Pseudomonas ... (rákos megbetegedés)

Az olajfarák terjedése és a megbetegedés jelentkezése

016
(fotó forrása: http://olivediseases.com/olive-diseases/olive-knot/)

 
A Pseudomonas savastanoi pv. savastanoi terjedése és a csomós olajfa  megbetegedés (olajfarák) következményes megjelenése

 

Összefoglaló

A Pseudomonas savastanoi pv. savastanoi (Psv) az olajfa csomós megbetegedésének kórokozója. A baktérium a növényen élősködik, és sérüléseken keresztül hatol be a növénybe, ahol azt megfertőzi és megtelepszik benne. A baktérium természetes terjedése és a betegség következményes megjelenési mechanizmusa csak kevéssé ismert. A tanulmány célja a Psv epifita (növényélősködő) populációjának nyomon követése 4 éven keresztül a csomóképződést mutató fertőzött növényekben, valamint az azonos gyümölcsösben megtalálható nem fertőzött egészséges fákon. Kiegészítésként a betegség súlyosságát is figyelték mind a fertőzött, mind a nem fertőzött kontroll fákon. Az epifita Psv átterjedt a fertőzött fákról a nem fertőzöttekre, bár a fertőzött fákon található átlagos baktérium egyedszám magasabb volt. A vizsgálat ideje alatt a csomós megbetegedés súlyossága folyamatosan fokozódott, függetlenül a fertőzésmódtól és a gazdaszervezet típusától, és a kísérlet végére minden növény súlyosan megbetegedett, bár a betegség tüneteinek megjelenése a nem fertőzött fák esetén hosszabb idő után következett be. A Psv izolátumok molekuláris azonosítása megerősítette, hogy a nem fertőzött fákon fellépő betegséget okozó kórokozó megegyezett a fertőzésre használttal. Fentebbi adatok bizonyítják, hogy az epifita Psv baktérium kisebb távolságokra eljuthat a gyümölcsösökben és összefüggés mutatkozik az epifita Psv jelenléte és a fákon található csomók száma között.

 

Bevezető

Psv az olajfák csomós megbetegedését okozza, amely az olajfák egyik legjelentősebb betegsége, habár csak kevés információval rendelkezünk a fa életerejére és terméshozamára gyakorolt hatásáról. A baktérium indolacetát és cytokinin termelése, valamint a benne található hrp/hrc gén következtében daganatos kinövéseket, csomókat okoz a fa törzsén és az ágakon. A baktérium endopathogén életstílusát a az olajfa csomójában nemrégiben publikálták.

A Psv szaprofita módon képes szaporodni az olajfa levél felszíni mikroközösségében és rövid távolságra eljuthat a szétfröccsenő esőcseppekkel, a széllel, rovarokkal és a növénytermesztési gyakorlat során.

A szüretelés okozta sérülések, a metszés, a jégeső, a fagy és a levélsérülések során kialakuló folytonossághiányok mind lehetőséget teremtenek a fertőzésre. A kórokozó a gazdanövényen belül is képes terjedni és másodlagos tumorokat létrehozni a sérüléseknél, mint azt a leander (Wilson and Magie 1964) és az olajfa esetén is valószínűsítik. A baktérium ugyancsak élve marad egyik szezontól a másikig a csomók belsejében, és ha a páratartalom és a Psv populáció sűrűsége elég magas, a növény nedve újabb fertőzési forrást jelenthet.

Kevéssé ismert a Psv terjedése. Wilson végezte az egyetlen átfogó vizsgálatot még 1935-ben kaliforniai olajfa gyümölcsösökben. Úgy találta, hogy a csomókból a baktériumok döntően szeles időben az eső által mosódnak ki és terjednek tovább. A betegség elleni hatékony védekezés a hatékony megelőzésen alapszik és mostanában pedig bizonyítottan vírus és egyéb kórokozó baktériumoktól mentes — beleértve Psv-t is — növények telepítésén. Ily módon a betegség járványtanába jobban betekintve értékes új információkat várhatunk. Jelen közlemény célja az epifita Psv terjedésének vizsgálata természetes körülmények között és ennek kapcsolata a csomós megbetegedés kialakulásával.

 

Anyag és módszer

Kísérleti terület és fertőzés

1700 m2-es területen a spanyolországi Valenciában 2001 márciusában 2 éves Arbequina (A) és Picunda (P) fajtájú olajfa csemetéket ültettek el, mindkét fajtát kifejezetten fogékonynak tartották a Psv fertőzésre és megbetegedésre. A területet, sárgabarack, citrusféle és japán naspolya gyümölcsösök vették körül. A növényeket a 1628-3 jelzésű Psv törzzsel fertőzték, míg a kontroll növényeket fertőzőanyagot nem tartalmazó fiziológiás sóoldattal. Mindkét fatípusból véletlenszerűen kiválasztottak 2x10 növényt (20-20 növény fatípusonként, ill. fertőzési módonként).  A növénycsoportok egymástól 4 méter távolságra, míg az egyes növények 1,5 m távolságra helyezkedtek el.

Minden kísérleti növény 3 fő ágán 3-3 v alakú vágást ejtettek, amelyek kb. 5 mm szélesek és 2 mm mélyek voltak (9 vágás/fa). Minden sérülést fertőztek az elkészített oltóanyaggal ill. a hasonlóan előkészített kontroll fákat a fiziológiás sóoldattal kezelték.

 

Mintavétel

Minden csoportból véletlenszerűen kiválasztottak 5 fát. Ezeket a fákat megjelölték és ezeket követték a kísérlet 4 éve alatt. Az egyes  fák nem oltott 3 ágáról összevont mintát vettek évente 4 alkalommal (ősz, tél, tavasz, nyár). Minden mintavételnél az összevont mintákból 5 grammos hajtásdarabkákat vagy leveleket használtak a minták feldolgozása során, és megfelelő előkészítés után baktérium tenyésztést kíséreltek meg belőlük. A Psv szerű telepeket megszámolták, majd immundiagnosztikai ill. molekuláris biológiai eljárással azonosították őket.

 

Betegség megjelenése, az olajfák fejlődése és terméshozama

Évente 4 alkalommal számolták az újonnan kialakuló csomókat, amelyek a fertőzés után keletkeztek, 2001 novemberében, 2002 márciusában, júniusában, szeptemberében, majd az elkövetkező évek decemberében (2003-2006), mind a fertőzött, mind pedig a nem fertőzött fák törzsén és ágain is. A fák fejlődését és életerejét a gyümölcshozam mennyiségével és a törzs keresztmetszetének (cm2) területével az olajfákra megállapított standard értékekhez viszonyítva mérték 2005 decemberében.  A szüretelés az ágak fa rudakkal történő ütögetésével történt 2003 és 2005 telén és a verő rudakat alkohollal fertőtlenítették a csoportok, de nem a csoporton belüli egyes fák között. A kapott értékeket statisztikai módszerekkel analizálták és vizsgálták azok szignifikáns voltát.

 fig4701ps10a(fotó forrása: http://ucce.ucdavis.edu/files/repository/calag/fig4701ps10a.jpg)

 

Eredmények:

A kórokozó terjedése

A két mintaféleség (hajtás és levél) összehasonlításakor a tünetmentes hajtásoknál a Psv izolálás a két fertőzött csoportban nem mutatott szignifikáns különbséget a  vizsgálat 4 éve alatt. A két minta együttes értékelésekor azonban mindkét olajfa fajta esetén szignifikánsan alacsonyabb volt a nem fertőzött csoportokból izolált Psv szám. A P fajta esetén ez a szignifikáns különbség a kísérlet teljes hossza alatt fennállt, míg az A fajta esetén csak az első két év folyamán. A különbségek nagyobbak voltak a P fajta esetén. A Psv izolálás mértéke a fertőzött fák tünetmentes hajtásaiból a kísérlet 4 éve alatt a P fajta esetén mindvégig szignifikánsan alacsonyabb volt.

Az A fajta esetén ez a szignifikáns különbség csak 4 mintavétel esetén mutatkozott (2002 tavaszi, nyári és őszi, 2003 tavaszi), a további mintavételeknél a nem fertőzött  fák fertőzöttségének magas szintje miatt ez a szignifikáns különbség megszűnt, a Psv izolálhatósága a későbbiekben megegyezett a fertőzött és nem fertőzött csoportban.

A Psv-t az első tünetek megjelenése előtt  10-10 megvizsgált fa esetén  a fertőzött csoportok tünetmentes hajtásaiból a P fajtánál 2-ből, míg az A esetén 7-ből sikerült kimutatni. Még érdekesebb, hogy a Psv szintén kimutatható volt a tünetek megjelenése előtt a nem fertőzött fákból is, 10 fa vizsgálata esetén a P fajtánál 3, míg az A fajta esetén 4 fából.

A fertőző Psv törzset a másik 10, Spanyolország azonos tartományában megtalálható törzstől molekuláris biológiai módszerekkel elkülönítették, és megállapították, hogy az izolált törzsek a fertőző törzzsel mutattak teljes azonosságot.

 

A betegség megjelenése

2001 októberében, 2 hónappal a fák fertőzése után, mindkét fafajta esetén a fertőzések helyén 100%-ban megjelentek a csomók (9 csomó/ fertőzött fa). Ezzel ellentétben, a kontroll fákon egyetlen fiziológiás sóoldattal oltott sérülésen sem alakult ki csomó. A csomószám alakulását az alábbi ábra mutatja.

 

A csomók megjelenése a 2001 augusztusában Pseudomonas savastanoi pv. savastanoi törzzsel fertőzött P (a) és A (b) fajtájú olajfákon. Az új csomók megjelenését 2001 ősze és 2006 tele között fa fajtánként és fertőzési módonként 20-20 olajfán számolták meg. (Az ábrán látható fa szám nem reprezentálja a fák valóságos számát a gyümölcsösben). A csomók számolásánál beszámításra kerültek a kísérleti területen az alkalmi sérüléseken frissen keletkezett csomók is a kórokozó fertőzés utáni valószínűsített szóródása következtében.

A nem fertőzött fáknál a P fajta esetén az első csomók 10 hónappal a fertőzés után, 2002 júniusában jelentek meg, a 2002 tavaszi mintavételnél a 20 fából csupán 5-ön voltak megtalálhatók. A fertőzött fák esetén az első másodlagos csomók már 3 hónappal a fertőzés után láthatók voltak 20 fa közül 18-on (2001 ősz). Végül minden fertőzött fa friss másodlagos csomókat mutatott 2002 márciusában (2002 tél), csupán 7 hónappal a fertőzés után, szemben a nem fertőzött fákkal, ahol 3 évvel később, 2005 telén jelentkezett a fertőzés valamennyi fán. A kísérlet végén itt csupán 9 nem fertőzött fán volt 150-nél több csomó, szemben a fertőzött fákkal, ahol 18-on volt található 150-nél több csomó. A csomók megjelenése az A fajtán a 3 b ábrán látható.

A nem fertőzött fáknál az első csomók 10 hónappal a fertőzés után 2002 júniusában jelentek meg, a 20 fa közül egyen volt található, míg a fertőzötteken már 3 hónappal a fertőzés után (2001 ősz) a 20 közül 15-ön másodlagos csomók jelentek meg. Végül valamennyi nem fertőzött fán csomók alakultak ki 2006 telére, 4 évvel a fertőzés ideje után, szemben a fertőzött fákkal, amelyeken már minden csomó volt található 10 hónappal a fertőzés után, 2002 júniusában (2002 tavasz). A vizsgálat végén a 20 nem fertőzött fa közül csak 3-on volt 75-nél több csomó, míg a fertőzött fák esetén a 20-ból 17-en volt 75 csomónál több.

A fák 4 éves összesített csomószáma a P fajta esetén az ágakon és a törzsön található növényenkénti  átlagos csomószám mindvégig szignifikánsan alacsonyabb volt a nem fertőzött fákon, a kísérlet végén a növényenkénti átlagos csomószám  a nem fertőzött csoportnál 36, a fertőzöttnél 252 volt. Az A fajta esetén szintén szignifikáns volt a különbség, a nem fertőzött fákon 34, míg a fertőzötteknél 109 átlagos csomószám mellett.

 

A betegség hatása a termésre és a fák életerejére

A P fajta esetén a törzs keresztmetszete, a gyümölcs mennyisége és termésfelszíne a nem fertőzött fák esetén nagyobb értéket mutatott, de a különbség nem volt szignifikáns. Az A fajta esetén azonban  a nem fertőzött fák a csomószámmal összefüggő szignifikánsan jobb növekedési erélyt mutattak. Fordított arány volt a csomószám és a növekedési erély között függetlenül attól, hogy a fa eredendően fertőzött volt, vagy sem. A különbségek azonban nem voltak szignifikánsak sem a törzs átmérő, sem a termés mennyisége, sem a termésfelszín esetén.

A P fajtánál a kísérlet végére a fák összesített termésmennyisége a nem fertőzött csoportban 102 kg volt, a fertőzöttben pedig 72 kg, míg az A fajta esetén 64 és 50,7 kg. A különbség egyik fajta esetén sem volt szignifikáns.

fig4701ps5

(fotó forrása: http://ucce.ucdavis.edu/files/repository/calag/fig4701ps5.jpg)

 

Megbeszélés

Az olajfa ültetvények száma nagymértékben megszaporodott az elmúlt évtizedekben, valószínűleg az olíva olaj emberi szervezetre gyakorolt kedvező hatása következtében. A csomós megbetegedés súlyos problémát jelent a hagyományos gyümölcsösökben és még nagyobbat az intenzív nagysűrűségű ültetvényeknél. Mindezek miatt új információk szükségesek a kórokozó terjedéséről és természetes körülmények közötti kapcsolatáról a betegség terjedésével összefüggésben, ami a hatékony védekezéshez szükséges, és ami a megelőzésen alapszik. Ez ideig a fellelhető információk a természetes terjedésről nem öntözött múlt századi kaliforniai gyümölcsösökből származtak. Jelen közleményben a Psv friss fertőzést 4 éven keresztül természetes körülmények között intenzív nagy sűrűségű gyümölcsösben 2 fafajta esetén nyomon követve és csomós megbetegedést kiváltva került vizsgálatra.

Két típusú növényi anyag (szár és levél) került elemzésre tünetmentes hajtásokból, hogy a szaprofita Psv populációt is pontosabban fel tudjuk mérni a külső környezetben. A kísérlet eredménye szerint a két mintaféleség között az izolálás aránya és az átlagos Psv populáció nem különbözött szignifikánsan. A Pvs pozitív minták száma és a fertőzött fák átlagos Pvs populációja P fajta esetén, ahol nagyobb számban került izolálásra, szezonális változást mutatott, mint arról már korábban mások is beszámoltak.

A Psv populáció megfertőzte a nem fertőzött fákat még azelőtt, hogy rajta a csomók kialakultak volna, mindezzel azt sugallva, hogy az epifita populációtól származott a nem fertőzött egészséges fákat megtámadó fertőzés. Az epifita populáció ugyancsak kimutatható volt a fertőzött növények nem fertőzött ágaiból még azelőtt, hogy az új, másodlagos csomók kialakultak volna. Az ág és levélminták száma, amelyekből a Psv izolálásra került, és az átlagos populációszám szignifikánsan magasabb volt a fertőzött fák esetén, arra utalva ezzel, hogy az epifita populáció alapszintjének csökkentésével az olajfák csomómentessé tehetők.  Mindez felveti újabb vizsgálatok igényét az epifita Psv populáció nagysága és a fán jelentkező csomószám közötti összefüggés megállapítására, valamint a különböző megelőző eljárások vizsgálatának szükségességét a tünetmentes olajfák fenntartásához, és a csomók jelentkezésének megelőzéséhez a frissen telepített gyümölcsösökben. A P fajta esetén a Psv terjedése a fertőzött növényről a nem fertőzöttre mindenképp feltételezhető, mert az átlagos Psv populáció a nem fertőzött kontroll csoportban enyhén emelkedett a kísérlet kezdeti kimutathatatlan szintjétől a kísérlet végi  log 1,36 telepformáló egység számra. Ezen túlmenően a molekuláris biológiai azonosítás megerősítette, hogy a nem fertőzött fákból a fertőzésre használt törzs került izolálásra. A Psv a fertőzött fákról a termesztési gyakorlattal, az esővel, a szél sodorta páracseppekkel vagy rovarokkal kerülhetett át a fertőzetlen fákra.

A Psv populáció általában szignifikánsan magasabb volt a fertőzött fák esetén a nem fertőzöttekhez viszonyítva, és ez különösen így volt a P fajta esetén, feltételezhetően annak következtében, hogy a Psv serkentően hat más epifita baktériumokra vagy mert jobban képes megtelepedni a z olajfán. A sárga Pantoea agglomerans (Pa) populáció, amelyet korábban leírtak a Psv felszíni megtelepedése kapcsán, és amely a csomóban képes társulni a Psv populációhoz, ill. szignifikáns változást előidézni a teljes baktériumszámban az fertőzött és nem fertőzött olajfáknál.  Egy korábbi tanulmány szerint, természetes fertőzés esetén egyértelmű összefüggés mutatkozott a Psv populáció és a Pa szám között mind a szárat, mind a levélfelszínt vizsgálva.

Két hónappal a Psv fertőzés után csomók csak a fertőzés helyén alakultak ki a növényben és egy sem volt megfigyelhető a kontroll növényeken. A betegség megjelenésének első jelei a fertőzési sérülésen kívüli másodlagos csomók megjelenése volt az oltott fákon 2001 novemberében, 3 hónappal a fertőzés után (ősz-01). A betegség nem jelent meg a nem fertőzött fákon 10 hónappal a fertőzés utánig, 2002 júniusáig (tavasz-02), azt valószínűsítve, hogy a csomók megjelenésének sebessége függ a fán található csomók számától. A csomók kialakulásában késleltetés mutatkozott a nem fertőzött fáknál mindkét olajfa fajta esetén. Azonban a betegség egyértelműen megjelent mindkét fajta oltatlan fáin is. A fertőzött fákon epifita és valószínűleg endofita (belső élősködő) baktériumok, amelyek a sérülésekből származtak, képesek voltak fertőzni és másodlagos csomókat létrehozni a elsősorban szüretelésekkor keletkező későbbi sérüléseken. Az adatok arra utalnak, hogy a fán található csomók száma néhány év után arányos a betegség súlyosságával, ami ismét csak rávilágít annak szükségességre, hogy a fákat csomómentesen tartsuk. A kórokozó terjedése gyors és hatásos volt, miután csaknem mindegyik nem fertőzött fa mindkét fajtánál a betegség tüneteit mutatta már az első szüretelés előtt (tél-03), valószínűleg az időjárás viszonyok kedvező volta és a sűrű ültetésmód okán. A csomós megbetegedés mindkét fajta esetén évről évre fokozódott mind a nem fertőzött, mind a fertőzött fákon, bár a P fajta esetén növekedése nyilvánvalóbb volt 2004-ben és 2005-ben. Ez azzal is összefügghet, hogy 2002-ben a fák túlságosan fiatalok voltak gyümölcsöt teremni, így nem szüreteltek, és így nem keletkeztek sérülések a szüretelés folyamodványaként. Ezzel ellentétben a következő években szüreteltek, és a rudak okozta sérülések kiegészítő fertőzéseket hozhattak létre, elősegítve újabb másodlagos csomók megjelenését következő tavaszra és így elősegítve a fertőzés terjedését. A kísérlet végére a betegség megjelent valamennyi fertőzött és nem fertőzött kontroll növényen mindkét fajta esetén, bár súlyosságuk eltérő volt.

A csomós megbetegedés a fertőzöttről a nem fertőzött egészségesre történő átterjedésének folyamata, és az epifita Psv populáció terjedése 4 tényezőtől függött: 1. epifita Psv populáció a nem fertőzött kontroll fákban lassan emelkedett a csaknem kimutathatatlan szinttől a kísérlet végéig, 2. legalábbis a P esetén a nem fertőzött kontroll fákból már a tünetek megjelenése előtt izolálható volt, 3. A csomók száma a nem fertőzött fákon szaporodott a P és A esetén 136, ill. 34 csomó/ fa számra. 4. A molekuláris tipizálás megerősítette, hogy a nem fertőzött fákból izolált Psv izolátumok megegyeztek a fertőzésre használt törzzsel.

A csomók mennyiségi hatása a növény fejlődési erélyére még nem megalapozott. Ez csak a kísérlet végén lett mérve, amikor az olajfákra megszabott módszerekkel tartott fák már csaknem 7 évesek voltak. A fejlődési erély az A fajta esetén szignifikánsan magasabb volt a nem fertőzött fák esetén összehasonlítva a fertőzöttekkel. Ezért, legalább ebben a kultúrában a fejlődési erély nagyobb volt ott, ahol a csomószám alacsonyabb volt, jelezve a betegség negatív hatását a fa fejlődési erélyére. Azonban a csomók száma és az A kultúra  növekedési paraméterei közötti összefüggés a fertőzéstől függetlenül nem volt szignifikáns. Egy korábbi vizsgálat egy gyümölcsösben nem talált szignifikáns különbséget a 40 éves olajfák fejlődési erélyét tekintve enyhén (0,1-0,3 csomó 0,3 méteren) vagy közepesen fertőzött (0,3-0,5 csomó) fák esetén. Jelen közleményben az összesített olíva terméshozam nem különbözött szignifikánsan a fertőzött és nem fertőzött fák esetén. Csupán egy esetben figyeltek meg szignifikáns különbséget a súlyosan és az enyhén fertőzött fák hozama között 121,3 és 94,6 kg-os eredménnyel, jelen közlemény azonban az egyes csoportok teljes kísérleti idő alatt kapott termés mennyiségével számolt.

Az eredmények azt valószínűsítik, hogy létezhet összefüggés a kiindulási epifita Psv populáció nagysága és az olajfákon található csomószám között, tehát következményesen az epifita Psv populáció szintje és a növényeken kifejlődő betegség súlyossági foka között. Mindez azt jelzi, hogy az epifita Psv populáció szintjének kezelése és csomómentes növények tartása a gyümölcsösökben valószínűleg az olíva csomós betegségének csökkentéséhez vezet.

 

(J. M. Quesada, R. Penyalver, J. Pérez-Panadés, C. I. Salcedo, E. A. Carbonell and M. M. López :

Dissemination of Pseudomonas savastanoi pv. savastanoi populations and subsequent appearance of olive knot disease

Plant Pathology, Volume 59, Issue 2, pages 262–269, April 2010)

 

A fordítást készítette: Varga Zsuzsanna

A betegséggel (Pseudomonas) kapcsolatban további cikkeket tervezünk közzétenni!