Otpornost biljaka na Otpornost biljaka na šštetne tetne organizmeorganizme

VeVežžba ba Indukovana otpornost Indukovana otpornost

biljakabiljaka

Katarina GaKatarina GaššiiććPoljoprivredni fakultet, ZemunPoljoprivredni fakultet, Zemun

25.Decembar 200925.Decembar 2009.

OtpornostOtpornost biljaka biljaka

� Prirodna otpornost: činioci se nalaze u biljci pre ostvarene infekcije i nezavisni suod infekcije

� Indukovana otpornost: prouzrokuju je one supstance koje se formiraju u biljci i svoje dejstvo prema patogenu ispoljavaju nakon ostvarene infekcije

� Preimunitet

� Hipersenzitivnost

IndukovanaIndukovana (ste(steččena) otpornostena) otpornost

�Preimunitet – poseban vid nespecifičnog, stečenog imuniteta, koji se manifestuje u biljci prethodno tretiranoj bakterijom

� Prisustvo jednog mikroorganizma sprečava parazitnu aktivnost drugog�Pseudomonas syringae pv. tabaci�Pseudomonas fluorescens�Erwinia amylovora

Indukovana otpornostIndukovana otpornost� Indukovanaotpomost je otpomost biljaka koju one

stiču u toku rasta i razvića odnosno u toku ontogeneze

� Omogućava otpornost biljke prema širokom spektru patogena i parazita, uključujuči gljive, bakterije, viruse, nematode, parazitne cvetice...

� Mogu je izazvati:◦ Avirulentan patogen◦ Inkompatibilna rasa◦ Saprofitni mikroorganizmi◦ Hemijska jedinjenja: salicilna kiselina, ASM

Indukovana otpornost biljkeIndukovana otpornost biljke

5

- Razvoj bolesti; - Pojava karakterističnih simptoma;- Smanjenje prinosa; i/ili- Uginuće biljke

Osetljiva biljka(rr geni)

Otporna biljka(RR or Rr geni)

Virulentni mikroorganizam(AVR genes)

Lokalna reakcija biljke(nekroza)

Lokalna reakcija biljke

Indukovana otpornost

Virulentni mikroorganizam(AVR geni)

Virulentni mikroorganizam(VIR geni)

Virulentni mikroorganizam(VIR geni)

Reakcija biljne Reakcija biljne ććelijeelije

� Aktiviraju se biohemijske reakcije ćelije, sinteza novih jedinjenja◦ stvaranje aktivnih kiseoničnih radikala

◦ hipersenzitivna reakcija

◦ stvaranje odbrambenih proteina i metabolita

◦ izumiranje inficiranih ćelija� nekroza� strukturne promene ćelijskog zida (formiranje

tiloza, papila, sinteza fenola...) � akumulacija antimikrobnih jedinjenja kao što su

fitoaleksini (izoflavonoidi, terpeni, diterpeni)

� Dolazi do stvaranja sistemične rezistentnosti

6

Forme indukovane otpornostiForme indukovane otpornosti

�Sistemična indukovana otpornost (Systemic acquired resistance (SAR))

�Indukovana sistemična otpornost(Induced systemic resistane (ISR))

� razlikuju se prema elicitoru (pobuñivaču) koji ih izaziva i rakcijama koje se nakon toga stvaraju u biljci

SistemiSistemiččna indukovana otpornost(SAR)na indukovana otpornost(SAR)� Nespecifična sistemična otpornost biljke prema

širokom spektru patogena kod monokotiledonih i dikotiledonih biljaka (familije Cucurbitaceae, Solanaceae, Fabaceae, Gramineae)

� Može biti izazvana izlaganjem biljke • virulentnom, avirulentnom ili nepatogenom

mikroorganizmu • veštačkim putem:� salicilna kiselina� 2,6-dihloro-izonikotinska kiselina (INA)� acibenzolar-S-metil (ASM)

SistemiSistemiččna indukovana otpornostna indukovana otpornost

� Dolazi do sinteze PR proteina (Pathogenesis related) i salicilne kiseline u biljci

� Rezistentnost se manifestuje lokalno i sistemično

� SAR se ispoljava nakon 24 -48 h i može trajati mesecima

- Mlade biljke krastavca zaražene Colletotrichum lagenarium iPseudomonas fluorescens ispoljavaju otpornost prema najmanje13 bolesti izazvanih gljivama, bakterijama ili virusima

PR proteiniPR proteini� Sintetišu se kao odgovor na napad patogena ili stres ili

dejstvom hemijskih jedinjenja (salicilna kiselina, etilen, jasminska kiselina i dr.)

� Mogu biti kiseli ili bazni, lako rastvorljivi i visoko reaktiivni

� Poznatiji: PR1, hitinaza, lizozim, PR4, proteinaze, peroksidaza

� Značaj: antimikrobna aktivnost◦ Poremećaj u oslobañanju spora gljiva◦ Zadebljanje ćelijskog zida biljaka i formiranje papila◦ Narušavaju hitinom ojačane strukture ćelijskog zida◦ Lizozimi razaraju glukozamin i muraminsku kiselinu u ćelijskom zidu bakterije

Indukovana sistemiIndukovana sistemiččna otpornost na otpornost (ISR)(ISR)

� izazivaju je odreñene saprofitne bakterije koje koloniziraju korenov sistem biljaka i pospešuju njihov porast

� visoko specifična prema domaćinu �odreñeni PGPR sojevi mogu izazvati ISR samo u odreñenim

biljnim vrstama

� nije registrovana kod monokotiledonih biljaka� otpornost se stvara samo pri odreñenoj koncentraciji

bakterija �potrebno je minimum 105 bakterija/g korena Pseudomonas

fluorescens za izazivanje ISR

12

Indukovana sistemična otpornost (ISR)(ISR)

� ISR se ispoljava stvaranjem jasminske kiseline i etilena� P. fluorescens kolonizira Arabidopsis i stvara otpornost prema P. s. pv. tomato, Fusarium oxysporiumf. sp. raphani, P. parasitica

Nepatogene rizobakterije (PGPR)

Lokalna otpornost prema patogenu

Indukovana sistemična otpornost

PGPR (Plant growth promoting rhizobacteria) PGPR (Plant growth promoting rhizobacteria)

� Nalaze se u rizosferi biljaka i na korenu u kompeticijskom odnosu sa već prisutnim mikroorganizmima

�Bacillus pumilus SE34�Pseudomonas fluorescens 89B-61

� Pospešuju porast biljaka na direktan i indirektan način: � Fiksacija azota� Izlučivanje siderofora kojim biljka usvaja Fe� Rastvaranje minerala� Sinteza fitohormona (auksina, citokinina)� Sideroforama onemogućavaju korišćenje Fe od strane patogena� Proizvode antibiotike, enzime koji razgrañuju ćelijski zid gljiva i HCN koji

sprečava razvoj gljiva� Kompeticija sa patogenim mikroorganizmima za hranu i prostor

Siderofore (ISR)Siderofore (ISR)� Jedinjenja male molekulske mase koja izlučuju bakteije

ili gljive � Visok afinitet prema jonima Fe3+

� Vezuju jone Fe (III) i transportuju ga u ćelije� Onemugućavaju korišćenje Fe od strane patogenih

mikroorganizama i tako inhibiraju njihov razvoj

SAR vs. ISRSAR vs. ISR

16

Preparat Aktivna materija Ciljani patogen Usev

Actigard Benzotiadiazol RazličitiDuvan, paradajz, salata, spanać

Bion WG50 Benzotiadiazol RazličitiDuvan, paradajz, salata, spanać

Acibenzolar-S-methyl (ASM) Benzotiadiazol Različiti

Duvan, paradajz, salata, spanać

Blockade Sintetički proizvod Plamenjača Povrće

Actinovate Streptomyces lydicusZemljišni patogeni

Staklenici, rasadnici

AQ10 Biofungicide Ampelomyces quisqualis

PepelnicaVinova loza, jabuka, jagoda, paradajz

Aspire Candida oleophilaBotritis sp., Penicillium sp.

Citrusi, jabučasto voće

Serenade Bacillus subtilis Različiti Voće, povrće

YealdShield Bacillus pumilusPatogene gljive na korenu

Soja

MessengerErwinia amylovora, harpin protein

Različiti Povrće, ukrasne biljke

OxycomSintetička salicilna kiselina

Različiti Različite

Komercijalni preparati u SAD-u

Harpin (SAR)Harpin (SAR)� Protein koji sintetišu bakterije Erwinia amylovora,

Ralstonia solanacearum, Pseudomonas syringae

� Inicira stvaranje HR biljke uzrokujući gubitak elektrolita u ćelijama i njihov kolaps

� Aktivira odbrambene mehanizme ćelija

Za komercijalnu upotrebu:

� Geni koji kodiraju stvaranje harpina su klonirani u srodnom nepatogenom soju Escherichia coli K-12 transferom gena iz E. amylovora

ZnaZnaččaj:aj:

� Organska poljoprivreda� Integracija sa drugim sredstvima

zaštite bilja� Actigard (ASM) i bakteriofagi