Бактериальный рак винограда – распространенное заболевание двудольных растений. Поражению подвержены все сорта. Заболевание опасно тем, что оно заразное, неподдающееся излечению. Бактериальный рак – одна из главных причин снижения урожайности культуры и ухудшения вкусовых качеств ее плодов.
Виноград – культура, требующая соблюдения высокой агротехники. В неблагоприятных условиях иммунитет растения снижается и оно становится уязвимым для многочисленных патогенов: грибков, вирусов, бактерий. Одним из опасных заболеваний культуры является бактериальный рак винограда. В статье дается краткая характеристика внешних признаков проявления болезни, основные методы профилактики и борьбы с ним.
МИЛДЬЮ — ЛОЖНАЯ МУЧНИСТАЯ РОСА (PERONOSPORA VITICOLA DE BARY)
ОИДИУМ — НАСТОЯЩАЯ МУЧНИСТАЯ РОСА (OIDIUM TUCKERI BERK)
Оидиум на листе.
АНТРАКНОЗ
ВОЙЛОЧНЫЙ КЛЕЩ — ВИНОГРАДНЫЙ ЗУДЕНЬ (Eriophyes vitis Pgst)
Войлочный клещ (зудень) на винограде.
ХЛОРОЗ
АЛЬТЕРНАРИОЗ
ОСЫ, ШЕРШНИ
БАКТЕРИАЛЬНЫЙ РАК
Бактериальный рак на винограде.
ЧЕРНАЯ ПЯТНИСТОСТЬ (ЭКСКОРИОЗ, СУХОРУКАВНОСТЬ, ФОМОПСИС)
Черная пятнистость на листьях винограда.
КРАСНУХА
Симптомы краснухи на листьях.
БЕЛАЯ ГНИЛЬ
Типичный симптом поражения ягод белой гнилью.
Бактериальный рак – заболевание поражающее более чем двести видов двудольных растений, включая виноград. Встречается, практически во всем мире, но наиболее актуальна болезнь в прохладных регионах. Бактериальный рак вызывается бактерией Agrobacterium tumefaciens и имеет 3 биовариации, третью классифицируют как отдельный подвид — Agrobacterium vitis.
Среди видов винограда vitis vinifera – самый восприимчивый, но может серьезно поражать некоторые межвидовые гибриды и подвои. На винограднике бактериальный рак снижает рост лозы и урожайность, затрудняя движение воды и питательных веществ, кольцевое поражение приводит к гибели растения, в школке потери от бактериального рака, также, могут быть существенны. Зараженные кусты винограда менее морозо- и засухоустойчивы.
Главные цели автора статьи состояли в том, чтобы продвинуть понимание биологии этой болезни на виноградниках, а также разработать инструменты борьбы этой болезнью. Показаны методы диагностики и процедуры, позволяющие свести к минимуму присутствие возбудителя бактериального рака.
Томас Берр (Thomas Burr) – профессор отдела патологии и микробиологии растений, школа интегративной науки о растениях, Корнельский университет, Нью-Йоркская сельскохозяйственная экспериментальная станция, Женева, Нью-Йорк (School of Integrative Plant Science, Cornell University, New York State Agricultural Experiment Station, Geneva, NY)
Я ценю возможность написать этот обзор, в котором я обобщаю исследовательские успехи, наиболее актуальные для винодельческой промышленности в Нью-Йорке, сделанные членами моей лаборатории по исследованию винограда.
Даже визуально здоровое растение может быть носителем бактерии Agrobacterium tumefaciens, поскольку возбудитель бактериального рака по несколько лет находится внутри всех частей культуры, пребывая в латентном (неактивном) состоянии. При механических поражениях коры и неправильной пересадке условий и других негативных факторах возбудитель активизируется, провоцируя образования опухоли.
Поврежденные клетки растения выделяют особые вещества – аттрактанты. Последние притягивают патогенную бактерию, которая внедряется в ДНК клетки, что приводит к усиленному продуцированию ауксинов и цитокининов. В результате этого происходит аномальный рост и деление мутированных клеток, и они образуют опухолевидный нарост на виноградной лозе.
Возбудитель бактериального рака обладает устойчивостью к воздействию внешний факторов, из-за чего он остается в живом состоянии в почве 3-5 лет.
Содержание
Возбудитель рака винограда и причины заболевания
Рак винограда провоцируется бактерией Agrobacterium tumefaciens, имеющей 3 подвида. Патогенный микроорганизм поражает участок лозы, находящийся у почвы. Реже бактерия паразитирует на корнях, вызывает некроз их участков.
К причинам заболевания винограда относят:
В основном бактериальный рак винограда возникает из-за нарушений в выполнении агротехнических процедур.
Сегодня не существуют сорта винограда, проявляющие устойчивость к бактериальному раку. Но есть сорта, которые наиболее подвержены инфицированию Agrobacterium tumefaciens. К ним относят сорта:
К винограду этих сортов проявляют повышенное внимание в процессе выращивания.
Бактериальный рак, которым «болеет» виноград, проще предупредить, чем лечить.
Профилактика бактериального рака включает следующие меры:
Выращивать виноград нужно на плодородной почве. На рост и плодовитость культуры влияют погодные условия, ведь виноград – это растение, которому необходим солнечный свет и мягкий, неветренный климат.
Ухоженный виноградник, который регулярно поливают и вносят в почву удобрения, устойчив к заражению бактериальным раком. Лозу культуры рекомендуется регулярно осматривать на предмет формирующейся опухоли. Чем раньше будет обнаружено заражение, тем результативнее станут применяемые методы лечения и профилактики.
https://youtube.com/watch?v=o9YZc0SmD4Q%3Ffeature%3Doembed
Сегодня разработаны методы местного лечения, в то время как системная терапия рака винограда находится в стадии разработки. Активно предпринимаются меры профилактики заражения культуры и минимизации негативного влияния возбудителя заболевания.
Суть методов лечения бактериального рака заключаются в применении бактерицидных препаратов, которыми обрабатывается зараженная виноградная лоза.
Однако компоненты таких средств не способны воздействовать на Agrobacterium tumefaciens, поскольку она внедряется в клеточный аппарат винограда. Обработка лозы бактерицидами позволит сохранить лишь некоторые ее части. Но это не позволит избежать снижения урожайности и качества плодов.
Части лозы, пораженные опухолями, необходимо аккуратно срезать до здоровой древесины, не повреждая при этом кору на здоровых участках растения. Области, с которых были срезаны наросты, обрабатывают раствором медного купороса 5%. Срезанные наросты садовод должен полностью сжечь. Только так можно обезопасить здоровые культуры и почву от инфицирования.
Если садовод увидел следы поражения винограда бактериальным раком, необходимо немедленно предпринять меры, позволяющие остановить распространение возбудителя на здоровые экземпляры. Лозы с масштабными поражениями выкорчевывают, не оставляя в почве остатки корневищ. Участок земли, на которой рос больной виноград, не эксплуатируют в течение последующих 5 лет.
Улучшенные методы диагностического тестирования.
Долгое время исследования по биологии бактерии A. vitis в окружающей среде были ограниченными, потому что у нас не было чувствительного и эффективного метода обнаружения патогена. В 2013 году Камека Джонсон (Kameka Johnson), работающая в моей лаборатории постдоком (прим.* — постдок (postdoc) — временная ставка в зарубежных научно-исследовательских учреждениях, которую занимают молодые учёные со степенью кандидата наук (Philosophy Doctor, Ph.D.)), разработала метод, основанный на технологии магнитных наночастиц под названием Magnetic Capture Hybridization (MCH) (Johnson et al., 2013) (рис. 2). Эта технология используется вместе с полимеразной цепной реакцией в реальном времени (MCH, RT-PCR (ОТ-ПЦР)) значительно улучшило наше понимание биологии бактерии A. vitis.
Рисунок 2. Шери Рейд (Cherie Reid) (слева) и Камека Джонсон собирают образцы на винограднике для анализа на наличие бактерии A. vitis. Шери является ведущим специалистом по исследованиям бактериального рака в течение более 25 лет, а Камека Джонсон разработала метод анализа MCH, RT-PCR. Используя этот метод, мы смогли значительно улучшить наши знания по следующим темам:
• Распределение бактерии внутри виноградного растения.
Мы определили, что бактерия A. vitis случайным образом распределяется в узлах и междоузлиях от основания до апикальных концов находящихся в состоянии покоя побегов. Мы также обнаружили, что патоген сохраняется в спящих почках, на зеленых кончиках побегов и на поверхности листьев в течение всего вегетационного периода (Johnson et al., 2016, Orel et al., 2017). Таким образом, A. vitis сохраняется как внутри, так и снаружи виноградного растения и не ограничивается внутренними тканями растения.
• Присутствие патогена у дикорастущих виноградных лоз в Нью-Йорке и Калифорнии.
Мы обнаружили, что патогенные формы A. vitis сохраняются в диких виноградных лозах (V. riparia) в Нью-Йорке, а также в одичавших лозах, собранных в Калифорнии. Эти данные увеличивают вероятность распространения болезни в возделываемых насаждениях винограда и указывают на наличие дополнительных потенциальных источников возбудителя, которые могут инфицировать «чистые» лозы (Orel et al., 2017).
• Скрининг виноградных лоз для посадки виноградных насаждений.
Мы проанализировали образцы материала из виноградных питомников с использованием метода MCH, RT-PCR и обнаружили, что некоторые из них содержат патоген. Это было относительно новое открытие, которое стало возможным благодаря этому чувствительному методу анализа. В нем указывается на необходимость дополнительной оценки методов производства чистых растений, чтобы определить, как их можно наиболее эффективно предотвращать развитие болезни в питомниках и виноградниках. В нем также указывается на необходимость исследования экономических последствий бактериального рака на кустах, которые заражаются в разное время.
• Оценка культуры тканей in vitro для устранения бактериального рака.
Метод MCH, RT-PCR был чрезвычайно ценным для оценки эффективности распространения культуры тканей in vitro для производства свободных от A. vitis растений. Однако, как упоминалось выше, необходимы дополнительные исследования для проверки эффективности культуры тканей и факторов, которые могут привести ко вторичному заражению виноградных лоз в питомниках и виноградниках.
Бактериальный рак – заболевание поражающее более чем двести видов двудольных растений, включая виноград. Встречается, практически во всем мире, но наиболее актуальна болезнь в прохладных регионах. Бактериальный рак вызывается бактерией Agrobacterium tumefaciens и имеет 3 биовариации, третью классифицируют как отдельный подвид — Agrobacterium vitis.
ПРИЗНАКИ БОЛЕЗНИ
Agrobacterium tumefaciens поражает различные части виноградной лозы, чаще ближе к уровню почвы, рак на корнях нетипичен, но бактерия может вызывать на них ограниченные некрозы. Рак состоит из от белой до коричневой мясистой опухоли. Бактериальный рак становится виден на кусте где-то в середине вегетации, при этом быстро увеличивается в размерах, иногда разрастаясь до 15 см и более в диаметре.
ЦИКЛ БОЛЕЗНИ
Бактерия обнаружена во всех частях пораженного виноградного куста, т.е. является системной и может распространяться с посадочным материалом (черенки, саженцы), внешне кажущимся здоровым. На месте раскорчеванных больных кустов Agrobacterium tumefaciens может сохраняться в остатках корней и лозы до двух лет, инфицируя посадочный материал.
Болезнетворный микроорганизм может находиться в растении в течение нескольких лет, не вызывая опухолей, пока не появятся условия, способствующие поражению. Бактериальный рак развивается на многолетней и однолетней древесине виноградного куста в местах поранений (механических, морозобоины).
Поврежденная клетка винограда, выделяет аттрактанты, привлекающие Agrobacterium vitis к клетке. Бактерия передает часть кода ДНК (названный T-ДНК) в ДНК клетки растения. T-ДНК активизирует клетку вырабатывать огромное количество гормонов роста (ауксинов и цитокининов), которые приводят к неуправляемому делению и росту зараженных клеток растения, из которых образуется ракообразный нарост.
БОРЬБА С БАКТЕРИАЛЬНЫМ РАКОМ
Эффективных химических препаратов против бактериального рака нет. Обработки бактерицидами убивают бактерию на внешних участках, но они не уничтожают бактерии, которые выживают системно в виноградной лозе. Биологические методы борьбы с помощью препарата Agrobacterium radiobacter K84 (Галлтрол) с успехом применяются на некоторых растениях, но не эффективны на винограде. В настоящее время в мире проходят испытание несколько многообещающих биологических средств борьбы с бактериальным раком.
Поэтому сейчас основные способы борьбы с бактериальным раком на винограднике – предотвращение и ограничение:
Подробнее о сроках и препаратах для обработки винограда от болезней и вредителей вы сможете ознакомится в статье «Схема защиты и обработок. Препараты для винограда от болезней и вредителей».
Бактериальный рак винограда — это опасное заболевание всё чаще встречающееся на виноградниках, неподдающееся лечению, и приводящее к гибели кустов. Внешне бактериальный рак выглядит как нарост на многолетней древесине, однолетней лозе или корнях.
Сразу оговорюсь, что сказанное здесь в некоторых моментах противоречит каноническим рекомендациям о действиях при обнаружении бактериального рака винограда, поэтому должно рассматриваться как моё частное мнение не претендующее на абсолютную истину. Дело в том, что наука до сих пор не дает четких ответов на вопросы об этой болезни. Известно, что изначально болезнь вызывается агробактерией (Agrobacterium tumefacies), живущей практически на всех видах почв. Опухоль представляет собой нарост каллуса, который под влиянием бактерии может разрастись до 10-15см. Агробактерия внедряется в ДНК клеток каллуса и провоцирует выработку огромного количества ауксинов и цитокининов, что и приводит к быстрому разрастанию опухоли. Со временем часть куста, находящаяся выше опухоли, отмирает в результате нарушения проводимости тканей.
Ещё некоторое время назад в советской литературе рекомендовалось при обнаружении болезни срочно раскорчевать куст и сжечь все его части, на «зараженное» место новый куст не сажать несколько лет. Заготовка лозы с больных кустов запрещалась. Однако, на мой взгляд, такие рекомендации слишком радикальны и не предотвращают заражение других кустов на винограднике. К слову говоря, европейские виноградари относятся к проблеме бактериального рака куда спокойнее.
Попробуем разобраться логически. Источник инфекции — бактерия Agrobacterium tumefacies всегда обитает в почве, раскорчевкой больного куста винограда мы от неё никуда не денемся. Сама бактерия является аэробной, то есть для жизни ей нужен доступ воздуха, поэтому распространение её внутри лозы сомнительно. Виноградари, которые лично наблюдали за развитием болезни, знают, что опухоль как правило локализуется на кусте в одном месте, чаще всего внизу, причем наличие её вовсе не означает, что выше по лозе появятся новые очаги. С массовым введением привитой культуры болезнь распространилась ещё больше, и это предоставило возможность лучше изучить и понять её. Заражению подвержены прежде всего места прививки, и это очевидно связано с наличием в этом месте открытого каллуса. Другие вероятные места образования опухолей — трещины, морозобоины, надломы, проще говоря — любые места, где впоследствии образуется каллус. На фото типичный пример поражения бактериальным раком привитого саженца винограда в месте прививки:
Ещё один показательный пример, лоза имеющая повреждения получила заражение агробактерией в процессе заживления ран, зарастания их каллусом:
Действенных способов лечения бактериального рака винограда пока не существует. Но можно сформулировать некоторые рекомендации по профилактике предотвращению заражения. — В первую очередь необходимо стараться избегать любых ран на кусте, особенно при укрытии. — Проводить обрезку правильно. А именно, в отличии от правил обрезки деревьев, всегда оставлять пеньки длиной 1,5-2см! На фото зеленой линией показано место правильного среза, красной — недопустимый срез.
— Дезинфицировать секатор переходя от куста к кусту, если на участке есть больные раком кусты винограда. Например, этиловым спиртом.
— Замечено, что очаги бактериального рака чаще всего появляются во влажные годы, особенно на частях куста, находящихся в траве и тени, где влага задерживается дольше. Логичным будет связать это с тем, что именно такие условия благоприятствуют развитию каллуса, а впоследствии и его заражению. Поэтому, если сложились такие условия, не лишним будет обрабатывать кусты целиком бактерицидными препаратами (препаратами меди, например), охватывая в том числе все многолетние части. Меры, предпринятые с целью улучшения проветривания кустов, также имеют смысл.
— Место срастания привитых саженцев в первые годы жизни желательно защитить. Это можно сделать с помощью садового вара или обработкой бактерицидными препаратами. Например, можно использовать хлорокись меди, разведенную в «зеленом мыле». На 200мл «зеленого мыла» достаточно 10гр хлорокиси меди. Полученной смесью кисточкой обработать места прививки (спайки) при высадке саженцев и затем 2-3 раза в год по мере смыва защитного слоя осадками. Этой же смесью можно обработать случайно нанесенные кусту раны.
— Если обнаружена небольшая опухоль, можно попытаться спасти куст — срезать нарост ножом вровень с древесиной и защитить место среза бактерицидным составом.
— Кусты винограда с большими опухолями лечить не имеет смысла, но можно переформировать куст заново, срезав надземную часть ниже опухоли.
Из неофициальных источников. Сотрудниками Новочеркасского ВНИИВиВ им.Потапенко был проведен эксперимент — лозы нарезанные с заведомо больных бактериальным раком кустов были отправлены одновременно в несколько лабораторий для исследования. Ни одна из лабораторий не обнаружила наличия Agrobacterium tumefacies. Косвенно это говорит о том, что заражение бактериальным раком носит всё же локальный характер, как местное поражение каллуса.
Бактериальный рак винограда — заболевание, обладающее повышенным уровнем опасности, так как способно поражать все сорта этого растения без исключения. Это относится даже к тем разновидностям, которые обладают иммунитетом к этому заболеванию.
Фото лозы зараженной бактериальным раком
Внешний вид
Понять то, что виноград подвергся воздействию бактериального рака, можно при визуальном осмотре пораженного растения. В надкорневой части изначально формируется рыхлый бугорок белесого оттенка. Со временем нарост становится всё тверже и темнеет до темно-коричневого цвета, а иногда до черного.
На фото внешний вид раковой опухоли винограда
Изначально развитие бугристой опухоли происходит под корой. По мере развития она выходит наружу через древесину, при этом замедляя циркуляцию питательных веществ и воды внутри растения. Размер такого нароста достигает от 5 мм до 300 мм. Кольцевое поражение виноградника приводит к его гибели.
В зимний или осенний период, когда развитие опухоли тормозится, она начинает трескаться. Весной на старых местах образования болезни формируются новые бугорки.
Постепенно забирающий из лозы силы рак приводит к тому, что растение становится слабым, перестает расти, плодоносить и, в итоге, отмирает.
Многочисленные фото в интернете наглядно показывают, что собой представляет бактериальный рак винограда, и как отличить это заболевание от остальных.
Причина появления болезни
Бактериальный рак формируется за счет активного размножения паразита. Он представляет собой продолговатую палочкообразную бактерию. Она может находиться в земле, воде, заражая их, а также и на ранах, являющихся следствием обрезки растения. Не последнюю роль играет и неблагоприятный климатический фон.
Зачастую бактерия начинает свое действие в момент прививания винограда, так как изначально для такого процесса может быть использован больной зараженный материал.
Активное размножение паразита возможно на местах среза черенков во время их замачивания перед посадкой.
После работы с зараженным бактериальным раком виноградником весь инструментарий подвергается специальной обработке спиртом или раствором марганцовки.
Основные методы лечения
При современном разнообразии химических препаратов от разного характера заболеваний для полного устранения бактериального рака такое средство отсутствует. Это связано и с тем, что лечение зараженных растений не имеет смысла, можно лишь выполнять некоторые манипуляции по отсрочке их гибели.
Даже при слабой степени зараженности больную часть винограда требуется убрать, а места срезов обработать пяти процентным раствором медного купороса.
При выявлении опухоли ее нужно срезать и сжечь, чтобы поражающие бактерии не успели оказать неблагоприятное воздействие на почву.
Для поддержания жизнедеятельности винограда важно грамотное проведение для него агротехнических процедур. Это достаточный полив по мере необходимости и внесение требуемого количества микро- и макроэлементов.
Категорически не рекомендуется повторная посадка винограда в том месте, где прежде находилось, а позже выкорчевано пораженное растение.
Предупреждение заболевания
Профилактические работы состоят в следующем:
Антибактериальные препараты
Повлиять на болезнь растения на раннем этапе помогут нижеуказанные средства:
Сорта, наиболее подверженные заболеванию
Стоит отметить, что понятие «бактериальный рак винограда» чаще встречается в прохладных регионах, нежели в теплых. Существует список сортов, обладающих слабым иммунитетом и высокой степенью подверженности этому заболеванию:
Задумываясь о том, как бороться с бактериальным раком винограда, не стоит забывать, что такое заболевание неизлечимо.
От пораженного растения легче избавиться, чтобы не допустить распространение бактерий на почву и остальные виноградные кусты.
Исключить вероятность такого заболевания поможет проведение профилактических мер, но только в том случае, если бактериальный рак еще не начал поражать виноградник или отсутствует скрытый характер его протекания. Специальные агротехнические действия, проведенные грамотно, надолго предотвратят образование заболевания и помогут не потерять урожай. Чтобы результат оправдал ожидания, важно делать всё правильно. Для этого потребуется обратиться к видео, где поэтапно описана каждая процедура по уходу за виноградом.
Видео инструкция по борьбе с бактериальным раком у винограда
Сотрудники Корнельского университета дают ответы на большинство вопросов, с которыми может столкнуться виноградарь по такому опасному заболеванию виноградного растения, как бактериальный рак.
У меня появились наросты бактериального рака на кустах винограда: должен ли я предъявить претензии питомнику, где был приобретен посадочный материал?
Статья Тима Мартинсона и Тома Берра (Tim Martinson and Tom Burr), Корнельский университет (Cornell University) После двух подряд холодных зим с нетипично низкой температурой многие виноградные хозяйства будут видеть повреждение штамба кустов, влияющее на слои флоэмы, ксилемы и камбия. Когда виноградные кусты начнут восстанавливать и регенерировать эти поврежденные ткани, производители неизбежно будут видеть наросты бактериального рака, образующиеся на кустах из-за наличия Agrobacterium vitis (A. vitis), бактерии, которая вызывает заболевание, и подходящих для ее развития условий окружающей среды. Виноваты ли питомники в распространении бактериального рака? Если да, то почему они еще не устранили его?
Чего ожидать: весной кусты будут пытаться зарастить раневую ткань, активируя сосудистый камбий и создавая новую ткань ксилемы и флоэмы. Ожидайте увидеть появление наростов бактериального рака в период от начала цветения и примерно до середины лета.
Как Agrobacterium vitis образует наросты (галлы). Бактерия A. vitis может долгое время жить в тканях ксилемы и корнях виноградной лозы в почве в течение многих лет, не вызывая образования галлов. Но процесс галлообразования начинается, когда бактерия передает свой элемент ДНК в растение. Обычно это происходит при активном делении клеток на раневых участках, где образуется каллусная ткань для восстановления поврежденной ткани. ДНК, перенесенная в эти клетки каллуса из бактерии, внедряется в ДНК растения и заставляет ткань образовывать галлы бактериального рака вместо образования организованных проводящих тканей (например, флоэмы, камбия и тканей ксилемы) для восстановления травмы.
Бактериальный рак и посадочный материал. A. vitis может присутствовать в виноградном растении в латентной форме в течение многих лет без образования галлов. Так как образование наростов бактериального рака происходит, главным образом, в поврежденной ткани в ответ на повреждение морозом, или у привитых саженцев в месте спайки прививки (где ткань преднамеренно повреждена, а каллус образуется в месте прививки, чтобы связать привой и подвой), A. vitis трудно обнаружить и устранить. Кусты, выращенные из саженцев, произведенных в умеренном климате, даже имеющие в латентной форме A. vitis, возможно, никогда не продемонстрируют визуальные симптомы поражения бактериальным раком. Самым разумным для виноградарей — считать, что A. vitis может присутствовать в посадочном материале, по крайней мере, в большинстве питомников.
Устранение бактериального рака: возможно ли это? Во всем мире были предприняты согласованные усилия ученых по ликвидации бактерий (распространителей бактериального рака) через культуру тканей in vitro из верхушек побегов, поскольку, как полагали, A. vitis отсутствует в ткани меристемы на верхушке побега. Но новый, более чувствительный метод тестирования, называемый гибридизацией магнитного захвата (magnetic capture hybridization) (в 1000 раз более чувствительный для обнаружения бактерии), поставил под сомнение это предположение. В 2013 году в лаборатории Берр (Burr) было обнаружено, что A. vitis обнаруживается примерно в 20% из 48 протестированных верхушек побегов и меристем. В последующих исследованиях в 2014 году ни в одной из 49 верхушек побегов, взятых с зараженных кустов, не было обнаружено A. vitis. Таким образом, хотя устранение A. vitis возможно при культивировании побегов in vitro, оно не является столь же надежной процедурой для обеспечения получения свободного от бактериального рака посадочного материала, как это считалось ранее.
Бактериальный рак в окружающей среде. С появлением этого нового, более чувствительного теста было установлено, что штамм A. vitis, который образует раковые опухоли на винограде, более распространен в окружающей среде, чем считалось ранее. В зараженных виноградниках A. vitis был обнаружен в 11 из 30 верхушек побегов в 2013 году и 16 из 240 верхушек побегов, проверенных в 2014 году. Эта бактерия также был впервые была обнаружен на листьях в винограднике. Дальнейшие испытания на диких лозах показали наличие A. vitis в 45 из 154 образцов V. riparia в Нью-Йорке и в 7 из 34 образцов, полученных с диких виноградных лоз в Северной Калифорнии. Короче говоря, вызывающая бактериальный рак бактерия A. vitis встречается в окружающей среде гораздо чаще, чем считалось ранее. Ее можно найти на диких лозах как на Западе, так и на Востоке, и она выживает на поверхности листьев и побегов.
Сохранение виноградников и виноградных питомников чистыми от бактериального рака. Даже если растения, свободные от бактериального рака, и будут выращены с помощью любых методов, для питомников и производителей будет проблемой предотвратить повторное (вторичное) заражение растений бактериальным раком после посадки. Опыт работы со свободным от бактериального рака посадочным материалом сорта Ниагара, полученным с помощью in vitro и посаженным в штате Нью-Йорк, по казал, что некоторые кусты были повторно заражены бактериальным раком в течение трех лет после посадки. A. vitis может выживать на инфицированных корнях в течение нескольких лет после удаления (раскорчевки) зараженного виноградника. Учитывая широкое распространение и присутствие A. vitis в окружающей среде, для виноградных питомников будет сложно закладывать и поддерживать чистыми маточники, свободные от бактериального рака.
Меры борьбы. В настоящее время бактериа льный рак крайне трудно удалить из питомника, а потенциал для возможного повторного (вторичного) заражения в полевых условиях высок. Однако выраженность бактериального рака на винограднике связано с биотическими факторами окружающей среды, способствующими проявлению заражения бактериальным раком – это, прежде всего, различные повреждения штамбов морозами.
Производители могут свести к минимуму влияние бактериального рака, соблюдая следующие рекомендации:
Выбор участка. Избегайте участков с застоем морозного воздуха (так называемые «морозные карманы»), плохо продуваемых, или оставляйте буфер от потенциальных «морозных карманов»: например, неплохо иметь в нижней части участка ветроломные лесополосы.
Место прививки при посадке привитых саженцев. Укрытие (окучивание) места прививки в зимний период защитит его от колебаний температуры и сохранит спящие почки для восстановления штамба.
Использование нескольких штамбов. Использование более одного штамба у куста позволяет провести более быстрое обновление штамба и возможность устранить поврежденный раком штамб без замены всего куста.
Дренаж. На более тяжелых почвах подпочвенная дренажная труба может предотвращать насыщение почвы зимой водой и смягчать повреждение штамба, вызванное расширением воды во время процесса замораживания (морозобоинами).
Управляйте энергией роста и развития кустов. Бактериальный рак часто более распространен на чрезмерно мощных виноградных кустах, которые не снижают активный рост и продолжают активно развиваться после фенофазы начала созревания ягод. Кусты со сбалансированным ростом, правильной нагрузкой побегами и урожаем, умеренной энергией роста обычно менее склонны к поражению бактериальным раком.
Виноградные питомники и бактериальный рак: учитывая наши текущие знания о природе агробактерии, вызывающей бактериальный рак винограда, на сегодняшний день виноградные питомники не могут обещать поставку полностью свободного от бактериального рака саженцев винограда, и, вполне вероятно, что в течение нескольких лет после посадки, по крайней мере, у части виноградников, виноградные кусты в конечном итоге будут повторно (вторично) инфицированы патогеном. Это входит в противопоставление с тестированием вирусов и получением безвирусного посадочного материала, которое существует в настоящий момент и будет продолжать успешно помогать фермерам избежать заражения вирусами и бактериями через посадочный материал. Мы с оптимизмом смотрим в будущее и считаем, что питомники будут иметь возможность поставлять производителям для закладки виноградников безвирусный посадочный материал, свободный от бактериального рака. Таким образом, у производителей будет необходимое время и инструмент, чтобы избежать проблем с молодыми кустами во время закладки и первых лет жизни виноградника и, вероятно, иметь возможность предотвратить появление наростов бактериального рака до тех пор, пока виноградники не станут взрослыми и смогут справиться с вторичным заражением бактериальным раком.
Отправная точка.
Ключевым открытием, сделанным в Венгрии в конце 1960-х годов, было то, что бактерия Agrobacterium vitis (в то время называемая Agrobacterium tumefaciens) системно выживает в виноградной лозе и поэтому находится в находящихся в состоянии покоя черенках (Lehoczky, 1971) (рис. 1). Мне повезло в 1980-х годах встретиться с доктором Янушем Лехоцки (Janus Lehoczky) и сотрудничать на протяжении всей моей карьеры с венгерскими учеными, а также с несколькими другими регионами мира, где есть проблема бактериального рака (Crown Gall). Наши главные цели состояли в том, чтобы продвинуть понимание биологии этой болезни на виноградниках, а также разработать инструменты борьбы этой болезнью.
Рисунок 1. Бактериальный рак на штамбе виноградного куста. Раны, полученные растением в процессе прививки или от повреждений морозами являются основными причинами для начала развития инфекции.
Ранее мы установили, что штаммы A. vitis (как вызывающие, так и не вызывающие бактериальный рак) распространены по всему виноградному растению. Галлообразующие штаммы вызывают рак, а оба типа вызывают некроз (гибель ткани), который наиболее легко наблюдать на корнях винограда. В настоящее время нами изучается значение некроза на ранних стадиях роста и развития прививки винограда.
Раны и бактериальный рак.
Хорошо известно, что для инфицирования растения бактериальный раком необходима раневая поверхность. Важность раны заключается не в том, чтобы обеспечить входную точку для патогена, а скорее для стимулирования реакции растения на рану, инициирующей у растений активный рост клеток, восприимчивых к инфекции бактериального рака. Наша лаборатория в ходе опыта продемонстрировала, что приток ауксина, связанный с заживлением раны, к месту раны стимулирует рост клеток, восприимчивых к инфекции (Creasap et al 2005). Мы также продемонстрировали, что A. vitis может сохраняться в почве в остатках отмерших корней винограда (например, после раскорчёвки) в течение многих лет (Burr et al., 1995). Это исследование помогло нам лучше понять, почему именно выбор места и практики ведения культуры винограда, помогающие избежать ранений куста, являются ключевыми факторами для профилактики бактериального рака.
Когда появляется
Обычно заболевание появляется весной на ранах и трещинах, в которые проникает бактерия. В это время растение ослаблено и не может противостоять болезни. Наибольший рост наплывов наблюдается в июне-июле при большом количестве осадков и высокой температуре воздуха.
По наблюдениям садоводов, чаще страдает виноград со слабым иммунитетом, растущий в неблагоприятных условиях. Сильное растение может быть инфицировано бактерией, но не иметь внешних проявлений болезни, демонстрировать хороший рост и урожайность. Хотя обычно наросты возникают на многолетней древесине, отмечаются и случаи их появления на однолетних лозах.
Далее рассмотрим, как лечить виноград от бактериального рака и какие профилактические меры предпринимать.
Как распространяется
Чаще всего заражение происходит от частичек старых опухолей, находящихся в почве, и через больные кусты. Кроме того, возбудитель долгое время способен сохраняться в почве. Занести бактерию можно грязным секатором при обрезке, лопатой при перекопке почвы и нечаянном повреждении корней и т.д.
Попадая в ранку, бактерия начинает двигаться по проводящим путям растения. Внутри возбудитель может долгое время сохранять жизнеспособность, проникая в молодые части куста. Поэтому есть опасность, что бактериальный рак винограда проявится впоследствии на посадочном материале, даже если с виду черенки казались здоровыми.
Сведение к минимуму распространения бактериального рака.
Мы изучили процедуры, позволяющие свести к минимуму присутствие возбудителя в материале распространения.
• Горячая вода. Процедура использования погружения в горячую воду для контроля бактерии A. vitis в срезанных одревесневших черенках винограда была разработана нами совместно с коллегами из Корнелла, Австралии, Италии и Венгрии, а также коммерческими партнерами. Мы продемонстрировали, что количество патогена был значительно снижено в обработанном горячей водой черенке, но не было искоренено полностью (Burr et al., 1989).
• Культура тканей in vitro. Другая процедура предполагает производство посадочного материала винограда через распространение культуры тканей in vitro как средство для устранения патогена A. vitis. Эта работа продолжается до сих пор, но уже она показала, что «чистые» растения могут быть получены этим способом, как было определено с использованием нашего наиболее эффективного метода обнаружения, однако работа еще ведется и необходимы дополнительные исследования этого процесса. В частности, необходимо рассмотреть возможную выживаемость очень небольшого количества этого патогена в кончиках побегах и меристем (см. статью Бактериальный рак в вопросах и ответах).
Чем опасно
Возбудитель способен находиться внутри растения в скрытой форме продолжительное время. По оценкам практиков, зараженность бактерией отечественных виноградников достигает 80-90 %.
Бактерия встраивает часть своей ДНК в цепочку ДНК растения-хозяина, меняет его генетическую программу и стимулирует клетки винограда к нерегулярному делению. После этого болезнетворный процесс способен развиваться уже без участия возбудителя.
В процессе развития болезни блокируются проводящие пути, останавливается ток питательных веществ. Заболевание может полностью уничтожить отдельные лозы, рукава и даже кусты целиком. Чем толще ствол, тем дольше куст будет жизнеспособен. К сожалению, полностью вылечить растение невозможно.
Проявления и последствия
Симптомы заражения винограда бактериальным раком развиваются постепенно. Спустя короткий период после инфицирования садовод может увидеть, что под корой лозы появляются мелкие белые пятна. Они кажутся мягкими и рыхлыми на ощупь. Количество опухолей на начальной стадии разное.
Рост и затвердевание новообразования провоцирует разрушение коры. Сама опухоль приобретает бурый оттенок и бугристую структуру. Диаметр нароста варьируется от нескольких миллиметров до 30 сантиметров. В период остановки роста винограда опухоль растрескивается, причем это явление наблюдается накануне зимы.
Из-за опухоли лоза истончается и перестает плодоносить, что в перспективе приводит к гибели культуры. Даже если виноград приносит плоды, то ягоды теряют вкусовые качества, а их размеры уменьшаются.
Запущенное растение, зараженное бактериальным раком, погибает, особенно, если заболевание повлекло за собой образование крупных опухолей у корневой части культуры.
Лечение бактериального рака
Наиболее эффективный метод лечения при бактериальном раке винограда – вырезание существующих опухолей. После удаления нароста место среза тщательно промывают и дезинфицируют (например, раствором медного купороса). Процедура эта длительная и трудоемкая.
Еще один способ борьбы с бактериальным раком на винограде – удаление рукава или лозы вместе с пораженными тканями, т.е. срез должен быть ниже появившегося нароста. При сильном поражении единственное средство – раскорчевка больного куста. Древесину сжигают.
После раскорчевки куста специалисты рекомендуют продезинфицировать почву. Еще лучше перед дезинфекцией совсем удалить старую почву из-под вырезанного куста в радиусе 1-1,5 м на глубину 30 см. По возможности, виноград на этом месте советуют выращивать только через 3-5 лет.
Несколько уменьшить распространение болезни поможет опрыскивание пораженных кустов 2%-ным раствор медного купороса. Операцию проводят в период покоя, весной до начала сокодвижения или перед укрытием на зиму осенью.
Антибактериальная терапия
Эффективной антибактериальной терапии для лечения болезни на сегодняшний день не существует. Разработаны препараты, которые могут уничтожить Rhizobium radiobacter в почве и на поверхности растения. Например, такие средства, как Паурин, Казумин. Однако коварность бактериального рака в том, бактерия, попадая в организм растения, меняет генетическую программу его тканей, после чего наросты разрастаются уже без участия возбудителя.
Поэтому использование вышеназванных препаратов эффективно только в целях профилактики (опрыскивание кустов весной и осенью, обработка черенков перед зимним хранением).
Биологический контроль.
Биологический контроль бактериального рака у многих видов растений был весьма успешным; однако биологический контроль не эффективен против бактерии A. vitis на виноградной лозе. Поскольку нет эффективного химического контроля для бактериального рака винограда, наша лаборатория и другие учрежедния исследовали другие потенциальные (не химические) кандидаты на биологический контроль бактериального рака у винограда. Мы всесторонне исследовали непатогенный штамм A. vitis за его способность ингибировать бактериальный рак на винограде. Непатогенный штамм A. vitis (F2/5) был первоначально выделен из винограда в Южной Африке (Staphorst et al, 1985).
Наши исследования привели к следующим открытиям: • При применении F2/5 к ранам на виноградном растении до начала заражения патогенными штаммами, F2/5 ингибирует бактериальный рак, вызванный галлообразующими штаммами A. vitis, но не другими видами Agrobacterium (рис. 3). • Концентрация F2/5 на ране растения винограда ране должна быть равной или большей, чем концентрация возбудителя болезни. • Производство галлов бактериального рака некоторыми патогенными штаммами ингибируется F2/5 в большей степени, чем другими патогенными штаммами (то есть ингибирующее свойство проявляется для различный патогенов в разной степени) • Патоген не уничтожается с помощью F2/5, но предотвращается его возможность вызывать бактериальный рак у винограда. • Торможение развития бактериального рака обусловлено способностью F2/5 ингибировать вирулентность патогена.
Рисунок 3. Штамм F2/5 ингибирует бактериальный рак винограда, вызванный возбудителем A. vitis (CG49), но не другими видами Agrobacterium, которые обычно не заражают виноград (штамм A. tumefaciens, CG1100) F2/5, как и другие штаммы A. vitis, вызывает некроз ткани виноградной лозы, что может повлиять на срастаемость компонентов прививки и рост растений (рис. 4). По этой причине мы разработали некроз-негативные, ингибирующие галл-положительные штаммы, полученные из F2/5, которые в настоящее время разрабатываются как потенциальный коммерческий продукт для управления бактериальным раком винограда. Производные были сделаны путем разрушения одиночных генов, которые необходимы для некроза (некроз-отрицательный), но не для ингибирования рака. После завершения дополнительных лабораторных исследований и исследований в теплицах будут проведены широкомасштабные исследования в питомниках винограда.
Рисунок 4. Некроз, вызванный штаммом А. vitis F2/5, на корнях винограда. Другие штаммы A. vitis также вызывают аналогичный характерный некроз корней винограда.
Устойчивые сорта
Сортов, полностью устойчивых к бактериальному раку, к сожалению, не существует. Однако разные сорта не одинаково восприимчивы к болезни. Так, по наблюдениям специалистов, особо восприимчивы темные столовые сорта – Лучистый, Преображение и др.
Борьба с болезнью
Осмотрите посадочный материал перед покупкой на наличие внешних признаков заражения бактериальным раком.
Зараженные кусты подлежат раскорчевке, выкопайте и удалите с виноградника максимально возможное количество корней больного растения.
Избегайте случайных поранений кустов.
Поддерживайте виноградник в оптимальном состоянии, обеспечивая его надлежащими поливами и минеральным питанием.
Регулярно дезинфицируйте прививочный инструмент и инструмент для обрезки – не ниже чем 70 % раствором спирта, 10 % гипохлоритом натрия или раствором перманганата калия (4 г/л).
Некоторые подвои довольно устойчивы против бактериального рака (3309, Рипариа х Рупестрис 101-14, Рипариа Глуар) и снижают вероятность появления болезни на привое, в отличие от восприимчивых подвоев, например, Телеки 5Ц, Рихтер 110.
Как вариант обеззараживания посадочного материала от бактериального рака – погружение черенков или саженцев в горячую воду. Эффективно вымачивание при температуре от 50 ° до 55 ° C в течение 30 — 60 минут. При этом повреждаются центральные почки, но оставшихся замещающих почек, обычно, достаточно для роста.
Бактериальный рак в словаре.
Статьи о бактериальном раке на английском языке:
Crown Gall of Grape (Agrobacterium vitis)
Expression of a crown gall biological control phenotype in an avirulent strain of Agrobacterium vitis by addition of the trifolitoxin production and resistance genes
CROWN GALL OF GRAPE: UNDERSTANDING THE DISEASE, PREVENTION AND MANAGEMENT (PDF)
Профилактика
Основной метод защиты растения – беречь его от зимних морозов, механических повреждений, застоя воды, то есть всего того, что может нарушить целостность древесины винограда. Профилактические меры:
При посадке новых кустов необходимо:
Поддержка
Исследования моей лаборатории были возможны благодаря талантливому и целеустремленному техническому персоналу, студентам и докторантам, с которыми я с удовольствием работал на протяжении многих лет. Их сильная заинтересованность и поддержка, а также плодотворная совместная работа с сотрудниками Женевы и Итаки Корнелл (Geneva and Ithaca Cornell) и коллег из Министерства сельского хозяйства США (USDA) дали возможность получить разнообразный опыт и способность внедрять новые технологии, необходимые для успеха исследований и производства. Вместе с сетью международного сотрудничества исследования были невероятно интересными и полезными. Не менее важным был интерес и поддержка, полученные от виноградарской, винодельческой и питомниководческой промышленности штата Нью-Йорк. Производители со всего штата Нью-Йорк всегда были партнерами в нашей работе и предоставляли не только финансирование, но и виноградники и растительные образцы, и были заинтересованы в разработке новых открытий и средств для их реализации на своем производстве.
прим.* — примечание переводчика, перевод Красохиной С.И.
Влияние A. vitis на прививаемые компоненты.
Выяснив, что патоген случайным образом распределяется в черенках в состоянии покоя и что раны необходимы для возникновения инфекции, мы задались вопросом, может ли присутствие возбудителя на в подвое или привое быть вредным для срастания компонентов прививки и роста виноградной лозы. Первые данные о таком исследовании были опубликован Hao et al., 2017, и в данный момент необходимы дальнейшие исследования для определения более долгосрочных последствий от прививки, чьи компоненты заражены A. vitis.
Чем вызвано
Возбудитель бактериального рака винограда – подвижная почвенная бактерия вида Rhizobium radiobacter (синонимы, встречающиеся в специально литературе — Agrobacterium tumefaciens, Bacterium tumefaciens и др.).
Генетическое разнообразие.
Совместный исследовательский проект с доктором Леоном Оттен (Dr. Leon Otten) показал, что бактерия A. vitis очень разнообразна генетически (Otten et al., 1990). Мы определили это, исследуя генетическую изменчивость локусов у бактерии, которая вызывает возникновение инфекции бактериального рака. Расширением этого исследования была возможность изучить бактериальный рак и штаммы A. vitis из Турции. Эта работа, выполненная турецким аспирантом, который окончил учебу в Женеве, Нью-Йорк, охарактеризовала штаммы патогена из центральной Турции, которые были выделены из «местных сортов», которые культивируются в регионе в течение многих лет (Argun et al., 2001). Эти результаты важны при рассмотрении развития патогена и мер борьбы с болезнью. Они также проливают свет на то, почему различия могут наблюдаться у разных видов винограда, у сортов, устойчивых к раку, и как происхождение влияет на развитие биологического контроля.
Признаки бактериального рака винограда
Болезнью поражается многолетняя одревесневшая часть куста (штамб, лозы, рукава). Инфекция проникает из почвы внутрь растения через раны (от механических повреждений или мороза). Внешнее проявление – наплывы каллюса (ткани, которой затягивается рана) с неровной поверхностью в месте заражения. Вначале эти наросты белые и мягкие, по мере разрастания твердеют и становятся темно-коричневыми. Размеры образований разнятся от 0,5 см до 10 см и более в диаметре. Так как возбудитель живет в почве, чаще всего признаки поражения появляются у основания штамба, на шейке корней.
Что способствует
Поражению болезнью способствует неправильная агротехника. В частности, переувлажнение почвы, внесение азотных удобрений.
Наиболее подвержены заражению привитые саженцы и кусты в зоне укрывного виноградарства. Инфекция попадает из почвы через раны и микротрещины. Ежегодное укладывание и пригибание лоз под укрытие способствует их появлению. Во время прививки тоже есть вероятность занести бактерию, например, грязным инструментом.
