Гемилея Вастатрикс - Hemileia vastatrix

Гемилея Вастатрикс
Хемилея Вастатрикс.jpg
Симптомы кофейной ржавчины, вызванной Гемилея Вастатрикс на листве
Научная классификация
Королевство:
Грибы
Тип:
Базидиомицеты
Учебный класс:
Пуччиниомицеты
Заказ:
Pucciniales
Род:
Hemileia
Разновидность:
Х. Вастатрикс
Биномиальное имя
Гемилея Вастатрикс
Синонимы

Вардия Вастатрикс Дж. Ф. Хеннен и М. М. Хеннен (2003)

Тяжелые симптомы листовой ржавчины

Гемилея Вастатрикс это грибок порядка Pucciniales (ранее также известный как Uredinales), вызывающий кофейная ржавчина, заболевание, разрушительное для восприимчивых кофейные плантации. Кофе служит обязательным хозяин кофейной ржавчины, то есть ржавчина должна иметь доступ и вступать в физический контакт с кофе (Кофе sp.), чтобы выжить. На данный момент лекарства нет, хотя фермам удалось уменьшить свое воздействие, пересадив зараженные фермы гибридами, которые обладают сильной генетической устойчивостью к ржавчине.[1]

Внешность

В мицелий с урединия выглядит желто-оранжевым и пудровым и появляется на нижней стороне листья в виде точек диаметром ~ 0,1 мм. Молодые поражения выглядят как хлоротичный или бледно-желтые пятна диаметром несколько миллиметров, причем более старые - несколько сантиметров в диаметре. Гифы булавовидные, с кончиками на многочисленных цветоножках, на которых расположены скопления урединиоспоры производятся.

Telia бледно-желтоватые, телиоспоры часто вырабатывается в урединиях; телиоспоры от более или менее сферической до лимонной формы, 26–40 × 20–30 мкм в диаметре, стенки гиалиновый до желтоватого цвета, гладкая, толщиной 1 мкм, утолщенная на вершине, цветоножка прозрачная.

Урединиоспоры более или менее почковидный, 26–40 × 18–28 мкм, с прозрачной или бледно-желтоватой стенкой, толщиной 1-2 мкм, сильно бородавчатой ​​на выпуклой стороне, гладкой на прямой или вогнутой стороне, бородавки часто длиннее (3–7 мкм) по краям спор .

Спермогония и эсия неизвестны.[требуется разъяснение ]

Жизненный цикл

Hemileia жизненный цикл начинается с прорастания уредоспор через зародышевые поры в спора. В основном он поражает листья и редко встречается на молодых стеблях и плодах. Аппрессория продуцируются, которые, в свою очередь, производят пузырьки, из которых попадают в субоматальная полость получается. В течение 24–48 часов заражение завершается. После успешного заражения листовая пластинка колонизируется, и спороношение происходит через устьица. Одно поражение дает 4–6 споровых культур за 3–5 месяцев, высвобождая 300–400 000 спор.

Хотя преобладающая гипотеза заключается в том, что Х. Вастатрикс является гетеросексуальный, завершая свой жизненный цикл на альтернативном растении-хозяине, которое еще не найдено, альтернативная гипотеза заключается в том, что Х. Вастатрикс фактически представляет собой рано расходящийся самовлюбленный ржавчина, в которой телиоспоры являются нефункциональными и рудиментарными, а цикл половой жизни завершается урединиоспорами. Скрытый мейоз и половое размножение (криптосексуальность ) был обнаружен внутри бесполых урединиоспор.[2] Это открытие может объяснить, почему новые физиологические расы возникали так часто и так быстро в Х. Вастатрикс.

Управление

Для контроля присутствия ржавчины кофейных листьев можно использовать несколько различных методов, включая методы культивирования и химические методы. Понимание того, что присутствие воды на листьях в большом количестве позволяет Hemileia westatrix инфицировать, может помочь решить, что можно сделать для предотвращения заражения. Такие методы культивирования, как обрезка веток назад, чтобы обеспечить лучшую циркуляцию воздуха и проникновение света, могут высушить влагу на листьях, препятствуя прорастанию урединиоспор и предотвращая благоприятные условия, в которых патоген должен успешно заразиться. Посадка кофейных деревьев широкими рядами и предотвращение роста сорняков также обеспечивает лучшую циркуляцию воздуха. Цель состоит в том, чтобы создать среду, не способствующую развитию патогена. Правильное количество внесения удобрений также может повлиять на восприимчивость хозяина.[3] Внесение удобрений азотом (N) и фосфором (P), как правило, снижает восприимчивость к ржавчине, но избыток калия (K) увеличивает восприимчивость. Есть компромисс между выращиванием кофейных деревьев в тени и прямым солнечным светом. Выращивание в тени уменьшает присутствие росы на листьях, но влага, которая присутствует на листьях, не испаряется так быстро. В качестве альтернативы, выращивание кофейных деревьев под прямыми солнечными лучами будет испарять росу быстрее, сокращая период времени, в течение которого патоген может заразить доступную влагу. Химические методы борьбы с ржавчиной кофейных листьев - еще один популярный вариант, но необходимо учитывать несколько факторов. При принятии решения о том, какой тип и частоту опрыскивания использовать, любое применение фунгицида следует рассматривать как долгосрочное вложение, с эффектом не только в текущем сезоне, но и в будущих сезонах.[3] Применение химикатов, таких как фунгицид на основе меди, может быть дорогостоящим и сопряжено с риском развития патогенами способов обхода фунгицида.

Экология

Гемилея Вастатрикс является облигатный паразит который живет в основном на растениях род Кофе, как сообщается, также на Гардения в Южной Африке.

Для развития ржавчины требуется подходящая температура (от 16 ° C до 28 ° C).[4] Высокогорные плантации обычно холоднее, поэтому инокулят не будет развиваться так же легко, как на плантациях, расположенных в более теплых регионах. Для завершения заражения необходимо наличие свободной воды. Потеря влаги после начала прорастания тормозит весь процесс заражения.

Споруляция больше всего зависит от температуры, влажности и сопротивления хозяина. Процесс колонизации не зависит от влажности листьев, но сильно зависит от температуры и устойчивости растений. Основное влияние температуры - определение продолжительности процесса колонизации (период инкубации ).

Гемилея Вастатрикс имеет два грибковых паразита, Verticillium haemiliae и Verticillium psalliotae.

Грибок бывает Восточноафриканский происхождения, но в настоящее время широко распространены в Африке, тропической Азии, Центральной и Южной Америке. Кофе происходит из высокогорных регионов Эфиопии, Судана и Кении, и считается, что возбудитель ржавчины произошел из тех же гор. Самые ранние сообщения о болезни относятся к 1860-м годам. Впервые о нем сообщил британский исследователь из регионов Кении вокруг озера Виктория в 1861 году, откуда он, как полагают, распространился в Азию и Америку.

Впервые ржавчина была обнаружена в основных регионах выращивания кофе на Шри-Ланке (тогда называвшейся Цейлоном) в 1867 году. Возбудитель грибка был впервые полностью описан английским микологом Майклом Джозефом Беркли и его сотрудником Кристофером Эдмундом Брумом после анализа образцов «кофейного дерева». болезнь листьев », собранная Джорджем Х.К. Туэйтс на Цейлоне. Беркли и Брум назвали гриб Гемилея Вастатрикс, "Hemileia"относится к полугладким характеристикам спор и"Вастатрикс«за разрушительный характер болезни.[5]

Точно неизвестно, как ржавчина попала на Цейлон из Эфиопии. В последующие годы болезнь была зарегистрирована в Индии в 1870 г., Суматре в 1876 г., Яве в 1878 г. и на Филиппинах в 1889 г. В течение 1913 г. она пересекла африканский континент от Кении до Конго, где была обнаружена в 1918 г. распространился на Западную Африку, Кот-д'Ивуар (1954 г.), Либерию (1955 г.), Нигерию (1962–63 гг.) и Анголу (1966 г.).

Уредоспоры распространяются на большие расстояния, в основном ветром, и могут оказаться за тысячи миль от места их образования. На короткие расстояния уредоспоры распространяются как ветром, так и дождевыми брызгами. Иногда было показано, что другие агенты, такие как животные, в основном насекомые и зараженное оборудование, участвуют в распространении.

Патогенез

Hemileia westatrix воздействует на растение, покрывая поверхность листьев и разрушая функции клеток, что приводит к снижению скорости фотосинтеза. Непрерывная колонизация патогена истощает ресурсы растений, необходимые для выживания, до тех пор, пока у растения не перестанет хватать энергии для роста или выживания.[6] Растения кофе, выведенные на устойчивость, добиваются успеха благодаря цитологическим и биохимическим механизмам устойчивости. Такие механизмы включают передачу сигналов к месту инфекции, чтобы остановить функцию клеток. Реакция деградации растительных клеток часто возникает после образования первого гаустория и приводит к быстрой гибели гиперчувствительных клеток. Поскольку Hemileia Wastatrix является облигатным паразитом, он больше не может выжить в окружении мертвых клеток. Это можно распознать по наличию потемневших клеток в определенных частях листа.[7]

Среда

Температура и влажность играют наибольшую роль в заражении кофейных растений. Влажности недостаточно для заражения. Для заражения уредиоспорами на листе должна быть вода; однако сухие уредиоспоры могут прожить до 6 недель без воды. Рассеивание происходит в основном ветром, дождем или их комбинацией. Передача на большие расстояния, вероятно, является результатом вмешательства человека, когда споры прилипают к одежде, инструментам или оборудованию. Распространение насекомыми маловероятно и поэтому незначительно.[8] Прорастание спор происходит только тогда, когда температура колеблется от 13 до 31 градуса Цельсия и достигает пика 21 градуса Цельсия; кроме того, образование аппрессория является самым высоким при 11 градусах Цельсия и имеет линейное снижение производительности до 32 градусов Цельсия, когда производство практически отсутствует.[9] Хотя температура и влажность являются ключевыми факторами заражения, распространения и колонизации, устойчивость растений также важна для определения того, выживет ли Hemileia Wastatrix.

История

Болезнь кофейная ржавчина (CLR) был впервые описан и назван Беркли и Брумом в ноябрьском 1869 г. Хроника садовников.[10]:171 Они использовали образцы, присланные из Шри-Ланка, где болезнь уже наносила огромный ущерб производительности. Многие кофейные хозяйства в Шри-Ланке были вынуждены свернуть свои культуры или переоборудовать свои культуры на альтернативы, не затронутые CLR, такие как чай.[10]:171–2 Плантаторы прозвали болезнь «Разрушительной Эмили».[11] и это повлияло на азиатское производство кофе более двадцати лет.[12] К 1890 году кофейная промышленность на Шри-Ланке была почти разрушена, хотя кофейные плантации все еще существуют в некоторых районах. Историки предполагают, что опустошенное производство кофе в Шри-Ланке является одной из причин, почему британцы стали предпочитать чай, поскольку Шри-Ланка перешла на производство чая из-за болезни.[13]

К 1920-м годам CLR был широко распространен в большей части Африки и Азии, а также Индонезия и Фиджи. Он достиг Бразилии в 1970 году, а оттуда быстро распространился со скоростью, позволившей к 1975 году заразить все кофейные районы страны.[10]:171–2 Из Бразилии болезнь распространилась на большинство районов выращивания кофе в Центральной и Южной Америке к 1981 году, а в 1983 году поразила Коста-Рику и Колумбию.

С 1990 года кофейная ржавчина стала эндемичной во всех основных странах-производителях кофе.[10]:171–2

Эпидемия кофейной ржавчины в 2012 году

В 2012 году в десяти странах Латинской Америки и Карибского бассейна наблюдался значительный рост кофейной ржавчины. Заболевание переросло в эпидемию, и в результате потери урожая привели к падению предложения, превысившему спрос. В результате цены на кофе выросли, хотя этому способствовали и другие факторы, такие как растущий спрос на бобы для гурманов в Китае, Бразилии и Индии.[14][15]

Причины эпидемии остаются неясными, но на экстренном саммите по ржавчине в Гватемале в апреле 2013 года был составлен длинный список недостатков. К ним относятся нехватка ресурсов для борьбы с ржавчиной, игнорирование ранних предупреждающих знаков, неэффективные методы нанесения фунгицидов, отсутствие обучения, плохая инфраструктура и противоречивые советы. В основном докладе на встрече «Давайте поговорим о Ройе» (Сальвадор, 4 ноября 2013 г.) д-р Питер Бейкер, старший научный сотрудник CAB International, поднял несколько ключевых моментов, касающихся эпидемии, включая пропорциональную нехватку инвестиций в исследования и разработки. в такой высокодоходной отрасли и отсутствии инвестиций в новые сорта в ключевых странах-производителях кофе, таких как Колумбия.[5]

Дальше

Кофейные культуры в Гватемала были разрушены кофейной ржавчиной, а в феврале 2013 года было объявлено чрезвычайное положение.[16][17]

CLR была проблемой в Мексика.[18]

Болезнь CLR - большая проблема на кофейных плантациях в Перу, объявленный правительством чрезвычайной санитарной ситуацией (Decreto Supremo N ° 082-2013-PCM).

В конце октября 2020 г. USDA ARS обнаружил ржавчину на Мауи. Сразу же Департамент сельского хозяйства Гавайев начали инспекции по всему штату, а не только на самом Мауи. Они обнаружили растения, которые, как они подозревают, также инфицированы. Хило на большой остров.[19][20]

Экономическое влияние

Кофейная ржавчина (CLR) оказывает прямое и косвенное экономическое влияние на производство кофе. Прямые воздействия включают снижение количества и качества урожая, производимого больным растением. Косвенные воздействия включают увеличение затрат на борьбу с болезнью и борьбу с ней. Методы борьбы с заболеванием и борьбы с ним включают применение фунгицидов и вырубку больных растений и замену их устойчивыми породами. Оба метода включают значительные затраты на рабочую силу и материалы, а в случае выращивания пней - снижение урожайности в течение многих лет (саженцы кофе не полностью продуктивны в течение трех-пяти лет после посадки).

Из-за сложности точного учета потерь, приписываемых CLR, существует немного записей, количественно определяющих потери урожая. Оценки потерь урожая варьируются в зависимости от страны и могут составлять от 15 до 80%. Мировые потери оцениваются в 15%.

Некоторые ранние данные с Цейлона, документирующие потери в конце 19 века, показывают, что производство кофе сократилось на 75%. Поскольку фермеры перешли с кофе на другие культуры, не затронутые CLR, площадь земель, используемых для выращивания кофе, сократилась на 80%, с 68 787 до 14 170 га.

В дополнение к упомянутым выше затратам, дополнительные затраты включают затраты на исследования и разработки по производству устойчивых сортов. Эти расходы обычно несут промышленность, местные и национальные правительства и международные агентства по оказанию помощи.[10]:174

Колумбии Национальная федерация производителей кофе (Fedecafe) создала исследовательскую лабораторию, специально предназначенную для поиска способов остановить болезнь, поскольку страна является ведущим экспортером Кофе арабика фасоль, которая особенно подвержена заболеванию.[13]

Рекомендации

  1. ^ «Кофейная ржавчина угрожает посевам в Латинской Америке; 150 лет назад она уничтожила империю». NPR.org. Получено 2018-10-16.
  2. ^ Карвалью ЧР, Фернандес Р.К., Карвалью Г.М., Баррето Р.В., Эванс ХК (2011). «Криптосексуальность и парадокс генетического разнообразия в кофейной ржавчине, Hemileia Wastatrix». PLOS ONE. 6 (11): e26387. Bibcode:2011PLoSO ... 626387C. Дои:10.1371 / journal.pone.0026387. ЧВК  3216932. PMID  22102860.
  3. ^ а б «Кофейная ржавчина». Кофейная ржавчина. Получено 2019-12-11.
  4. ^ Сборник болезней и вредителей кофе. Гайтан, Альваро Леон. Сент-Пол, Миннесота. 2015 г. ISBN  978-0-89054-472-3. OCLC  1060617649.CS1 maint: другие (связь)
  5. ^ а б "PlantVillage". Архивировано из оригинал 27 июня 2015 г.. Получено 30 августа 2016.
  6. ^ Фернандо (22.04.2019). «Как контролировать и предотвращать ржавчину на кофейных листьях». Идеальный ежедневный помол. Получено 2019-12-11.
  7. ^ Сильва, Мария ду Сеу; Варзеа, Виктор; Герра-Гимарайнш, Леонор; Азинхейра, Хелена Гил; Фернандес, Диана; Петито, Анн-Софи; Бертран, Бенуа; Лашермес, Филипп; Николь, Мишель (2006). «Устойчивость кофе к основным заболеваниям: листовой ржавчине и болезни кофейных ягод». Бразильский журнал физиологии растений. 18: 119–147. Дои:10.1590 / с1677-04202006000100010.
  8. ^ https://www.apsnet.org/edcenter/disandpath/fungalbasidio/pdlessons/Pages/CoffeeRust.aspx. Отсутствует или пусто | название = (помощь)
  9. ^ Bebber, Daniel P .; Кастильо, Анхела Дельгадо; Гурр, Сара Дж. (2016). «Моделирование риска появления ржавчины на кофейных листьях в Колумбии с использованием данных климатического реанализа». Философские труды Королевского общества B: биологические науки. 371 (1709): 20150458. Дои:10.1098 / rstb.2015.0458. ЧВК  5095537. PMID  28080984.
  10. ^ а б c d е Waller, J.M .; Больше, M .; Хиллокс, Р.Дж. (2007). Кофейные вредители, болезни и борьба с ними. КАБИ. ISBN  978-1845931292.
  11. ^ Уотсон, Майк (10 мая 2008 г.). «Почему Шри-Ланка - всеобщая чашка чая». Western Mail (Кардифф, Уэльс). Интернет-библиотека Questia. Получено 28 июля 2015.
  12. ^ Стейман, Шон. "Гемилея Вастатрикс". Coffee Research.org. Получено 25 апреля, 2009.
  13. ^ а б Пенарредонда, Хосе Луис. «Болезнь, которая может изменить то, как мы пьем кофе». Получено 2017-12-05.
  14. ^ Коллеве, Джулия (2011-04-21). «Ожидается, что цены на кофе вырастут из-за неурожая и растущего спроса». Хранитель. ISSN  0261-3077. Получено 2017-12-05.
  15. ^ «Повышение цен на кофе в 2011-2012 годах - цены на кофе - нехватка кофе из-за развивающихся рынков». Gourmetcoffeelovers.
  16. ^ «Чрезвычайная ситуация с кофейной ржавчиной в Гватемале губит урожай». Новости BBC. Получено 30 августа 2016.
  17. ^ Гватемала объявляет чрезвычайную ситуацию в сфере кофе 8 февраля 2013 г. BusinessWeek
  18. ^ Салиба, Фредерик (26 марта 2013 г.). «Кофейная ржавчина поражает фермеров в Мексике». Получено 30 августа 2016 - через The Guardian.
  19. ^ РУМИНСКИЙ, ЛОРА (30.10.2020). «Ржавчина кофейных листьев поражает остров Гавайи». Hawaii Tribune-Herald. Получено 2020-11-05.
  20. ^ «ДЕПАРТАМЕНТ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА: РЖАВЧИНА КОФЕЙНЫХ ЛИСТОВ ПОДТВЕРЖДЕНА НА МАУИ И ПРЕДНАЗНАЧЕНА ОБНАРУЖЕНА НА ОСТРОВЕ ГАВАЙ». Офис губернатора Дэвида Й. Иге. 2020-10-30. Получено 2020-11-05.

внешняя ссылка