Skuteczna ochrona przed patogenami

Dla plantatora kwestia produkcji dużego plonu wysokiej jakości jest najważniejsza. Niezbędnym elementem do osiągnięcia celu jest prowadzenie skutecznej ochrony przed patogenami. Tę w przypadku sadzeniaków rozpoczyna się jeszcze w przechowalni, kiedy zabezpiecza się materiał przed porażeniem przez grzyby, np. Rhizoctonia solani.

Karolina Felczak-Konarska/Instytut Agronomiczny Fertico

Nieustający rozwój produkcji i związane z nim coraz intensywniejsze i bardziej znaczące zmiany klimatu mają wpływ na wzrost obecności i presji patogenów na każdym etapie uprawy. Sprawia to, że producenci płodów rolnych w tym procesie więcej uwagi poświęcają poprawnej diagnostyce i skutecznemu zwalczaniu patogenów.

Tradycyjna ochrona 
plantacji przed patogenami

Objawy wywoływane przez patogeny roślinne bywają niejednoznaczne i bardzo trudne w identyfikacji. Stosowane dotychczas tradycyjne metody oceny stanu upraw oraz planowanie schematu ochrony roślin opierają się głównie na wizualnej identyfikacji symptomów i prognozowaniu możliwości wystąpienia choroby. Te sposoby są obarczone wysokim ryzykiem wystąpienia błędu, a to może skutkować zastosowaniem niewłaściwego planu i źle dobranych środków ochrony roślin. Pociąga to za sobą bardzo duże konsekwencje, które mogą ekonomicznie odbić się na gospodarstwie. A zatem tradycyjne metody diagnostyki w kontekście zmieniającego się klimatu, zbliżonych wizualnych objawów poszczególnych patogenów i narastającej presji nowych gatunków na plantacjach nie są już wystarczające do podejmowania trafnych decyzji dotyczących terminów i celów zabiegów.

Nowoczesna diagnostyka patogenów roślin

Wobec powyższego w produkcji roślinnej, a także w doradztwie, należy poszukiwać i wprowadzać innowacyjne metody diagnostyki patogenów, które wyróżniają się skutecznością, szybkością, wiarygodnością i precyzją. Takie właśnie zalety cechują metody diagnostyki molekularnej.

Diagnostyka molekularna opiera się na badaniach z wykorzystaniem różnych wariacji łańcuchowej reakcji polimerazy (PCR). PCR skupia się na wykrywaniu materiału genetycznego organizmów, umożliwiając jego detekcję lub identyfikację. Stosując reakcję PCR, można dokonywać diagnozy chorób przed pojawieniem się jej widocznych objawów na plantacji. Diagnostyka molekularna, stosowana w laboratorium Instytutu Agronomicznego Fertico, stanowi rodzaj narzędzi diagnostycznych, wykorzystujących techniki molekularne. Umożliwiają one badanie oraz wykrywanie organizmów żywych na poziomie molekularnym na podstawie poddanych analizie cząsteczek budujących organizm, zwłaszcza kwasów nukleinowych i białek. Przede wszystkim ten rodzaj diagnostyki jest wykorzystywany podczas identyfikacji zagrożeń, kiedy nie można jeszcze zaobserwować objawów na roślinie – jest on najbardziej precyzyjny i wiarygodny właśnie w przypadku porażenia utajonego (latentnego).

Diagnostyka molekularna – poznaj cechy i korzyści

Diagnostyka molekularna ma kilka kluczowych cech decydujących o korzyściach płynących z jej wykorzystywania w uprawach polowych.

• Bardzo wysoka czułość. Testy molekularne pozwalają wykryć nawet od jednej cząsteczki DNA patogenu w badanej próbce (DNA człowieka znajduje się w jądrze, którego średnica wynosi około 0,00001 metra, a DNA drobnoustrojów jest setki razy mniejsze!). Tak wysoka czułość umożliwia detekcję mikroorganizmów chorobotwórczych jeszcze w fazie bezobjawowej, kiedy choroba nie wywołała symptomów – widocznych uszkodzeń tkanki roślinnej. Przy odpowiednio szybkim podjęciu działań prewencyjnych diagnostyka molekularna daje możliwość znacznego ograniczenia szkód powstałych w wyniku infekcji. Co więcej, dzięki wykryciu choroby w fazie niezaawansowanej ilość środków ochrony roślin wymaganych do jej zwalczenia jest znacznie mniejsza w porównaniu do fazy objawowej. Pozwala to ograniczyć koszty, a także chronić środowisko.
• Możliwość wykonywania testów na każdym etapie produkcyjnym. Ilość próbki potrzebna do przeprowadzenia diagnostyki molekularnej jest bardzo niewielka. Na wynik badań nie wpływa ani stan, ani etap rozwoju rośliny. Umożliwia to prowadzenie działań diagnostycznych począwszy od momentu zakupienia sadzonek i założenia plantacji, a skończywszy na badaniu zbieranych plonów przeznaczonych do przechowania.
• Specyficzność testów. Wiele patogenów roślinnych wywołuje bardzo podobne objawy, często niemożliwe do odróżnienia podczas oględzin wizualnych. Testy molekularne pozwalają na rozróżnienie blisko spokrewnionych gatunków patogenów. Dzięki temu możliwe jest zastosowanie „terapii celowanej” poprzez dobór odpowiedniej metody przeciw konkretnemu, zidentyfikowanemu patogenowi, co znacznie zwiększa prawdopodobieństwo powodzenia terapii.
• Szybkość diagnozy. Testy molekularne, wykorzystujące reakcję PCR, umożliwiają postawienie diagnozy na podstawie otrzymanych wyników już w ciągu ~8 godzin.

Prawidłowa diagnostyka oparta na metodach molekularnych jest podstawą skutecznej ochrony plantacji. Dzięki właściwemu rozpoznaniu czynnika chorobotwórczego można dobrać trafną – chemiczną lub niechemiczną – strategię ochrony. Diagnostyka chorób roślin na podstawie metod opartych na biologii molekularnej jest obecnie zaliczana do najbardziej skutecznych i precyzyjnych. Pozwala uniknąć błędów podczas stawiania diagnoz. Badanie czynników biotycznych umożliwia również zdiagnozowanie nowych zagrożeń roślin ogrodniczych, a tym samym zaplanowanie precyzyjnych działań ochronnych. Trzeba pamiętać, że z powodu zmieniających się warunków klimatycznych biologia i rozwój patogenów także ulegają mniejszym lub większym zmianom. Wobec tego należy mieć na uwadze fakt, że niektóre objawy obserwowane na plantacjach mogą być niejednoznaczne i budzić wątpliwości.

Interpretacja wyników

Aby wykonać analizę, trzeba stosować się do opracowanych w tym celu metod i/lub instrukcji oraz korzystać ze specjalnie do tego przygotowanych zestawów diagnostycznych. Aktualnie badania molekularne można przeprowadzić jedynie w laboratorium, gdzie są zapewnione odpowiednie warunki oraz sprzęt. Po przeprowadzonej reakcji PCR uzyskuje się produkt, który po zastosowanej elektroforezie pozwala stwierdzić, jaki patogen znajduje się na badanej roślinie. Każdy patogen ma specyficzny kod genetyczny – można porównać go do kodu kreskowego produktów spożywczych. Po każdej reakcji z danym patogenem otrzymuje się produkt o danej wielkości. Mówi ona, z jakim patogenem ma się do czynienia – np. dla Rhizoctonia solani jest to produkt wielkości 550 pz, a dla Fusarium solani – 658 bp.

Badania diagnostyczne patogenów roślin w laboratorium Fertico

Prowadzona w pracowni biologii molekularnej Instytutu Agronomicznego Fertico Sp. z o.o. diagnostyka molekularna sadzeniaków, również zmienników przeznaczonych do dalszej uprawy, umożliwiła wyodrębnienie najczęściej diagnozowanych patogenów, będących sprawcami chorób, czyli:

• Phytophthora infestans,
• Erwinia carotovora subsp. Atroseptica, Erwinia carotovora subsp. Carotovora, Dickeya spp.,
• Alternaria solani i Alternaria spp.,
• Fusarium solani i Fusarium avenaceum,
• Rhizoctonia solani,
• Colletotrichum coccodes,
• Sclerotinia sclerotiorum.

Jednak należy mieć na uwadze fakt, że ziemniak jest atakowany przez bardzo wiele różnych patogenów, zarówno tych zaliczanych do grupy bakterii, jak i grzybów, a także wirusów. Chcąc w pełni monitorować to, co się dzieje, i odpowiednio reagować, trzeba wiedzieć, jak diagnozować patogeny i jakie kroki poczynić, by osiągnąć sukces w prowadzonej ochronie.

 

Każdy patogen ma specyficzny kod genetyczny – można porównać go do kodu kreskowego produktów spożywczych. Po każdej reakcji z danym patogenem otrzymuje się produkt o danej wielkości. Mówi ona, z jakim patogenem ma się do czynienia.

 

Diagnostyka chorób roślin na podstawie metod opartych na biologii molekularnej jest obecnie zaliczana do najbardziej skutecznych i precyzyjnych. Pozwala uniknąć błędów podczas stawiania diagnoz.