Rak bakteryjny pomidora

Bioagresor - (Clavibacter michiganensis)

Objawy na pomidorach

Bakteriofag Zintegrowana ochrona upraw Biokontrola

Ravageur

Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis, która atakuje głównie wiele roślin z rodziny psiankowatych, została po raz pierwszy opisana w Ameryce Północnej w 1909 roku. Jest ona przyczyną bakteryjnej choroby naczyniowej, której szczególnie obawiają się hodowcy na wielu obszarach produkcyjnych na wszystkich kontynentach. Łatwo przenoszona przez nasiona i sadzonki, jest równie powszechna na otwartych polach, jak i pod osłonami. W tym drugim przypadku, intensywne obchodzenie się z roślinami przyczynia się do jej rozprzestrzeniania i zwiększonej zachorowalności. Występuje zarówno w uprawach glebowych, jak i bezglebowych, gdzie jest obecny w podłożu i pożywce.

Jego szkody mogą być znaczne: w słabo kontrolowanych sytuacjach może zaatakować prawie wszystkie rośliny. Ostatecznie liczba martwych roślin jest znaczna, a plony są znacznie zmniejszone.

We Francji, podobnie jak w wielu innych krajach, zaraza bakteryjna jest prawdopodobnie jedną z najbardziej przerażających chorób pomidorów, szczególnie pod osłonami. Oprócz szkód, jakie powoduje, często wymaga przerobienia upraw. Gdy już opanuje gospodarstwo, trudno jest się jej pozbyć bez zastosowania drastycznych środków.

Agresywność i specyficzność żywiciela tej bakterii Gram+ wydają się zmieniać w zależności od badanego szczepu.

Bakteriofagi są jednym z drapieżników tej bakterii i mogą być wykorzystywane do zwalczania raka bakteryjnego.

Clavibacter michiganensis na pomidorach

Bakteria Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis (CMM), lub rak bakteryjnywnika do rośliny przez rany na korzeniach lub łodydze. Następnie rozprzestrzenia się przez naczynia ksylemu w całej roślinie, prowadząc do rozległej kolonizacji ogólnoustrojowej.

Objawy choroby na dorosłej roślinie obejmują:

• Więdnięcie liści.
• Uszkodzenia łodygi (Rys. 1B).
• Śmierć rośliny (Rys. 1A).

Infekcja może wystąpić po zawiązaniu owoców, zanieczyszczając nasiona i powodując "ptasie oczy" na owocach (ryc. 1C). Zainfekowane nasiona są uważane za główny sposób rozprzestrzeniania się CMM. Zainfekowane nasiona lub młode rośliny rozwijają ogólnoustrojową infekcję, która wpływa na wielkość i jakość plonu, prowadząc do szybkiej śmierci roślin.

Rys. 1: Objawy raka pomidora. (A) Więdnięcie pomidora w zaawansowanym stadium. (B) Rak łodygi. (C) "Ptasie oko" na owocu pomidora. (D) Widok mikroskopowy przekroju przez naczynie ksylemu rośliny pomidora zainfekowanej CMM. Ściana jest częściowo zniszczona przez enzymy bakteryjne, co umożliwia bakteriom rozprzestrzenianie się do sąsiednich tkanek. Strzałka wskazuje skupisko bakterii (zdjęcia wykonane przez H. Jahr, praca dyplomowa, Uniwersytet Bielefeld, 2000) (Gartemann et al., 2003)

Uszkodzenia powodowane przez Clavibacter michiganensis

Rak pomidora jest jedną z głównych chorób bakteryjnych pomidorów na całym świecie. Odnotowane straty plonów wahają się od 20% do 84% w doświadczeniach polowych.

Jego szybkie rozprzestrzenianie się jest głównym zagrożeniem dla upraw ze względu na ogólnoustrojową infekcję, która rozprzestrzenia się przez naczynia ksylemu. Ryzyko to rozciąga się nie tylko w obrębie uprawy, ale także między różnymi gospodarstwami, co stanowi poważne wyzwanie dla zarządzania chorobą. Konsekwencje dla plonów i jakości upraw, w połączeniu z dodatkowymi kosztami środków zarządzania, wywierają znaczną presję ekonomiczną, szczególnie na obszarach, na których rak pomidora jest szeroko rozpowszechniony. Ponadto straty w plonach i obniżona jakość mogą zagrozić lokalnemu bezpieczeństwu żywnościowemu poprzez zmniejszenie podaży pomidorów na rynku, zagrażając tym samym dostawom żywności w tych społecznościach.

Wykorzystanie bakteriofagów przeciwko rakowi bakteryjnemu: Agriphage-CMM

Agriphage-CMM to biologiczny środek bakteriobójczy opracowany przez kanadyjską firmę biotechnologiczną Omnilytics, oparty na wykorzystaniu bakteriofagów jako aktywnego produktu. Agriphage-CMM jest jednym z jedynych dostępnych produktów wykorzystujących bakteriofagi jako składnik aktywny. Stosowanie tego produktu nie jest jeszcze dozwolone we Francji, a jedynie w Kanadzie i Stanach Zjednoczonych.

Jest on stosowany w szczególności do zwalczania bakterii Clavibacter michiganensis (rak bakteryjny pomidorów), umożliwiając biologiczną kontrolę tego patogenu.

Produkt ma postać płynną i zawiera 0,0005% fagów specyficznych dla Clavibacter mich iganensis.

Może być stosowany jako środek zapobiegawczy lub leczniczy, gdy patogen jest obecny w uprawach. Aby uzyskać optymalną skuteczność, zalecamy stosowanie Agriphage-CMM przed lub natychmiast po pojawieniu się pierwszych objawów choroby.

Sposób działania / Spektrum działania

Sposób działania

Fagi niszczą bakterie w procesie zwanym "lizą". Cykl ten ma miejsce, gdy fag wejdzie w kontakt z docelową bakterią i obejmuje 3 etapy:

• Adsorpcja.

• Replikacja.

• Liza komórek.

Jest to bardzo szybki proces, który rozpoczyna się po rozpyleniu produktu Agriphage-CMM i rozpoczyna się mniej niż 30 minut po nałożeniu produktu na uprawę.

Spektrum działania

Jedną z głównych zalet stosowania Agriphage-CMM jest selektywność produktu. Ponieważ fagi są niezwykle specyficzne, te zawarte w produkcie atakują tylko bakterie wywołujące raka bakteryjnego pomidorów(Clavibacter michiganensis). Ta specyficzność ogranicza ryzyko uszkodzenia innych organizmów, takich jak potencjalnie pożyteczne bakterie lub inne organizmy, takie jak owady.

Skuteczność

Na chwilę obecną, żadne badanie nie zbadało poziomu skuteczności Agriphage-CMM w zwalczaniu Clavibacter michiganensis. Jednak w walce z Xanthomonas axonopodis pv. Vignaeradiatae, innej bakterii powodującej ogromne szkody w rolnictwie, zastosowanie kombinacji fagów i antybiotyków (streptomycyny) okazało się wysoce skuteczne. Rzeczywiście, wykazano, że ich stosowanie znacznie zmniejsza poziom plamistości li ści między roślinami nieleczonymi (68% roślin wykazujących plamistość liści) i leczonymi (4% wykazujących plamistość liści) (Borah P i in., 2000). Dowodzi to wysoce zachęcającej skuteczności stosowania fagów w rolnictwie.

Zastosowanie

Produkt Agriphage-CMM musi być stosowany pod pewnymi warunkami. Po pierwsze, ze względów bezpieczeństwa, osoba aplikująca musi nosić odpowiednie środki ochrony osobistej ( rękawice, okulary i wodoodporny kombinezon), aby uniknąć kontaktu skóry z produktem. Agriphage-CMM jest produktem płynnym, który może być rozpylany za pomocą opryskiwacza ręcznego (szklarnie) lub opryskiwacza belkowego (pola).

Ponadto opryskiwanie wymaga, aby produkt nie miał kontaktu ze środkami denaturującymi (mocznik) lub solami miedzi przez co najmniej 4 dni. Mogą one mieć szkodliwy wpływ na przeżywalność fagów. Produkt można jednak łączyć z wieloma fungicydami, nawozami, herbicydami lub insektycydami, aby zapewnić mu szersze pole działania.

Liczba wymaganych aplikacji zależy głównie od rodzaju uprawy.

Aplikacja w szklarni

• Zapobiegawczo: Aplikację należy rozpocząć bezpośrednio na sadzonki, gdy tylko zostaną posadzone, aby chronić rosnącą tkankę liści. Produkt można rozpylać codziennie na liście w okresach wysokiego ryzyka (siew lub temperatury sprzyjające bakteriom). W normalnych okresach produkt może być stosowany w zależności od potrzeb.
• Leczenie: Agriphage-CMM należy stosować codziennie, gdy tylko pojawią się pierwsze objawy raka bakteryjnego.

Stosowanie w terenie

• Zapobiegawczo: W przypadku stosowania w terenie, Agriphage-CMM może być również stosowany zapobiegawczo poprzez opryskiwanie liści. Po pierwsze, aplikacja jest wykonywana na początku wzrostu sadzonek przy użyciu 1 l/ha produktu Agriphage-CMM, a następnie, w miarę rozwoju rośliny, aplikacja jest wykonywana przy użyciu 2 l/ha produktu.

• Lecznicze: Podobnie jak w przypadku zastosowań szklarniowych, produkt można również stosować, gdy tylko pojawią się pierwsze objawy infekcji Clavibacter michiganensis.

Tabela podsumowująca zastosowania szklarniowe i polowe

Stan	Stawka	Częstotliwość
Szklarnia	± 1,2 l produktu rozcieńczonego w 50 l wody/ha	1 raz dziennie (zapobieganie wysiewom) Lub stosować w razie potrzeby (leczniczo)
Pole	± 1,4 l do 2,6 l produktu rozcieńczonego w 190 l wody/ha	1 do 3 razy w tygodniu

Koszt

Agriphage-CMM jest sprzedawany w cenie około 38 EUR za litr. Koszty stosowania Agriphage-CMM w rolnictwie wynoszą :

• ± 46 € / ha dla zabiegów szklarniowych.
• ± 54 € do 100 € / ha w przypadku zabiegów na polu.

Jak uzyskać produkt

Produkt jest dostępny bezpośrednio na oficjalnej stronie internetowejOmnilytics.

Wpływ na środowisko i zdrowie ludzi

Wpływ na środowisko

Jak dotąd żadne badanie nie było w stanie wykazać wpływu stosowania bakteriofagów na środowisko. Ponieważ fagi są delikatnymi organizmami i podlegają warunkom środowiskowym, szybko niszczeją po działaniu przeciwko bakteriom, ograniczając ich możliwy wpływ. Co więcej, zdolność fagów do niszczenia bakterii nie zależy od żadnych toksyn, więc nie wytwarzają one pozostałości, co ponownie ogranicza ich wpływ na bioróżnorodność i środowisko.

Wpływ na zdrowie ludzi

Żadne badanie nie było w stanie wykazać związku między obecnością fagów a zagrożeniami dla zdrowia ludzkiego. W rzeczywistości, jak wspomniano powyżej, fagi nie wykorzystują toksyn do niszczenia bakterii, więc jakikolwiek wpływ na zdrowie jest ograniczony. Jedyne środki ostrożności, jakie należy podjąć , to środki ostrożności podczas aplikacji dla rolnika, ponieważ produkt może powodować podrażnienie skóry lub oczu.

Zalety i ograniczenia

Zalety

• Niezwykle specyficzny.
• Brak wpływu na środowisko.
• Brak wpływu na zdrowie ludzi.
• Wysoka skuteczność.
• Może być stosowany z roztworami chemicznymi w celu przejścia z rolnictwa chemicznego na ekologiczne.

Wady

• Specyficzność: Ponieważ fagi są specyficzne, mogą być stosowane tylko w przypadku 1 rodzaju patogenu, więc do leczenia innych patogenów należy zakupić inne produkty.
• Kruchość: Fagi to delikatne organizmy, które są bardzo wrażliwe na warunki środowiskowe, takie jak promienie ultrafioletowe (UV), susza, zmiany temperatury, a nawet pozostałości środków chemicznych, które mogły być wcześniej stosowane na uprawach.
• Koszt: Stosowanie tej strategii zarządzania patogenami jest kosztowne w porównaniu z innymi rozwiązaniami chemicznymi.
• Czas: Codzienne stosowanie Agriphage-CMM w szklarniach jest czasochłonne

Inne źródła bakteriofagów

Fagi rozwijają się naturalnie w kompoście. Utrzymując wysoki poziom bioróżnorodności, jaki można znaleźć w tego typu środowisku, byliśmy w stanie obserwować rozwój tych organizmów (badania wykazały w szczególności obecność fagów T4, specyficznych dla patogennej bakterii Escherichia coli, ale jest prawdopodobne, że inne odmiany rozwijają się w ten sam sposób).

Cette page a été rédigée en partenariat avec Msc Boost

Plik:Boost logo.png

Odniesienie

• Bekircan Eski, D. , Eski, A. & Darcan, C. (2022). Przyszłość biokontroli chorób bakteryjnych pomidora za pośrednictwem fagów. Journal of Agricultural Biotechnology, 3 (1), 11-24.

• Nakayinga R, Makumi A, Tumuhaise V, Tinzaara W. Bakteriofagi Xanthomonas: przegląd ich biologii i zastosowań biokontroli w rolnictwie. BMC Microbiol. 2021 Oct 25;21(1):291. doi: 10.1186/s12866-021-02351-7. PMID: 34696726; PMCID: PMC8543423

• Gartemann KH, Kirchner O, Engemann J, Gräfen I, Eichenlaub R, Burger A. Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis: pierwsze kroki w zrozumieniu zjadliwości Gram-dodatniej bakterii fitopatogennej. J Biotechnol. 2003 Dec 19;106(2-3):179-91. doi: 10.1016/j.jbiotec.2003.07.011. PMID: 14651860

• Nandi M, Macdonald J, Liu P, Weselowski B, Yuan ZC. Clavibacter michiganensis ssp. michiganensis: rak bakteryjny pomidora, interakcje molekularne i zarządzanie chorobami. Mol Plant Pathol. 2018 Mar 12;19(8):2036-50. doi: 10.1111/mpp.12678. Epub przed drukiem. PMID: 29528201; PMCID: PMC6638088.

• Nakayinga, R., Makumi, A., Tumuhaise, V. et al. Xanthomonas bacteriophages: a review of their biology and biocontrol applications in agriculture. BMC Microbiol 21, 291 (2021). https://doi.org/10.1186/s12866-021-02351-7

• Wittmann J, Eichenlaub R, Dreiseikelmann B. Endolizyny bakteriofagów CMP1 i CN77 są specyficzne dla lizy szczepów Clavibacter michiganensis. Microbiology (Reading). 2010 Aug;156(Pt 8):2366-2373. doi: 10.1099/mic.0.037291-0. Epub 2010 May 6. PMID: 20447991.

• E3S Web Conf. Volume 265, 2021 Actual Problems of Ecology and Environmental Management (APEEM 2021) 04009 Environmental Management https://doi.org/10.1051/e3sconf/202126504009