Modul: Osnovi bakteriologije i

virologije

Diplomski studij, izborni modul

Virologija

Virus rije koja je kroz povijest mijenjala znaenje

u rimsko doba: svaka otrovna tvar

u 18. st.: otrov, neugodan miris znoja, iscjedak iz ira

u 19. st.: otrovne tvari povezane sa zarazama

(infekcijama), nevidljivi uzronici bolesti

u 20. st.: sve obinim mikroskopom nevidljive zarazne estice

Otkrie virusa: kraj 19. st., 1892. godine Ivanovski je prouavajui mozainu bolest duhana otkrio virus, kasnije opisan kao TMV (Tobaco Mozaic Virus), 1989. god.

Beijerinck je nezavisno doao do istih rezultata kao Ivanovski; contagium virum fluidum = tekui zarazni uzronik; Beijerinck je smatrao da je to proteinska molekula koja se razmnoava

Tobaco Mozaic Virus

Vanija otkria u povijesti virologije (Jureti 2002.)

1798. prvo cjepivo protiv velikih boginja E. Jenner

1885. cjepivo protiv bjesnoe L. Pasteur

1892. prvi virus (otkriven) D. J. Ivanovski

1902. virusna leukemija plua W. Ellermann

1915. otkriveni bakteriofagi F.W. Twout

1935. izoliran prvi puta virus W. M. Stanley

(TMV) u istom stanju

1937. ustanovljena nukleoproteinska F.C. Bowden

priroda virusa

1939. prvi puta promatrana estica G. A. Kauschb

virusa elektronskim mikroskopom (TMV) E. Pfankuch

E. Ruska

1940. otkriven replikativni ciklus M. Delbrck

bakteriofaga

1951. ribonukleinska kiselina je unutar R. Movkham

proteinskog omotaa

1995. iz RNA i proteina rekonstruirana je H. Fraenkel Courat

infekciozna estica TMV R. C. Williams

1956. dokazana je zaraznost same RNA H. Fraenkel-Conrat

A. Grier

G. Schramm

1970. naen onkogen u Rousovu virusu P. H. Deusberg

virusu sarkoma P. K. Vogt

1976. kopija onkogena retrovirusa D. Stehelin

naena u normalnoj stanici H. E. Varmus

J. M. Bishop

1983. Izoliran retrovirus ovjeka F. Barre-Simonssi

(HTZV-III, odnosno HIV) i sur.

- Virusi su obligatni (obvezni ili iskljuivi) paraziti

- Virusi nemaju vlastiti metabolizam, ali mogu prusmjeriti metabolizam domaina prema stvaranju novih virusnih estica

- Virusi su izrazito spcijalizirani patogeni

a) Parazitiraju u bakterijskim stanicama (bakteriofagi)

b) Parazitiraju u ivotinjskim stanicama (animalni virusi)

c) Parazitiraju u biljnim stanicama (biljni virusi)

d) Malobrojni se mogu umnoavati u kukcima

- Nemaju staninu grau

- Virusi su submikroskopskih veliina (izuzetak je virus velikih boginja kod ljudi vide se dobrim svjetlosnim mikroskopom)

- Veliina im se mjeri nm (1mm = 106 nm)

- Veina virusa sastoji se od nukleinske kiseline i proteina (bjelanevina)

- Sadre (za razliku od drugog ivog svijeta) samo jedan tip nukleinske kiseline; RNA ili DNA)

- Nukleinska kiselina ini genom (nasljedna tvar)

- Sredinja biologijska shema (dogma)

DNA transkripcija RNA translacija protein

DNA RNA protein

genetike informacije mogu tei od DNA (prepisivanje) na RNA ali i obratno od RNA prema DNA, a zatim se prevoenjem (translacija) prevode u protein

- Virusi nemaju enzime za stvaranje biokemijske energije

- Virusi se nereproduciraju poput staninih organizama

- Virusi nisu osjetljivi na antibiotike

Reprodukcija virusa

Definicija virusa (Frankel Cornat i sur. 1988.)

Virusi su zarazni uzronici (estice) koji sadre samo jedan tip nukleinske kiseline: RNA ili DNA; njihova je nukleinska kiselina umotana u proteinski omota izgraen od jednog ili nekoliko proteina; kod nekih virusa oko proteinskog omotaa dolazi sloeno graena ovojnica izgraena iz proteina, lipida i ugljikohidrata. Virusi su sposobni svoju nukleinsku kiselinu prenositi od jednog do drugog domaina; sposobni su nametnuti stanici domaina svoju genetiku informaciju, zbog ega se mogu koristiti enzimatskim ustrojem domaina za svoje razmnoavanje. Neki virusi mogu svoju nukleinsku kiselinu ugraditi na vie ili manje reverzibilan nain u DNA domaina te tako postati latentni ili perzistentni. Neki su od takvih virusa sposobni transformirati genom stanice domaina i ometati njezin kontrolni mehanizam rasta, te uzrokovati tumore.

dalton = masa gotovo jednaka masi atoma vodika

Imunogenost virusa

- Svaka strana bjelanevina ili polisaharid molekularne mase vee od 1000 daltona (posebno ako je mase vee od 10 000 daltona) unesena u tkivo ivotinja izaziva imuni odgovor

- Imuni odgovor moe biti:

a) stvaranje specifinih protutjela (humoralna imunost)

b) stvaranje limfatinih, imunokompetentnih stanica (stanina imunost)

- tvar (supstanca) koja izaziva imuni odgovor zove se imunogen

- ako imunogen specifino reagira s protutjelom koje je stvorio tada se zove antigen

- Bjelanevine koje izgrauju protutjela pripadaju globulinima (vie globulinskih proteina = imunoglobulin).

Oblik i graa virusnih estica

- virusi su esto okruglog oblika, a zapravo su poliedri (poliedrine ili izometrine grae)

- virusne estice mogu biti anizometrine ili produene, kratki tapii, dugake niti

- samo ona virusna estica koja se moe umnoavati, koja moe uzrokovati zarazu zove se virion

- proteinski omota ili kapsida sastoji se najee od istovrsnih proteinskih molekula

- kod sloenih virusa oko kapside nalazi se virusna ovojnica ili envelope, osim proteina sadri lipide i ugljikohidrate

1. Mehaniko prenoenje

- u prirodi nije esto; na biljkama nema esto rana (ozljeda) kroz koje bi virus bez posrednika mogao ui u stanicu

- virusi ne mogu samostalno penetrirati (ulaziti) u stanice, barem koliko je danas poznato, takoer virusi se ne mogu vezati na povrinu biljne stanice jer na opni nema receptora za koje bi se mogli vezati

- mehanikim doticanjem (na pr. uz pomo vjetra) zdravog i bolesnog lia krumpira moe se prenijeti X-virus krumpira (virus mozaika) ili na isti nain virus mozaika duhana (TMV)

- mehaniki kontakt korijena zdrave i zaraene biljke; kontakt korijena zdrave biljke i zaraenih biljnih ostataka

- esto pri agrotehnikim zahvatima: kontaminiranim rukama ili priborom (noevi, kare) ak i odjeom

Naini prenoenja virusa

2. Cijepljenje

- vrlo lagani naini prenoenja bez obzira je li zaraena plemka ili podloga, strogo gledajui ovo je antropogeno irenje jer je za cijepljenje odgovoran ovjek.

3. Zoohorno prenoenje (kukcima)

- najei organizmi (vektori) koji prenose viruse su kukci

- 94% (priblino) su Arthropoda ili lankonoci

- 6% (priblino) su nematode

- oko 99% svih Arthropoda ine insekti

- vie od 70% insekata pripadaju redu Homoptera ili jednokrilaca; tu pripadaju najvaniji vektori virusa Aphididae (lisne ui)

Lisne ui siu sok (najee iz lia zaraenih biljaka) i prenose viruse na tri naina:

1. perzistentno prenoenje:

Virusi koji se prenose perzistentno ili cirkulativno imaju sljedea obiljeja:

- to stjecanje virusa (sisanje staninog soka s virusima) due traje (na pr. 6-12 sati) mogunost prenoenja je vea

- insekt ne moe odmah nakon uzimanja virusa obaviti prijenos na zdrave biljke jer postoji latentni period (12 sati i due)

- nakon latentnog perioda insekt tijekom dueg vremena predstavlja izvor zaraze, a pojedini su to za cijelog ivota

- perzistentni virus ostaje u insektu u svim stadijima njegovog razvoja (trensstadijalni prijenos)

2. Neperzistentno prenoenje

Virusi koji se prenose neperzistentno su najei u prirodi i imaju veliko gospodarsko znaenje; karakteristike ovih virusa su:

- Virus ulazi u tijelo insekta za vrijeme hranjenja, vrijeme uzimanja virusa je kratko, od nekoliko sekundi do nekoliko minuta (faza stjecanja virusa)

- Virus se na zdravu biljku moe prenijeti odmah (faza inokulacije virusa)

- Insekt za kratko vrijeme (obino tijekom 4 sata) nakon naputanja zaraene biljke prestaje biti nosilac virusa

3. Semiperzistentno prenoenje Virusi ove skupine se nalaze izmeu perzistentnih i

neperzistentnih virusa.

Oni su neperzistentni jer ne cirkuliraju u svom vektoru, ali insekt-vektor zadrava sposobnost prenoenja virusa tijekom 3-4 dana.

Zajedniko semiperzistentnim i perzistentnim virusima je to to se nalaze u floemu biljke.

Neki virusi iz sve tri grupe mogu biti preneeni lisnim uima samo ako je biljka zaraena drugim, i to odreenim virusom. Taj drugi virus zove se virus pomaga. Na pr. za aukuba mozaik krumpira vektor je lisna u Myzus persicae, virusi pomagai mogu biti A ili Y virus krumpira, a nain prenoenja je neperzistentan.

Tab. Vaniji biljni virusi i nain prenoenja

Virus Vektor Prenoenje

Virus ute patuljavosti jema

Rapalosiphum padi i dr.

lisne ui perzistentno

Virus utog mozaika jema

Polymyxa graminis -

Virus rizomanije . repe

Polymyxa betae -

Virus nekrotine utice salate

Hyperomyzus lactucae perzistentno

Virus utice . repe Myzus persicae semiperzistentno

Virus sterilnosti zobi Javesella pellucida

(cvrak) perzistentno

Virus europske

prugavosti ita Javesella pellucida

(cvrak)

perzistentno

Virus Vektor Prenoenje

Virus mozaika soje Aphis fabae i dr. ui neperzistentan

Virus mozaika

cvjetae Myzus persicae neperzistentan

Virus mozaika

krastavca

vie vrsta lisnih ui neperzistentan

Virus mozaika lucerne Acyrthosiphon pisum neperzistentan

Virus tokastog venua rajice

Frankiniella fusca i dr.

(trips)

perzistentno

Virus uvijenosti lia krumpira

Myzus persicae perzistentno

Virus crtiavosti duhana

tripsi -

A virus krumpira Myzus persicae

Macrosiphum euphorbiae

neperzistentno

Virus ute krljavosti krumpira

Agallia constricta perzistentno

Viruse mogu prenositi takoer:

- cvrci (virus kovravosti vrha eerne repe, virus mozaik kukuruza)

- titasti moljci (neke vane bolesti bilja u tropskom i suptropskom podruju)

- kornjai (poznato je da Coleoptera mogu prenjeti vie od 40 razliitih virusa)

- nematode (rodovi Trichodorus i Paratrichodorus prenose

utavost lista duhana, Longidorus prenose virus prstenaste pjegavosti maline, Xiphinema prenosi viruse:

mozaik guarke, lepezavost lista vinove loze, prstenastu pjegavost duhana)

- neke gljive stanovnici tla (Olpidium brassicae prenosi

virus nekroze duhana, Polymyxa graminis virus

prugastog mozaika penice)

Sjeme je esto prenosilac virusa:

Sjemenom krastavca virus pjegavosti mozaika krastavca

rajice virus mozaika rajice

jema virus crtiavog mozaika jema

soje virus mozaika soje

lobode virus mozaika guarke

mijakinje virus mozaika krastavca

Virusi se mogu prenositi vegetativnim dijelovima biljaka koji

se koriste za propagaciju (lukovice, reznice, gomolji i

dr.) osobito kod ukrasnog bilja i voaka.

Vilina kosica je takoer vektor virusa, ali taj nain nema gospodarsku vanost.

Simptomi kod virusnih zaraza

1. Vanjski simptomi (vidljivi golim okom)

Mogu biti karkateristini za pojedine viruse i mogu sluiti za identifikaciju virusa

a) lokalni, u pravilu na mjestu ulaska virusa u tkivo (lokalne

lezije):

- klorotine lokalne lezije: promijena normalne zelene boje zbog manjeg broja kloroplasta ili gubitka klorofila

http://www.dias.kvl.dk/Plantvirology/esy

mptoms/symp-color.html

- nekrotine lokalne lezije: odumrle stanice najee razliitog intenziteta smee boje, esto su okruene klorotinom zonom

http://www.dias.kvl.dk/Plantvirology/esymptoms/symp-color.html

b) sistemini, u pravilu na mlaem liu, a nastaju zbog ope infekcije kada se virus od mjesta primarne infekcije (najee lia) proiri na manje vie itavu biljku

Beet yellow virus http://www.bayercropscience.co.uk/pestspotter_new.aspx

- sistemini simptomi promjene boje (kloroza):

gubitak zelene boje i pojava ute, crvene ili ljubiastocrvene boje. Javlja se kao prosvjetljavanje lisnih ila, mozaik, pjegavost, arenilo, utica, crtiavost, arenilo plodova, cvjetova, sjemena

http://www.dias.kvl.dk/Plantvirology/esymptoms/symp-color.html

http://www.biologie.uni-hamburg.de/b-

online/e35/symptome.htm

http://www.dias.kvl.dk/Plantvirology/esy

mptoms/symp-color.html

- Sistemini simptomi zbog histopatolokih promjena, uzrokovani su zbog poremeaja u djeljenju stanica, rastu stanica, zbog tvorbe novog tkiva, preobrazbe jedne vrste

tkiva u drugu, smrti stanica i dr.

Hiperplazija je uzrok enacija (izrasline na listu) i tumora;

odebljanja (mesnatosti) plojke, naboranost, lepezavost,

nitavost lia, zastoj u porastu.

Promjene u veliini stanica (hipertrofija, hipoplazija).

Preobrazba, najee parenhima u meristem je obrambeni mehanizam biljke, jer novonastali meristem (sekundarni

meristem) oko nekrotiziranog tkiva stvara pluto ime se sprjeava irenje virusa.

Nekroza (smrt stanica) ponekada nastupa takko brzo da je

onemogueno irenje virusa od mjesta infekcije (obrambena reakcija, hipersenzitivne biljke).

Virus mozaika duhana na rajici http://www.agroatlas.ru/en/content/diseases/Lycopersici/Lycopersici_Tobacco_mosaic_virus/

- Sistemini simptomi zbog patomorfolokih promjena, najuoljiviji su a posljedica su histopatololkih promjena: morfoloke promjene korijena, stabljika, lista, cvijeta, ploda.

Rizomanija

http://www.biobio.es/plagas/bacteriasyvirus/

rizomania.htm

Virus lepezavosti lista vinove loze

http://ucdnema.ucdavis.edu/imagemap/nemmap/Ent156html/

204NEM/PRGRAPE.htm

Virus lepezavosti lista vinove loze http://ucdnema.ucdavis.edu/imagemap/nemmap/Ent156html/204

NEM/PRGRAPE.htm

Virus uvijenosti lista krumpira

2. Unutarnji simptomi (ne vide se bez mikrsokopiranja)

- anatomske promjene vezane su za unutranju grau biljke i esto su znaajno povezane s histopatolokim promjenama (hiperplazija, neoplazme).

- virusne stanine inkluzije su nakupine virusnih estica (u citoplazmi ili jezgri) koje se razlikuju od ostalih staninih struktura. Oblik i sastav virusnih inkluzija jako varira,

neke su vrlo karakteristine pa slue za identifikaciju virusa.

Virusne infekcije i irenje virusa u biljci

- biljni virusi ne mogu biti adsorbirani na povrinu stanice domaina

- biljni virusi ulaze u stanice domaina kroz rane na stjenci epidermalnog stanija ili kroz ektodezme (sustav pora u celuloznoj grai stanine stijenke)

- od mjesta infekcije (lokalna infekcija) virusi se dalje ire putem plazmodezmi ili kroz provodni sustav biljke, kada

se proire po cjeloj biljci nastaje sistemina ili opa infekcija

- plazmodezmama se virusi ire od jedne do druge stanice

- provodnim sustavom se ire na vee udaljenosti

- u provodni sustav virusi ulaze zajedno s asimilatima

- kada dospije u neki biljni organ virus izlazi iz provodnih elemenata i ulazi u parenhim a zatim se dalje iri od stanice do stanice plazmodezmama

- izlaenje virusa iz provodnih elemenata i ulazak u meristem omoguuju posebni tzv. virusni transportni proteini

- brzina irenje virusa je raziita, na pr. virus mozaika duhana u nekim biljkama putuje do 8 cm na sat

Utjecaj vanjskih imbenika

1. Krajnja toka razrjeenja virusa

je najmanje razrjeenje infekcioznog soka kojim se moe mehaniki zaraziti pokusna biljka. Kree se 10-1-10-7

- Ovisi o: a) infekcioznosti virusa

b) koncetraciji virusa u soku

c) vrsta tekuine za razrjeivanje

d)vrsta biljke iz koje je uzet sok

e) vrsta biljke koja se inficira

f) nain inokulacije

2. Termalna toka inokulacije virusa

je najnia temperatura na kojoj virus gubi infekcioznost u soku i to tijekom 10 min.

Termalna toka inaktivacije ovisi o navedenim elementima. Kree se od 45-93 C, najee izmeu 55 i 70 C.

3. Postojanost in vitro

Je najdulje vrijeme u kojem virus u soku na sobnoj

temperaturi jo zadrava infekcioznost. Kree se od 12 do vie mjeseci.

Inaktivirati virusne estice mogu:

a) Fizikalni inaktivatori

- ultrazvune vibracije

- ionizirajue zraenje (X, , zrake, estice, protoni, deutroni)

- neionizirajue zraenje (UV zrake duine 254 nm)

b) Fizikalnokemijski inaktivatori

- zagrijavanje

- zamrzavanje, odmrzavanje, isuivanje

- pH

c) Kemijski i biokemijski inaktivatori

- organska otapala

- nitritna kiselina, formaldehid

- oksidirajua sredstva

- tanini enzimi (proteolitiki enzimi)

- antitjela (protutjela)

Ekologija i

epidemiologija

(Jureti, 2002.)

Mjere suzbijanja:

1. uklanjanje izvora zaraze:

- korovne biljke

- zaraene uzgajane biljke

- ostatci prethodnog usjeva

- plodored

- higijenske mjere u zatvorenim prostorima

- uporaba bezvirusnog sjemena i sadnog materijala

2. Suzbijanje vektora

- kemijsko

- fiziko

- bioloko

3. Uzgoj otpornih kultivara

Taksonomija/klasifikacija biljnih virusa

Od 1993. Meunarodni komitet za taksonomiju virusa prihvatio je novu klasifikaciju biljnih virusa. Oni su

svrstani u redove (order) sufiks je virales, porodice (familia), sufiks je viridae i rodove, sufiks je virus.

U bilnoj virologiji je za sada jedan red (Mononegavirales) s

dvije porodice (Rhabdoviridae i Bunyaviridae). Druge

porodice (ima ih ustanovljenih 10) su izvan redova.

Za sada svi rodovi nisu svrstani u porodice. Izvan porodica

su 22 roda.

Virusi se dijele na RNK i DNK viruse (jedno ili dvospiralne,

+ i nukleinska kiselina oblika estica).

Pregled navanijih rodova virusa (Agrios, 1997., Jureti, 2002.)

RNK (jednospiralna, poz. RNK)

1. tapiaste estice oko 32 virusa

Rod: Tobakovirus (virus mozaika duhana, TMV)

Furovirus (virus nekrotinog uenja ila . repe, ---)

Hodeivirus (virus prugastog mozaika jema, BSMV)

2. Konaste estice oko 280 virusa

Rod: Potexvirus (virus mozaika krumpira, X-virus, PVX)

Potyvirus (virus crtiavosti krumpira, y- virus, PVY)

(virus mozaine krljavosti kukuruza, MDMV)

(virus arke ljive, Plum Pox virus)

(virus mozaika eerne repe, BMV)

(virus crtiavog mozaika penice, WSMV)

(virus mozaika soje, SMV)

Closterovirus (virus utice eerne repe, BYV)

3. izometrine estice oko 165 virusa

Rod: Tambusvirus (virus grmolike krljavosti rajice, TBSV)

Nekrovirus (virus nekroze duhana, TNV)

Luteovirus (virus ute patuljavosti jema, BYDV)

(virus uvijenosti lia krumpira, PLPL)

Comovirus (virus arenila crvene djeteline, RcMV)

Nepovirus (virus prstenaste pjegavosti duhana, TRsV)

(virus infektivne degeneracije vinove loze:

lepezavost lista, GFLV, uvijenost lista, GFLV)

Cucumovirus (virus mozaika krastavca, CMV)

Alfamovirus (virus mozaika lucerne AMV)

RNK (jednospiralna, neg. RNK) Rod:Nucleorhabdovirus (virus ite krljavosti krumpira,

PYDV)

DNK virusi (jednospiralna, standardna DNK) porodica: Genuiniviridae (neimenovani rod)

I podskupina vektori su cvrci (virus crtiavosti kukuruza, MSV), domaini monokotiledone vrste

II podskupina virus kovravosti vrha eerne repe, BCTV ne prenosi se cvrcima

virus uvijenosti lia rajice (TLRV) domaini su dikotiledone vrste

III podskupina vektori su bijele ui (Bemisia sp. ne iskljuivo) viruskovravosti lista duhana -TLCV

Bakteriologija

- do danas je opisano oko 300 vrsta fitopatogenih

bakterija izoliranih s vie od 1000 billjnih vrsta (prirodni domaini)

- umjetnim infekcijama zaraeno je daleko vie biljaka (nisu prirodni domaini)

- iako su kao uzronici bolesti (moda) manje znaajne niti do danas nije potpuno rijeeno njihovo suzbijanje

- neke fitopatogene bakterije uzrokuju znaajne gubitke (Erwinia amylovora, Pseudomonas syringae pv. tabaci,

Xanthomonas campestris pv. vesicatoria, Clavibacter

michiganense pv. sepedonicum, Clavibacter

michiganensis subsp. michiganensis i dr.)

- 1877. god. Burill je prvi utvrdio bakteriku kao uzronika bolesti: Erwinia amylovora (bakterijska plamenjaa jabuka i kruaka)

- U prouavanju biljnih bakterija veliki znaaj imaju radovi Erwina Smitha (1854.-1927.) kasnije i drugi Elliott,

Dowson, Gorlenka, Izrailjskij

- Povijesni razvoj biljne bakteriologije moe se podijeliti u pet faza (Tei, 1962. cit. Arsenijevi 1988.):

1. 1882.-1901. god. postavljene su znanstvene osnove

prouavanja fitopatogenih bakterija. Smith, koji se smatra utemeljiteljem fitobakteriologije, je opisao

nekoliko fitopatogenih bakterija i razradio metode

prouavanja.

2. 1901.-1921. god., znaajan broj istraivanja o bakterijama kao uzronicima bolesti biljaka. Posebno su znaajna djela Stitha Bacteria in relation to plant diseases i An introduction to bacterial diseases of plants.

3. 1921.-1942. god., prouava se povezanost bakterija s drugim bakterijama i njihovom mjestu u sistematici

mikroorganizama

4. 1942.-1962. god., istraivanja koja su omoguila spoznaje o porijeklu i karakteristikama fitopatogenih

bakterija i zajednikoj klasifikaciji s drugim bakterijama

5. 1962.-1980. god., prouavaju se suodnosi izmeu parazita i domaina, fizioloki i biokemijski procesi u bolesnim biljkama kao i u fitopatogenim bakterijama,

otkrivene su hipersenzitivne redukcije i dr.

Nakon 1980. god. Zapoinje novo (esta faza?) razdoblje: istrauju se nove bakterijske bolesti i njihovi uzronici, usvaja se nova nomenklatura, sistematika, uvodi se

patovar - pv. (patogeni varijetet) kao novi takson, nove

metode i tehnike laboratorijskog rada i td.

Evolucija fitopatogenih bakterija

- prve fitopatogene bakterije bile su saprofiti

- vode porijeklo od:

a) zemljine i rizosferne mikropopulacije

b) epifitne mikropopulacije nadzemnih (zelenih) dijelova

biljaka i sjemena

- nemaju jednog zajednikog pretka

- prijelaz od saprofitizma u parazitizam je vrlo dugi

evolucijski proces, smatra se da je tekao kroz nekoliko

razvojnih faza: autotrofne bakterije saprofiti

simbionti paraziti

- u tijeku evolucije od saprofita do parazita bile su nune neke kvalitativne promjene koje se odnose na nain koritenja hrane, osobito je vana promjena u enzimatskom sastavu saprofitnih bakterija

- bilo je i drugih procesa kao na pr. mutacije, hibridizacije

Karakteristike fitopatogenih bakterija

- fitopatogene bakterije (phyton=biljke, pathos=bolest,

genein= izazivati, raati) uzrokuju u biljnom tkivu patoloke promjene koje se manifestiraju simptomima

- fitopatogene bakterije su jednostanini, heterotrofni mikroorganizmi

- vide se pod obinim svjetlosnim mikroskopom, pod elektronskim mikroskopom vidljiva je fina struktura

bakterijske stanice kao i broj i lokacije flagela

- sve fitopatogene bakterije su tapiaste (osim Streptomyces koje su nitaste (konaste)), mogu biti bez flagela (atrihe), s jednom flagelom (monotrihe), s vie flagela na jednom polu (lofotrihe), s vie flagela na oba pola (amfitrihe), oko cijele stanice (peritrihe)

- flagele omoguuju kretanje bakterija

http://ncse.com/creationism/analysis/molecular-machines

monotrihe

lofotrihe

amfitrihe

peritrihe

- razmnoavanje bakterija je nespolno, obinom diobom, od jedne stanice nastaju dvije nove, smatra se da

tijekom 24 sata od jedne stanice nastaje 17 milijuna

novih bakterija

- krajem 40-tih godina 20. stoljea elektronskim mikroskopom utvreno je spolno razmnoavanje kod vrste Escherihia coli i Agrobacterium tumefaciens,

spolno razmnoavanje je iznimno rijetko

- veliina fitopatogenih bakterija: 0,5-4,5 x 0,3-0,6 m

- veina, oko 90%, fitopatogenih bakterija su Gram- negativne, a samo oko 10% Gram-pozitivne

- fitopatogene bakterije su asporogene

- bakterijska stanica sastoji se od citoplazme i nukleusa

(jezgre) te inkluzija (vjerojatno rezervne tvari kao lipidi i

zrnca kroba) sadraj stanice okruene je citoplazmatinom i zatim vrstom staninom opnom

- veliki broj bakterija okruen je sluzastim ovojem ili kapsulom koji titi bakterije od nepovoljnih vanjskih utjecaja, kapsula je znaajna i pri serolokim analizama

- enzimi fitopatogenih bakterija su vrlo znaajni jer omoguuju razgradnju organskih tvari (uzimanje hrane)

- ishrana se obavlja apsorpcijom odnosno osmozom kroz polupropusnu citoplazmatinu opnu

Specijalizacija fitopatogenih bakterija

- s obzirom na krug domaina fitopatogene bakterije dijele se na: monofagne parazitiraju jednu biljnu vrstu ili vrste

jednog roda, polifagne, parazitiraju veliki (vrlo veliki) broj

biljnih vrsta iz botaniki udaljenih porodica i redova.

- monofag most ili polifag most je nastala tijekom evolucije

pojednih bakterija

- jedna polifagna vrsta bakterije koja je morfoloki i biokemijski jedna cjelina i koja parazitira veliki broj biljnih

vrsta (na pr. Pseudomonas syringae ili P. solanacearum

ili Erwinia carotovora) nije jedinstvena u fitopatogenoj

aktivnosti. Oito postoje nie taksonomske jedinice kao: varijeteti, rase, patotipovi i sl.

- nomenklatura u fitobakteriologiji je sloenija i esto neusaglaena u odnosu na mikologiju

- f. sp. (forma specialis) znai nejednaku patogenost koju bakterija ima prema biljnoj vrsti i podudara se s

varijetet, to je esta taksonomsk ajedinica kod fitopatogenih bakterija

- uvoenjem patogeni varijetet patovar, pv. (Dye i sur 1980.) bakterije s istim ili slinim morfolokim, kulturalnim i biokemijskim karkateristikama ali s

razliitom patogenosti prema razliitim domainima oznaavaju se kao pv. Najee nazivi vrsta fitopatogenih bakterija svode se na patogeni varijetet.

- fizioloke rase (paototipovi) i sojevi jo su nedovoljno razjanjeni

- seroloke grupe ili seroloki tipovi (serotype) oznaavaju nejednaku antigenu strukturu

- tipovi bakterijskih kolonija (colony type) oznaavaju razlike i u morfolokom pogledu (boja, konzinstencija) uz razlike u patogenosti

Sistematika (Agrios, 1997.)

Carstvo: Prokarioti, Bakterije

Odjel: Gram-negativne bakterije

Porodica: Enterobacteriaceae

Rod: Erwinia (bakterijska plamenjaa jabuka i kruaka, Stewart-ovo venue kukuruza, vlana trule povra)

Porodica: Pseudomonadaceae

Rod: Pseudomonas (brojne lisne pjegavsti, palei, venue, vlana trule, tumori)

http://ohioline.osu.edu/b895/b895_17.html

Rod: Ralstonia (venue biljaka porodice Solanaceae)

agroatlas.ru

courtesy of Clemson University, USDA Cooperative Extension Slide Series,

Bugwood.org

Rod: Xanthomonas (lisne pjegavosti, pjegavost plodova,

pale, venue)

Porodica: Rizobiaceae

Rod: Agrobacterium (tumori na korijenu i vratu korijena)

Prepared by M. Bess Dicklow, UMass Extension,

Fernald Hall, University of Massachusetts

http://www.rense.com/general82

/scideb.htm

Odjel: Gram-pozitivne bakterije

Rod: Clavibacter (venue lucerne, krumpira, rajice)

Rod: Curtobacterium (venue graha i drugih biljaka)

Rod: Streptomyces (krastavost gomolja krumpira)

http://microplantas.wordpress.com/2009/02/16/curtobacterium-

flaccumfaciens-pv-flaccumfaciens/judias/

Curtobacterium flaccumfaciens Streptomyces scabies

Izvori zaraze

1. Sjeme i sadni materijal (zaraza nastaje tijekom vegetacije)

a) unutarnje zaraze

- Xanthomonas campestris pv. translucens:penica pljevice sjeme

- Clavibacter michiganensis pv. michiganensis:

provodni sustav biljke - sjeme

- Erwinia carotovora pv. atroseptica: stoloni gomolji krumpira

b) Povrina sjemena i sadnog materijala

- zaraza nastaje prilikom ubiranja plodova ili sakupljanja

sjemena

c) prjevoz sjemena i sadnog materijala

- bakterije ovim putem mogu biti preneene na velike udaljenosti

2. Biljni ostatci

- dospjevaju na povrinu tla ili budu uneeni u tlo

- vitalnost bakterija u tlu ovisi o antagonistinoj mikropopulaciji, temperaturi, vlazi, brzini razlaganja

biljnih ostataka i dr.

3. Odravanje u kukcima (kukci kao izvor zaraze)

- Erwinia stewarti prezimljuje u probavnom sustavu buhaa (Chaetocnema pulicaria)

- Psudomonas syringae pv. savastanoi prezimljuje u

maslininoj muhi (Dacus oleae)

- Erwinia carotovora pv. carotovora prezimljuje u kupusnoj

i lukovoj muhi (Hylemya brassicae, H. antiqua)

Putevi irenja fitopatogenih bakterija

Vektori (prenosioci) fitopatogenih bakterija najee su:

1. Ljudi proizvoai uzgajivai kultiviranog bilja:

uporabom zaraenog sjemena i sadnog materijala, prilikom cjepljenja ire bakterije i navelike udaljenosti

2. irenje razliitim kukcima:

u prirodi kukci esto pomau irenju bakterija, npr. pele, muhe, ose. Prenoenje je mehaniko. U nekim sliajevima bakterije se mogu odrati i u kukcima (E. stewarti buha). Neke bakterijske bolesti povezuju se s nematodama, puevima golaima pa ak i pticama (E. amylovora vorci)

3. prenoenje kinim kapima:

- Kapljice bakterijskog eksudata se rasprskavaju na vee ili manje udaljenosti, eksudat moe biti i ispran s povrine biljke. Ovaj nain irenja karakteristina je za uzronike lisnih pjegavosti. Voda za zaljevanje, osobito u

povrarstvu, takoer je put za irenje bakterija.

4. Prenoenje zranim strujama ili vjetrom

- u irenju fitopatogenih bakterija su malo znaajni

Ulazna mjesta u biljni organizam

1. Prirodni otvori

- pui (naroito uzronici pjegavosti lia kao Pseudomanas syringae pv. tabaci, Clavibacter

michiganensis pv. michiganensis

- hidatode (Xanthomonas campestris)

- lenticele (na organima koji su prirodno prekriveni plutom

npr. Agrobacterium tumefaciens)

- nekutinizirani organi (kroz nektarske ljezde npr. Erwinia amylovora)

2. Mehanike ozljede

- nastale bilo kojim biotskim ili abiotskim imbenikom

Nakon infekcije bakterije se dalje ire meustaninim prostorima (intercelularno) zahvaajui uglavnom parenhimslo stanije.

Rjee bakterije ulaze u provodni sustav (traheje) kada se ire na vee udaljensti i izazivaju traheobakterioze.

Inkubacija ovisi o vrsti bakterije, temperaturi, vlanosti, ishrani, svjetlu i dr. i moe trajti od nekolko dana do vie mjeseci.

Erwinia amylovora 2 dana

Pseudomaonas solancerarum 4-6 dana

Clavibacter michiganensis pv. insidiosum 3-4 mj.

Utjecaj okolinskih imbenika

Okolinski imbenici jednako i istovremeno djeluju i na fitopatogene bakterije i na njihove domaine.

Gotovo nikada ne djeluje samo jedan okolinski imbenik; njihov utjecaj je udruen (sinergija) s drugim imbenicima.

1. Temperatura

- za veinu fitopatogenih bakterija je:

- optimalna temp. 20-25C

- minimalna temp. 0-2C

- maksimalna temp. 35-37C

- letalna 45-47C

Pseudomonas solanacerum: opt. 35-37C, min. 10C, max. 40C

X. c. pv. malvacearum 30C 10C 40C

2. Vlanost

- Veina fitopatogenih bakterija razvija se pri visokoj vlazi. Infekcije gotovo uope nema bez kapi vode. Bez vlage bakterije brzo gube vitalnost pa se zbog toga otpornost biljaka povezuje s

niskom RVZ.

3. Zrana strujanja

- raznose bolesne dijelove biljaka na relativno velike udaljenosti

- raznose bakterijski eksudat u kinim kapima na susjedne zdrave biljke

- pomau ulazak bakterija kroz pui u biljku (zrane struje pokreu lie lie se povija - kine kapi s bakterijskim eksudatom dolaze do pui uvlaenje bakterija u pu)

- vjetar moe sniziti temperaturu zraka i time pospjeiti neke infekcije

- vjetar moe ozljediti biljke i time se otvar put za infekcije

4. Svjetlo

- Velika veina bakterija osjetljiva je na direktnu sunevu svjetlost. Neto su malo otpornije one vrste bakterija koje imaju ute kolonije (karotenoidi) kao npr. Vrste roda Xanthomonas.

Simptomi bakterioza

1. Pjegavost i nekroza

- pjegavost je najei simptom bakterioza, razvija se na svim nadzemnim dijelovima i tipina je za lokalne infekcije.

- pjege su u poetku svjetlije boje (rjee tamnozelene) i vlanog izgleda (eksudat), kasnije nastupa nekroza pa pjege postaju svjetlije ili tamnije smee, ponekada su crvene ili crne

- oblik varira od okruglog do poligonalnog

- ponekada nekrotizirano tkivo ispada, a ponekada se lomi

- na plodovima pjege mogu izgledati kao kraste

Pseudomonas syringae pv. aptata Pseudomonas syringae pv. lachrymans

Pseudomonas syringae pv. tabaci http://www.ces.ncsu.edu/depts/pp/notes/Vegetable/vdin018/img_pepf.htm

Xanthomonas campestris pv. vesicatoria

2. Plamenjaa

- na mladim organima biljke (lie, izboji, cvjetni pupovi) zbog brze i nagle nekroze javlja se venue i propadanje, tkivo je uglavnom crne boje i vlano (eksudat)

Erwinia amylovora

3. rak-rane

- obino se javljaju na kori izboja, grana ili stabla

- prvo se vide udubljenja u kori, a zatim se nekrotini procesi mogu proiriti u drvenasti dio, tkivo puca, otvaraju se rane i esto se pojavljuju kapljice smole

Erwinia amylovora

4. Vlana trule

- pektinolitikim enzimima neke bakterije razlau sredinju lamelu biljnih stanica zbog ega se gubi kontinuitet obino u parenhimu

- daljnje razlaganje nastavljaju saprofitne bakterije pa tkivo

postaje poput kae

http://www.agroatlas.ru/en/content/diseases/Solani/Solani_Erwinia_c

arotovora_subsp_atroseptica/

http://www.omafra.gov.on.ca/IPM/english/peppers/disea

ses-and-disorders/bacterial-soft-rot.html

Erwinia carotovora pv. atroseptica

Erwinia carotovora pv. carotovora

5. Venue

- Uzrokuju bakterijekoje naseljavaju provodni sustav biljaka,

bakterije mehaniki onemoguuju normalno usvajanje i transport vode kroz biljku. Nastaju tile (tvorevine tipa smole)

koje zaepe provodni sustav. U nekim sluajevima u bolesnom tkivu nastaje neka vrsta toksina koji takoer uzrokuju venue.

Clavibacter michiganensis pv. michiganensis

6. Tumori

- bakterije mogu izazvati ubrzanu diobu stanica

(hiperplazija) biljke domaina zbog ega nastaje tumor ili rak.

- unutranjost tumora moe biti kompaktna kao kod A. tumefaciens ili je unutranjost tumora manje-vie uplja kao kod P. syringae pv. savastanoi

http://biomesfourth09.wikispaces.com/Tropical+Rainforest+Facts http://www.inra.fr/hyp3/pathogene/6pssysa.htm

Pseudomonas syringae pv. savastanoi Agrobacterium tumefaciens

Mjere suzbijanja

1. Preventivne mjere

- kontrola pri uvozu biljaka i biljnog matrijala

2. Agrotehnike mjere

- otporni kultivari

- zdravo sjeme i sadni materijal

- plodored (u tlu bakterije ive relativno kratko, ali ima iznimaka, A. tumefaciens plodored 3-4 god., X. campestris plodored 3-5 god.)

- pravilna gnojidba

- zaoravanje i spaljivanje zaraenih ostataka

- suzbijanje vektora bakterija

- suzbijanje korova

3. Mehanike mjere

- unitavanje bolesnih biljaka ili bolesnih djelova

- unitavanje jako osjetljivih biljaka kao izvora zaraze (Crategus (glog) jako osjetljiv na E. amylovora)

4. Fizike mjere

- dezinfekcija tla vodenom parom

- potapanje sjemena u toplu vodu (X. campestris pv.

campestris 20 min 50C, X. campestris pv. carotae 10 min 54C)

5. Kemijske mjere

- vrlo ograniene mogunosti primjene fungicida: dezinfekcija tla, dezinfekcija sjemena i sadnog materijala