural sau provocat (n timpul unei infecii mecanice experimentale). Vectorii biologici ca insectele i nematozii pot ndeplini eficace intrarea virusului n celulele epidermei foliare sau radiculare sau n esuturile floemului. Dac planta este sensibil la virus, acesta se multiplic n primele celule infectate.

Plecnd de la centrul de infecie primar, virusul se rspndete mai mult sau mai puin rapid n celulele vecine esutului parenchimatos unde declaneaz alte cicluri de infecie. Trecerea de la o celul la alta se face prin poduri citoplasmatice plasmodesme, fiind guvernat de o protein viral - protein de difuzie. In parenchimul celulelor frunzelor virusul circul cca. 1mm/zi.

Circulaia virusurilor pe distane mari are loc prin floem antrenate pasiv de curentul de sev elaborat i mai rar prin xilem. In general, virusul, atingnd esuturile vasculare, invadeaz toat planta; infecia este sistemic i conduce la generalizarea i permanentizarea acesteia. Deplasarea prin floem se face la distane mari i cu viteze de 0.6-1.5mm/h. Odat virusul intrat n floem circul rapid spre regiunile de cretere (regiunile apicale) sau n alte pri ale plantei care utilizeaz hrana (tuberculi, rizomi).

25

Multiplicarea virusurilor. Studiu de caz: virusuri cu ARN monocatenar (fig. 2.2.) De ndat ce particula viral a ptruns n celula gazd, acidul su nucleic (ARN) este eliberat

(decapsidare) ncepe procesul de replicare a ARN genomic viral. Ribozomii celulei gazd se poziioneaz pe acest

ARN i traduc mesajul genetic n proteine. Printre proteinele sintetizate sunt i cele structurale virale (capsidiale) i cele nestructurale (replicaze, proteine de difuzie).

ARN viral (lanul +) servete de model replicazei pentru producerea de molecule complementare de ARN (lan -) care vor servi, la rndul lor, pentru sinteza a numeroase molecule de ARN+

Stim c n celul ADN este depozitarul informaiei genetice. Pentru a trece de la informaia purtat de ADN la sinteza de proteine este nevoie de o molecul mesager; aceasta este ARN mesager (ARNm) care asigur transcripia genei i traducerea sa n proteine. Numeroase fitovirusuri au ca suport al informaiei genetice ARN. In timpul infeciei, aceast molecul de ARN va asigura dou funcii: o funcie de mesager de traducie, conducnd la sinteza de noi proteine virale i o funcie de model pentru sinteza de noi molecule de acid nucleic. n timp ce sinteza proteinelor virale are loc n citoplasma celular, particulele virale (virionii) se

structureaz i se acumuleaz n situsuri specifice (corpi de incluzie, organite celulare..). Numrul de virioni astfel sintetizai variaz de la un virus la altul. Astfel, pentru Virusul Mozaicului Tutunului, numrul este considerabil (mai multe milioane de particule/celul)

Fig. 2.2. Multiplicarea virusurilor cu ARN monocatenar

26

2.1.2. Simptome caracteristice. Majoritatea virusurilor produc boli cronice i mai rar letale. Simptomele virozelor sunt foarte variate: acelai virus poate produce simptome diferite n funcie de planta gazd dar i mai multe virusuri se pot asocia pe o plant gazd i cauza simptome complexe. Simptomele foliare se manifest prin decolorri cloroze, mozaic, necroze, deformri sau reducerea limbului foliar. Alt simptom caracteristic este nanismul sau piticirea. Lipsa simptomelor este datorat unor virusuri latente pe care plantele le tolereaz. Adesea simptomele sunt mascate ele dispar temporar sub influena condiiilor climatice (n special a temperaturii mai ridicate).

2.1.3. Transmiterea i rspndirea virusurilor

Cu cteva rare excepii, particulele virale se denatureaz rapid n afara celulei gazd. Meninerea unui virus n natur implic capacitatea acestuia de a se putea transmite la descendena plantei infectate - transmitere vertical, fie la alte plante ale aceleai specii sau la alte specii transmitere orizontal sau diseminare (rspndire)

Modalitti de trasnmitere i rspndire a virusurilor: transmitere vertical prin nmulire generativ sau vegetativ (semine, bulbi,

tuberculi, butai). Transmiterea vertical perpetueaz virusul contaminnd organele utilizate pentru multiplicarea plantei mai ales prin organe de nmulire vegetativ i doar n cazuri mai rare prin semine i polen (la plantele leguminoase i cucurbitacee). Avnd n vedere c aproape toate plantele de cultur se nmulesc vegetativ, acesta este un mod important de trasnmitere.

transmitere orizontal prin rnire mecanic: inoculri naturale prin contactul dintre organe (pentru unele virusuri foarte infecioase)i inoculri artificiale pe cale abraziv (rni ale celulelor epidermice). Trasmiterea mecanic n natur prin contact este relativ neimportant. Asemenea transmitere poate avea loc dup ce un vnt puternic a deteriorat frunzele unor plante vecine, bolnave i sntoase sau cnd plantele sunt rnite n timpul practicilor culturale de unelte, mini, haine, animale care se hrnesc iar sucul vegetal este transportat la plantele rnite. Exemple: Potato Virus X, TMV, CMV. Cea mai mare importan a transmiterii mecanice a virusurilor plantelor const n faptul c este indispensabil n studierea bolilor virale. prin contact ntre protoplasme: altoire, plante vector intermediare (cuscuta). Transmiterea prin altoi. Este realizabil la majoritatea virusurilor, fiind totui legat de receptivitatea donor-acceptor. Altoirea este cteodat utilizat pentru inocularea plantelor indicatoare. Transmiterea prin cuscut. Cuscuta formeaz haustorii care se dezvolt de la epiderm i care ptrund n esutul plantei gazd. Ei se unesc n fascicule, dintre care unele stabilesc contacte cu xilemul, altele cu floemul. In special virusurile din floem sunt transmise prin cuscut, fr ca purttorul de virus (cuscuta) s exteriorizeze simptome. prin vectori (animali sau vegetali). Transmiterea prin insecte (afide, tripi): calea cea mai frecvent de diseminare, majoritatea fiind insecte care au aparatul bucal pentru nepat i supt. Insectele vectoare cele mai active ale virusurilor plantelor sunt reprezentani ai ordinului Homoptera, dei i ali reprezentani pot fi vectori ai unor boli cu importan economic. Virusurile transmise prin insecte pot fi clasificate n dou categorii: circulante i necirculante. Nematozi: Virusurile sunt achiziioante de la o plant i inoculate ntr-una sntoas n 15-60 minute.

27

Persistena lor n nematozii vector variaz n funcie de cuplul considerat, de la cteva sptmni la cteva luni; nu sunt transmii prin ou. Ciuperci, organisme fungiforme. Se cunosc n prezent cca. 30 de specii de virusuri transmise de: Olpidium brassicae, Polymyxa betae i Spongospora subterranea. Zoosporii sunt cei care asigur transmiterea virusurilor. Acste ciuperci vectori au i alte forme de conservare (spori de rezisten) care asigur conservarea virusului timp de mai muli ani n resturi vegetale sau n sol.

Virusurile necirculante sunt purtate pe piesele bucale n timpul transmiterii i comport virusuri nepersistente i semipersistente. Virusurile circulante circul prin vector via canalului alimentar, sistem digestiv, hemolimf, glande salivare i canal salivar prin care sunt introduse ntr-o nou plant; ele sunt de tip persistent.

Virusurile nepersistente sunt achiziionate prin nepturi foarte scurte (optim 15-30 secunde) dar afidul pierde rapid capacitatea de a inocula virusul la plante succesiv (dup cteva minute). Virusurile nepersistente sunt, n general, transmise pe cale mecanic. Virusurile semipersistente necesit o perioad minim de neptur de 30 minute att pentru achiziionarea din planta atacat ct i pentru inocularea unei plante sntoase. Optimul de transmitere este obinut cu nepturi de achiziie de 12h i nepturi de inoculare de 6 ore. Persistena este de ordinul a 1-3 zile. Se pare c acest tip de virus se ataeaz la interiorul canalului alimentar unde se acumuleaz, apoi este lsat progresiv n timpul nepturii. Sunt n general dificil de transmis pe cale mecanic. Virusurile persistente sunt virusuri circulante tipice i netransmisibile pe cale mecanic. Perioadele de achiziie i inoculare sun de ordinul a 1-2 zile. Dup neptura de achiziie exist o perioad de laten (cu absena transmiterii) la sfritul creia insecta poate transmite virusul pstrndu-i puterea de vector timp de lungi perioade.

2.2. VIROIZI

In 1967, Diener i Raymer semnaleaz prezena n plantele de cartof afectate de boala tuberculilor fusiformi (Potao Spindle Tuber Viroid) a unui virus cu proprietile unui ARN liber. Acest ARN infecios de mrime mic, care migreaz n electroforez n zona ARN de transfer, a primit numele de viroid. Viroizii sunt alctuii exclusiv din ARN monocatenar circular, cu mrimea de 246-399 nucleotide (80-125kDa). ARN-ul viroizilor se caracterizeaz printr-un procent ridicat de baze G+C (53-60%) i nu codific pentru proteine.

Majoritatea viroizilor induc boli specifice la plante importante economic (cartof, tomate, hamei, vi de vie, pomi fructiferi mr, pr, piersic, prun) i plante ornamentale crizanteme, Coleus. Originea viroizilor rmne ipotetic dar nu este vorba de virusuri primitive sau degenerate; ar putea reprezenta subprodui ai activitii celulare sau corespunde unor molecule fosile ale unei lumi precelulare.

Intrebri

1. Care sunt principalele caracteristici care fac din virusuri un grup aparte de patogeni? 2. Care sunt principalele modalitti de transmitere i rspndire a virusurilor? 3. Cum putem utiliza n practica horticol cunotinele asupra modalitilor de

transmitere i rspndire a virusurilor?

28

Capitolul 3 Procariote fitopatogene

Coninut. Obiective. Capitolul ofer o imagine de sintez asupra bacteriilor i fitoplasmelor fitopatogene, a relaiilor acestora cu planta i mediul precum i strategiile parazitare specifice. Sunt prezentate caracterele generale, fundamentele clasificrii actuale, strategiile utilizate pentru reuita infeciei. Cunoaterea acestor elemente fundamenteaz diagnosticarea atacului i orientarea strategiilor de control.

3.1. Bacterii fitopatogene

3.1.1. Caractere generale

Bacteriile fitopatogene : microorganisme unicelulare, procariote (ale cror celule nu sunt prevzute cu un nucleu difereniat), Gram pozitive sau Gram negative; majoritatea au form de bastona (frecvent cu lungimea de 1-2 si limea de 0,5-0,8) dar pot fi i filamentoase (genul Streptomyces). Forma i dimensiunea celulelor reprezint informaii care definesc morfologia bacterian, aceasta constituind timp indelungat criteriul esenial de recunoatere i identificare a speciilor.

Morfologie si structura. Celula bacterian are o structura simpla, reprezentat de elemente obligatorii (peretele celular, membrana citoplasmatic, citoplasma, nucleoidul) i de elemente facultative (plasmide, capsul, cili, pili, exopolizaharide).

Elemente obligatorii Peretele celular este rigid, uneori nvelit ntr-un strat mucilaginos (capsul). Confer forma caracteristic celulei bacteriene; delimiteaza celula bacterian, avand spre interior membrana citoplasmatic iar la exterior, la unele specii, capsula; permite meninerea unei presiuni osmotice ridicate (5-20 atm) datorit concentraiei n metabolii i are un rol important n procesele de recunoatere (care determin relaiile parazitare plant - patogen). Astfel, peretele celular prezint situsuri antigenice responsabile de reacii imunologice specifice (rol n identificarea speciilor). Tot la acest nivel sunt localizate i situsurile de fixare a virusurilor care atac bacteriile (bacteriofagi).

Peretele celular prezint structur granular (vizibil n microscopie electronic), permeabil pentru soluii minerale i organice, constituind, n acelai timp, i o barier fa de particulele solide sau coloidale. Compoziia sa chimic este complex i variaz n funcie de grupa de bacterii. De exemplu, prezint componente care reacioneaz cu anumii colorani. Coloratia Gram permite deosebirea bacteriilor G+ de cele G- (se bazeaz pe diferenele de structur i compoziie ale peretelui celular). Pereii bacteriilor Gram pozitive sunt alctuii, n principal, dintr-o foi de peptidoglucani (50% din materia uscat), coninnd acid teichoic, un polimer alctuit din molecule de glicerol sau ribitol asociate cu un zahr (glucoz) sau D-alanin. Bacteriile Gram negative au un perete celular cu structur mai complex, reprezentat de mai multe foie: un strat subire, intern, de peptidoglucani (10% din materia uscat) i un strat extern, dublu, alctuit din molecule hidrofile (fosfai i zaharide) i hidrofobe (lipide).

Membrana citoplasmatica (citolema sau plasmalema) delimiteaza, la interior, citoplasma, fiind flexibil i dinamic.

! compus, n principal, din lipide i proteine cu o structur de tip sandwich evideniat la microscopul electronic (un strat transparent de lipide ntre dou straturi opace, dense, de natur proteic).

29

! rol de bariera osmotic, mpreun cu peretele celular (menine n celula o concentraie ridicat de macromolecule, molecule mici i chiar ioni, impiedicnd difuzarea lor n mediu).

! intervine n regularizarea permeabilitii celulare (controleaz trecerea ionilor i a moleculelor dizolvate att din mediul extern spre interiorul celulei ct i invers, corelat cu activitile metabolice).

! particip la formarea peretelui celular, a capsulei i a cililor i este inta asupra creia acioneaz produsele chimice bactericide i antibioticele

Citoplasma (matricea citoplasmatic) este un sistem coloidal omogen format din proteine (pana la 50% din substan uscat), nucleoproteine (ARN pn la 17 % din s.u.), lipide (pn la 10% din s.u.), hidrati de carbon (12-28%), apa si saruri minerale. Componente citoplasmatice:

! numr mare de ribozomi (granule sferice, mici, alctuite din ARN - ARN ribozomal reprezint 80-90% din ARN-ul total al celulei i proteine). Rol n biosinteza proteinelor interne ale celulei.

! Pigmeni - substane care pot rmne intracelular, colornd specific coloniile sau pot difuza n exterior, colornd mediul de cultur. Pigmenii frecvent ntlnii sunt carotenoizii (culoare galben, portocalie sau roie la speciile genului Xanthomonas) i fluoresceina (galben-verzuie, la genul Pseudomonas).

! Substane de rezerv diferite materii organice i anorganice (n general amidon, lipide, glicogen) acumulate la sfritul perioadei de cretere activ, reprezentnd surse de energie. Sunt vizibile la microscop sub forma unor granulatii

! Bacteriocine - toxine proteice cu proprieti antibiotice fa de bacteriile aparinnd altor tulpini dect cea productoare, din cadrul aceleiai specii. Bacteriocinele pot afecta sinteza proteinelor sau a sintezei ADN iar producerea lor este controlat de plasmide sau de gene cromozomiale. Exemple: agrocina (Agrobacterium tumefaciens) agrocina 84 folosit pe scar industrial n prevenirea cancerului bacterian; siringocina (Pseudomonas syringae); faseolina (Xanthomonas phaseoli); herbicolicina (Erwinia herbicola); carotovoricina (E. carotovora)

! Vacuole observabile n perioada de cretere activ; n numar de 6-10 la celulele mature sau pn la 20 la cele aflate n cretere activ.

! Nucleoidul sau echivalentul nuclear este deintorul informaiei genetice a bacteriei. Nu poate fi pus n eviden prin colorri uzuale datorit bogaiei citoplasmei n ARN. Dupa o prelucrare special a citoplasmei, materialul nuclear apare sub diferite forme: granule sferica sau ovale, sub forma literei T, V, X. Nucleoidul este lipsit de membrana nuclear, fiind caracteristic procariotelor. Are o structur fibrilar i reprezint 5-16% din volumul celulei. Filamentele fine de ADN (pana la 20%) apar ca o granula sferic pe care o putem derula artificial intr-o molecul circulara de 700-900m lungime i care conine cca. 400 kpb.

Elemente facultative ! Plasmide: ADN circular, liber n citoplasm, care poart unele informaii ereditare

neeseniale pentru viaa bacteriei sau determinani genetici specifici (de ex. gena pentru rezistena la antibiotice, gene responsabile pentru puterea patogen (producerea de tumori la A. tumefaciens). n anumite condiii, plasmidele pot fi transferate de la o bacterie la alta i transmite, astfel, anumite proprieti ereditare. n plus plasmidele sunt capabile de trasnfer nu numai orizontal (bacterie-bacterie) ci i transfer inter-regn (bacterii-levuri, bacterii-celule vegetale)

30

! Cili (flageli): asigura mobilitatea celulei bacteriene. Datorit grosimii lor foarte mici (10-30 nm), cilii nu pot fi vazui la microscopul optic dect n urma unor colorri speciale sau la micrsocopul electronic. Lungimea lor poate depi de cteva ori pe cea a celulei care i-a generat. Numrul i dispoziia cililor sunt, n general, caracteristice pentru o anumit specie, reprezentnd un caracter taxonomic important. Dup numrul i dispoziia cililor, bacteriile sunt: atrihe (fara cili), monotrihe (cu un cil), amfitrihe (cu cte un cil la fiecare pol), lofotrihe (cu cte un smoc de cili la unul sau ambele capete ale celulei), peritrihe ( cu cili pe toat suprafaa)

! Pili (fimbrii): apendici filiformi, comuni (cu rol n fixare sau ataare la celulele plantei gazda etap a procesului de patogenez) sau sexuali (rol posibil n transmiterea informaiei genetice n timpul conjugrii).

! Capsula: un nveli secretat n funcie de calitile mediului (prezena hidrailor de carbon, temperatura), cu posibil rol n aprare

Nutriia/metabolismul. Bacteriile sunt organisme heterotrofe, folosind ca surs de hran esuturile vii dar i pe cele moarte (parazitism sau saprofitism). Substanele organice sunt descompuse cu ajutorul enzimelor (n special hidrolaze)

nmulirea. Bacteriile au capacitate mare de nmultire, realizat prin diviziune. Fazele care sunt specifice procesului de nmulire sunt faza latent sau staionar, cnd bacteriile se adapteaz la mediu; creterea n volum (crete dimensiunea bacteriilor i ncepe procesul de diviziune); faza exponenial sau logaritmic (diviziune i cretere constant a numrului de celule, n progresie geometric); faza de ncetinire a ritmului de crestere (epuizarea treptat a substratului nutritiv); faza stationar (echilibru ntre multiplicare i moartea celulelor); faza de declin (numr dominant de celule moarte); faza final de declin (autodistrugere).

Influenta factorilor externi asupra bacteriilor. n general, toat activitatea bacteriilor este n strns dependen de condiiile mediului nconjurtor.

Temperatura este cel mai important dintre factorii abiotici, sub influena acesteia producndu-se schimbri n starea coloidala a citoplasmei i n activitatea enzimelor. Fiecare specie bacterian are temperaturi cardinale de dezvoltare: minime (- 1 / 60C), optime (20-300C) i maxime (35-450C). Bacteriile fitopatogene sunt, n general, mezofile (optimul de temperatur la 20 300C). Cunoaterea temperaturilor cardinale are aplicatii practice: combaterea bacteriozelor prin termoterapie (temperaturile bactericide = 50-520C); sterilizare (caldur umed, caldura uscat). Umiditatea necesar cresterii i dezvoltrii bacteriilor este de 85-100%. Deshidratarea esuturilor sau umiditatea atmosferic redus nu permit dezvoltarea lor n plante. Lumina exercit o aciune bactericid asupra majoritii bacteriilor. Lumina difuz are o aciune mai redus. n schimb, radiaiile UV, razele X si razele gamma au efect bacteriostatic, mutagen sau chiar letal (afecteaz, obisnuit, ADN-ul celulei). Aplicatie practic: radiatiile sunt importani ageni de sterilizare. Pentru razele UV regiunea cea mai activ a spectrului de emisie este cuprins ntre 260-270 nm (n aceasta zon emit lampele cu UV folosite n decontaminarea obiectelor, suprafeelor de lucru). Razele X si gamma sunt mai eficace deoarece au o putere de ptrundere mult mai mare i reprezint un mijloc ideal de sterilizare a conservelor alimentare. Dificultile n utilizare sunt reprezentate de: instalaii costisitoare; efect i asupra substanelor din jur (sunt radiaii ionizante).

31

Ultrasunetele distrug microorganismele n suspensie, dezintegrnd peretele celular i elibernd coninutul celulei. Agenii chimici. Substanele chimice au efect bacteriostatic (se realizeaz o blocare potential reversibil a procesului de multiplicare celular) sau bactericid (se produce o alterare profund i ireversibil a unor procese metabolice eseniale). O substan chimic este bactericid dac efectul ei este rapid, chiar la concentraii mici. Aplicatie practica: folosirea substanelor bactericide in tratamentul semintei sau in vegetatie pentru limitarea atacului. Agenti biotici bacteriofagi (virusuri ale bacteriilor): acioneaz prin liza celulei.

3.1.2. Clasificarea bacteriilor

Clasificarea bacteriilor este inspirat ntr-un mod foarte natural din legile care guverneaz clasificarea plantelor sau animalelor, fiind conceput dup regulile lui Linn. Sistemele de clasificare se pot baza pe asemnarea dintre organisme, pentru un maxim de criterii (clasificarea fenetic sau fenotipic) sau pe relaia evolutiv dintre specii (clasificare cladistic sau filogenetic).

Taxonomia clasic se bazeaz n principal pe criterii morfologice, fiziologice, biochimice, ecologice caractere utile pentru o identificare de rutin. Identificarea microorganismelor, dup izolarea n culturi pure, presupune parcurgerea unor etape suucesive: examinarea caracterelor de cultur (analiza macroscopic a culturii pe medii solide i lichide); examinarea caracterelor morfologice i tinctoriale (analiza microscopic n preparate proaspete i frotiuri); examinarea caracterelor biochimice pe medii de testare specifice; examinarea sensibilitii la antibiotice; examinarea caracterelor serologice i de toxicogenez

Chemotaxonomia sau sistematica biochimic se bazeaz pe capacitatea difereniat a taxonilor de a sintetiza diferite familii de molecule. n sensul cel mai larg chemotaxonomia se bazeaz pe molecule aparinnd metaboliilor primari i secundari (acizi nucleici, proteine, lipide) dar i pe activitatea fiziologic a celulei. Tehnicile moleculare cunosc o dezvoltare considerabil; ele permit soluionarea unor probleme de identificare aprute i nerezolvate pe plan morfologic i stabilirea relaiilor evolutive ntre taxoni. Tehnica cea mai simpl const n exprimarea raportului procentual al bazelor azotate guanin + citozin (G+C) fa de totalitatea bazelor. n celulele procariotelor valorile G+C (%) variaz, n funcie de taxoni, ntre 25-80% dar sunt constante n interiorul unei specii.

Bazele clasificrii moderne ale procariotelor au evoluat spre o abordare filogenetic bazat pe compararea secvenelor nucleotidice, genele care codific pentru ARN ribozomal fiind cel mai des utilizate pentru identificarea taxonilor. Aceste date au bulversat clasificarea general a procariotelor i au determinat modificri importante n clasificarea mai multor specii ca i definirea a mai multor genuri noi. Datele moleculare (analiza secvenelor nucleotidice) sugereaz c strmoul procariotelor a fost reprezentat de bacterii roii, fotosintetice.

Genele care codific pentru ARN ribozomal joac un rol important n certificarea clasificrii clasice. Aceste gene conin regiuni codante foarte conservate (cele care corespund moleculelor 5S, 16S, 23S) i regiuni non-codante, mai variabile. ARN 16S al principalelor grupe filogenetice prezint una sau mai multe caracteristici ale secvenelor nucleotidice numite semnturi oligonucleotidice, secvene specifice, prezente la majoritatea sau la toi membrii unui grup anume.

Nivelele taxonomice specifice n patologia vegetal sunt redate n tabelul 3.1.

Analiza secvenelor de ARN ribozomal clasific procariotele n dou domenii distincte: Bacteria (Eubacteria) care cuprinde toate genurile fitopatogene i Archaea (care difer de Bacteria prin peptidoglucani). n cadrul Eubacteria, clasificarea are la baz coloraia Gram. Bacteriile Gram negative sunt ncadrate n Proteobacteria i constituie un grup foarte diversificat, care conine 5 seciuni, definite pe baza secvenelor ARN 16S: , , , i .

32

Bacteriile Gram pozitive se clasific n grupe taxonomice pe baza coninutului n Guanin +Citozin, exprimat procentual (coeficient Chargaff). Principalii taxoni ai bacteriilor Gram negative i Gram pozitive sunt prezentai n tabelul 3.2.

Tabelul 3.1.

Nivele taxonomice utilizate n clasificarea procariotelor fitopatogene

Rang taxonomic Nomenclatur

Nivele supraspecifice

Domeniu Regn Seciunea Clasa Ordinul Familia Genul Specia

Bacteria (Eubacteria) Proteobacteria Proteobacteria Zymobacteria Pseudomonadales Pseudomonadaceae Pseudomonas Ps. syringae

Nivele infraspecifice

Patovar Rasa (biotip)

Ps. syringae pv. tabaci Specific anumitor cultivare

Tabelul 3.2

Poziia taxonomic a principalelor genuri din Eubacteria (Prescott i al., 1999; Schaad i al., 2001)

Bacterii Gram negative - Proteobacteria Seciunea Proteobacteria Agrobacterium Seciunea Proteobacteria Burkholderia

Ralstonia Acidovorax Xylophilus

Seciunea Proteobacteria Erwinia Pseudomonas Xanthomonas

Seciunea Proteobacteria Liberobacter Bacterii Gram pozitive Coninut n G+C > 50% Actinobacteria Arthrobacter

Clavibacter Rhodoccocus Streptomyces

33

3.1.2.1. Bacterii Gram negative

Seciunea Proteobacteria: Genul Agrobacterium cuprinde bacterii Gram negative, sub form de bastona, cu flageli peritrichi (2-6), cu metabolism respirator aerobic, care nu formeaz spori. Tulpinile izolate din ap, sol, rizosfer i esuri vegetale pot fi nepatogene sau pot produce tumori sau proliferri ale rdcinii. Simptomul specific determinat de bacteriile patogene este producerea de tumori pe rdcini sau la baza tulpinii (Agrobacterium tumefaciens). Unele specii de Agrobacterium sunt utilizate i n domeniul ingineriei genetice, permind integrarea i exprimarea n plante a unor gene strine.

Seciunea Proteobacteria Din aceast seciune fac parte bacteriile care au aparinut vechiului grup Pseudomonas, repartizate n noi genuri. Genul Acidovorax a fost propus pentru a desemna vechea specie Pseudomonas avenae. In horticultur, reprezentantul tip este specia A. avenae subsp. citrulli - ptarea bacterian a pepenilor verzi. Genul Xilophilus. Singura specie patogen este X. ampelinus (sin. Xanthomonas ampelina), care atac via de vie. Genul Burkholderia: bacterii Gram negative, bastonae curbate, cu flageli polari. Majoritatea sunt strict aerobe, nu produc pigmeni fluoresceni pe medii de cultur srace n fier. Simptomele induse plantelor sunt putregaiuri, ofiliri sau necroze. Reprezentanii cei mai cunoscui sunt: B. caryophylli, responsabil de ofilirea vascular la garoafe; B. cepacia, larg rspndit la ceap producnd un putregai al bulbilor depozitai; B. gladioli, pgubitoare n culturile de gladiole dar i pe bulbi, la pstrare. Genul Ralstonia: bacterii cu flageli polari (cnd exist) i care formeaz colonii nefluorescente pe mediul King B, srac n fier. Reprezentantul tip este R. solanacearum, o specie foarte pgubitoare pentru numeroase culturi n regiunile tropicale i subtropicale (cartof, vinete, bananier, tutun, tomate). Bacteria produce ofiliri i nglbeniri asimetrice (se dezvolt n esutul conductor al plantei xilem) i este recunoscut dup mucusul alb - lptos care exsud din esutul vegetal la presarea fragmentelor prii bazale a tulpinii.

Seciunea Proteobacteria: n seciunea Proteobacteria sunt ncadrate dou familii importante: Pseudomonadaceae (cu genurile Xanthomonas i Pseudomonas) i Enterobacteriaceae (cu genurile Erwinia i Pantoea).

Genul Xanthomonas: bacterii Gram negative, bastona, cu dimensiuni de 0,4-1m, cu un singur flagel polar, strict aerobe. Majoritatea dezvolt colonii galbene, pigmenii care intervin fiind carotenoizi, nedifuzibili, numiti xantomonadine. De asemenea, aceste bacterii secret un polizaharid extracelular xantan, care formeaz un mucus strlucitor pe mediile bogate n glucoz. Numeroase specii de Xanthomonas sunt fitopatogene. Specia X. campestris este ubiquist i cuprinde mai multe de 100 de patovar-uri, cercul de plante gazd fiind n general foarte limitat. Infeciile produse se manifest n general pe frunze, tulpini i fructe prin pete brune, cu aspect uleios, nconjurate de o aureol. Principalele patovar-uri sunt X. campestris pv. campestris, care produce nnegrirea nervurilor la crucifere; X. campestris pv. begoniae, extrem de pgubitoare n sere, la begonii, n condiii de temperatur i umiditate ridicate.

Genul Pseudomonas: bacterii Gram negative, bastona, monotriche, lofotriche sau atriche, strict aerob. Pot produce pigmeni solubili n ap, albstrui, glbui, verzui. Aceste bacterii colonizeaz abundent solul i mediul marin sau acvatic, avnd rol n mineralizarea materiei organice. Unele specii se dezvolt n rizosfer, la contactul cu rdcinile plantelor, altele n filosfer, pe organele aeriene ale plantelor.

34

Bacteriile din genul Pseudomonas care colonizeaz rizosfera i stimuleaz creterea plantelor dar ofer i protecie fa de patogenii din sol fac parte din grupa Plant Growth Promoting Rhizobacteria (PGPR).

Speciile de Pseudomonas sunt repartizate in 2 grupe, pe baza proprietilor chimice; aceasta clasificare este contrazis, uneori, de asemnrile fenotipice.

Specii de Pseudomonas fluorescente. n acest grup sunt clasificate speciile care produc un pigment fluorescent, galben-verzui, solubil pe mediul King B cu concentraie mica de fier. Speciile acestui grup pot fi nepatogene - Ps. fluorescens, utile n controlul biologic al bolilor plantelor, sau patogene pentru plante. Subgrupa Ps. syringae cuprinde reprezentani care produc necroze pe frunze, tulpini, ulceraii i ciuruiri ale frunzelor. Specia Pseudomonas syringae are importan economic major, reunind peste 50 patovar-uri. Cel mai important patovar este Ps. syringae pv. syringae, saprofit dar i parazit, infectnd gazdele prin rni sau flori, cnd condiiile climatice sunt favorabile (vreme rece i umed). Cercul de plante gazd este larg iar gama de simptome variat: ulceraii pe tulpini i ramuri, adesea asociate cu scurgeri de gome; perforri foliare; necrozarea frunzelor i ramurilor. Patogenul Ps. syringae pv. mors-prunorum este specializat pe cire i prun; produce aceleai simptome ca Ps. syringae pv. syringae dar este mult mai pgubitor deoarece poate infecta ramurile ptrunznd prin cicatrici foliare, toamna.

Specii de Pseudomonas nefluorescente. Alctuiesc un grup heterogen, cu 23 de specii i numeroase varieti patogene, specifice gazdei atacate : Ps. amygdali la migdal, Ps. andropogonis la cafea, porumb, garoafe, lalea, Ps. gladioli la gladiole sau Ps. solanacearum la solanacee.

Bacterii care nucleaz gheaa. Unii reprezentani ai genului Pseudomonas induc pierderi prin nghe, datorit formrii cristalelor de ghea la temperaturi apropiate de 00C. La temperaturi cuprinse ntre -100C i 00C gheaa nu se formeaz la plante dect n prezena unor bacterii specifice, a cror membran are nuclei n jurul crora se formeaz cristale de ghea. Tulpinile bacteriene responsabile de producerea gheii aparin speciilor Ps. syringae i Pantoea herbicola, specii epifite sau patogene (atac frunzele, florile i fructele).

Genurile Erwinia i Pantoea cuprind bacterii fitopatogene Gram negative, facultativ anaerobe, form de bastona, cu flageli peritrichi. Familia Enterobacteriaceae are, de asemenea, reprezentani responsabili pentru boli bacteriene la mamifere, inclusiv om. Bacteriile Erwinia au fost repartizate n 4 grupe: 1. grupul carotovora: reunea speciile cu puternice activiti pectinolitice; acestea induc la

plantele infectate o degradare a structurii esuturilor (macerare) care determin apariia de putregaiuri umede, mai ales la nivelul organelor de rezerv (rdcini, bulbi, tuberculi);

2. grupul herbicola: cuprindea speciile care produc un pigment galben constituit din carotenoizi insolubili n ap i care sunt asociate cu plantele att ca epifite nepatogene ct i ca parazii de slbiciune (oportuniti); din acest grup mai fac parte specii ubicviste, patogene pentru om i animale;

3. grupul amylovora (specia tip E. amylovora) cuprindea speciile fitopatogene care produc necroze i ofiliri; ele nu produc nici enzime de maceraie nici pigmeni galbeni.

4. Grup 4: specii de Erwinia atipice, nepatogene, a cror poziie taxonomic nu era precis.

35

Genul Erwinia astfel definit forma un ansamblu foarte heterogen. Pe baza analogiei secvenelor ARN 16S, aceste specii au fost redistribuite n cadrul unor noi genuri, redistribuire care nu este, ns, unanim acceptat. Conform tendinelor mondiale, n prezentul curs adoptm i noi propunerea propunerea lui Schaad i al. (2001) de a nu reine un nou gen dect pentru grupul herbicola i de pstrare a denumirii de Erwinia pentru a desemna celelalte specii.

Speciile de Erwinia din grupul carotovora (uneori reunite n cadrul unui gen numit Pectobacterium) au fost clasificate pe baza proprietilor lor biochimice. Speciile de Erwinia responsabile de putregaiuri umede sunt cunoscute pentru activitatea pectolitic puternic, inducnd degradarea esuturilor plantelor (macerare) cu apariia unui putregai umed, mai ales la organele de rezerv. Dezvoltarea speciilor de Erwinia este favorizat de traumatisme, nghe, rni mecanice, ageni toxici, salinitate excesiv, prezena altor patogeni (Sclerotinia la morcov). Reprezentant important al genului sunt: E. carotovora, care produce nnegrirea bazei tulpinii i putregaiul umed al tuberculilor de cartof (pv. atroseptica n zonele temperate i pv. carotovora n zonele calde).

Grupul amylovora reunete cca. 10 specii care nu produc putregaiuri umede. Specia E. amylovora (focul bacterian al rozaceelor) este reprezentantul tip al acestui grup. Gazdele cele mai importante din punct de vedere economic sunt prul (Pyrus communis) i mrul (Malus domestica). Sunt atacai de asemenea arbuti ornamentali: Crataegus, Sorbus, Pyracantha, Cotoneaster iar rolul lor este foarte important n transmiterea bolii.

Bacteria Pantoea herbicola pv herbicola (sin. Erwinia herbicola) este o specie ubiquist, foarte