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Jüngste Ansätze für das Management von Spätbrandkrankheiten bei durch Phytophthora infestans verursachten Kartoffeln

Phytophthora infestans ist ein oomycete oder Wasserform, ein Mikroorganismus, der die ernste Kartoffel- und Tomatenkrankheit verursacht, bekannt als späte Fäule oder Kartoffelfäule. (Frühfäule, verursacht durch Alternaria solani, wird auch oft als "Kartoffelfäule" bezeichnet.) Die späte Fäule war in den 1840er Jahren ein Hauptverursacher der europäischen, der 1845er irischen und der 1846er Hochlandkartoffel-Hungersnot. Der Organismus kann auch einige andere Mitglieder der Solanaceae infizieren. Der Erreger wird von feuchten, kühlen Umgebungen bevorzugt: Die Sporulation ist bei 12–18 ° C in wassergesättigten oder nahezu gesättigten Umgebungen optimal, und die Zoosporenproduktion wird bei Temperaturen unter 15 ° C bevorzugt. Die Wachstumsraten der Läsionen sind in der Regel in einem etwas wärmeren Temperaturbereich von 20 bis 24 ° C optimal.

Basidiomycetes

Oomycetes

Hyphae

Septate

Coenocytic

Principal CW polysaccharide

Chitin

Cellulose

Ergosterol in membranes

Motile cells

Zoospores Conidia (singular: conidium)

-->

3. Reproduction

  • Asexual : commonly, usual means of dispersal. Offspring genetically identical to parents.
  • Sexual : tends to occur under adverse conditions (e.g. cold, dry, nutrients in plant used up). Offspring have new combinations of genes.

Powdery mildews

Beispiele:
Barley powdery mildew (only accessible from Newcastle University)
Apple powdery mildew

Key properties:

  • Only grow on leaf surface (unusual)
  • Biotrophic
  • Cause serious diseases in cereals, especially barley. Most serious cereal disease in UK at present.
  • Specialised: different kinds for different plant species. Beispiel:
Phytophthora infestans
Symptom der Krautfäule an der Unterseite eines Kartoffelblatts
Wissenschaftlich>
Stamm:Heterokontophyta
Klasse:Oomycota
Bestellung:Peronosporales
Familie:Peronosporaceae
Gattung:Phytophthora
Spezies:
Binomialname
Phytophthora infestans

Abstrakt

Kartoffel (Solanum tuberosum) ist die vierthäufigste nicht-körnige Nutzpflanze weltweit, die Phytophthora infestans hervorbringt ist die verheerendste Krankheit. Es befällt sowohl Kartoffelblätter auf dem Feld als auch Knollen in der Lagerung, die eine Ernte absolut zerstören und einen Ernteausfall von 100% verursachen können. Das Auftreten und die Strenge der durch Phytophthora verursachten Spätfäule kann durch effektive und dauerhafte Kontrollmethoden reduziert werden. Die Anwendung herkömmlicher Bekämpfungsmethoden (Kulturpraktiken und Pilzbefall> P. infestans Stämme verringern die Wirksamkeit von R-Genen. Daher ist der Funktionsverlust in anfälligen Genen durch Gen-Silencing der aufkommende Ansatz, der bei der Erforschung der Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und Krankheitserregern hilft und potenzielle Strategien für die Krankheitskontrolle bietet. RNA-Silencing ohne Veränderung des Pflanzengenoms überwindet das mit transgenen Pflanzen verbundene Risiko.

Wie man Kartoffelfäule identifiziert

Beide Arten von Fäulnis sind in amerikanischen Gärten weit verbreitet und bergen ein gewisses Risiko für andere nahe verwandte Pflanzen wie Tomaten und Auberginen. Die Symptome der Kartoffelfäule sind unterschiedlich, wenn der Zeitpunkt ihres Auftretens berücksichtigt wird, was die Diagnose der Fäule erleichtert.

Inhalt

Der Gattungsname Phytophthora kommt aus dem Griechischen φυτό - (Phyto), was bedeutet: "Pflanze" - plus das griechische φθορά (phthora), was bedeutet: "Verfall, Verfall, Untergang". Der Artname infestans ist das Partizip Präsens des lateinischen Verbes infestare, was bedeutet: "angreifen, zerstören", woraus sich das Wort "befallen" ableitet.

Der asexuelle Lebenszyklus von Phytophthora infestans ist gekennzeichnet durch abwechselnde Phasen von Hyphenwachstum, Sporulation, Sporangienkeimung (entweder durch Zoosporenfreisetzung oder direkte Keimung, d. h. Keimrohraustritt aus dem Sporangium) und die Wiederherstellung des Hyphenwachstums. Es gibt auch einen Sexualzyklus, der auftritt, wenn Isolate des entgegengesetzten Paarungstyps (A1 und A2) zusammentreffen. Hormonelle Kommunikation löst die Bildung der sexuellen Sporen aus, die als Oosporen bezeichnet werden. Die verschiedenen Arten von Sporen spielen eine wichtige Rolle bei der Verbreitung und dem Überleben von P. infestans. Sporangien werden durch Wind oder Wasser verbreitet und ermöglichen die Bewegung von P. infestans zwischen verschiedenen Wirtspflanzen. Die aus Sporangien freigesetzten Zoosporen sind biflagelliert und chemotaktisch, was eine weitere Bewegung von ermöglicht P. infestans auf Wasserfilmen auf Blättern oder Böden. Sowohl Sporangien als auch Zoosporen sind kurzlebig, im Gegensatz zu Oosporen, die viele Jahre in lebensfähiger Form bestehen können.

Die Farbe des Kartoffelzeichens ist weiß. Leute können beobachten Phytophthora infestans produzieren Sporangien und Sporangiophoren auf der Oberfläche von Kartoffelstängeln und Blättern. Diese Sporangien und Sporangiophoren erscheinen immer auf der Unterseite des Laubs. Was die Knollenfäule betrifft, zeigt sich häufig das weiße Myzel auf der Oberfläche der Knollen.

Unter> entwickeln sich Sporangien auf den Blättern, die sich über die Ernte ausbreiten, wenn die Temperaturen über 10 ° C liegen und die Luftfeuchtigkeit 2 Tage oder länger über 75–80% beträgt. Regen kann Sporen in den Boden spülen, wo sie junge Knollen infizieren, und die Sporen können auch weite Strecken im Wind zurücklegen. Die frühen Stadien der Krankheit sind leicht zu übersehen. Zu den Symptomen zählen dunkle Flecken an Blattspitzen und Pflanzenstängeln. Unter feuchten Bedingungen tritt unter den Blättern weißer Schimmel auf, und die gesamte Pflanze kann schnell zusammenbrechen. Infizierte Knollen entwickeln graue oder dunkle Flecken, die unter der Haut rotbraun sind, und zerfallen schnell zu einem übelriechenden Brei, der durch den Befall von sekundären weichen Bakterienfäule verursacht wird. Scheinbar gesunde Knollen können später im Laden verrotten.

P. infestans Überlebt abgesehen von seinen Pflanzenwirten schlecht in der Natur. Unter den meisten Bedingungen können die Hyphen und die asexuelle Sporangie nur kurze Zeit in Pflanzenresten oder Erde überleben und werden im Allgemeinen bei Frost oder sehr warmem Wetter abgetötet. Die Ausnahmen betreffen Oosporen und Hyphen, die in Knollen vorhanden sind. Die Persistenz lebensfähiger Krankheitserreger in Knollen, wie sie nach der Ernte des Vorjahres im Boden oder auf Halden zurückgelassen wurden, ist ein Hauptproblem im Krankheitsmanagement. Insbesondere Freiwilligenpflanzen, die aus infizierten Knollen sprießen, werden zu Beginn einer Vegetationsperiode als Hauptquelle für Inokulum angesehen. Dies kann verheerende Folgen haben, wenn ganze Pflanzen zerstört werden.

Das Hochland von Zentralmexiko ist nach einer kürzlich durchgeführten Studie ausgewertet worden, in der diese beiden alternativen Hypothesen untersucht wurden, und festgestellt wurde, dass Zentralmexiko das Ursprungszentrum ist. Für Mexiko sprechen mehrere Beobachtungen, darunter die Tatsache, dass die Populationen in Mexiko genetisch am unterschiedlichsten sind, und dass bei einheimischen Knollenfängern die Spätfäule beobachtet wird Solanum Arten, Populationen des Erregers befinden sich im Hardy-Weinberg-Gleichgewicht, die beiden Paarungstypen treten im Verhältnis 1: 1 auf und es werden detaillierte phylogeographische und evolutionäre Studien durchgeführt. Außerdem sind die nächsten Verwandten von P. infestansnämlich P. mirabilis und P. ipomoeae sind in Zentralmexiko endemisch. Andererseits ist der einzige nahe Verwandte in Südamerika anzutreffen, nämlich P. andinaist ein hybr>

Migrationen von Mexiko nach Nordamerika oder Europa sind im Laufe der Geschichte mehrmals aufgetreten, wahrscheinlich im Zusammenhang mit der Bewegung von Knollen. Bis in die 1970er Jahre war der Typ der A2-Paarung auf Mexiko beschränkt. In vielen Regionen der Welt sind jedoch sowohl A1- als auch A2-Isolate in derselben Region zu finden. Das gleichzeitige Auftreten der beiden Paarungstypen ist aufgrund der Möglichkeit der sexuellen Rekombination und der Bildung von Oosporen, die den Winter überleben können, signifikant. Lediglich in Mexiko und Skandinavien soll die Bildung von Oosporen eine Rolle bei der Überwinterung spielen. In anderen Teilen Europas wurde als Folge der sexuellen Reproduktion eine zunehmende genetische Vielfalt beobachtet. Dies ist bemerkenswert, da verschiedene Formen von P. infestans Die Aggressivität gegenüber Kartoffeln oder Tomaten, die Sporulationsrate und die Empfindlichkeit gegenüber Pilzen sind unterschiedlich. Abweichungen bei diesen Merkmalen treten auch in Nordamerika auf. Der Import neuer Genotypen aus Mexiko scheint jedoch die Hauptursache für die genetische Vielfalt zu sein, im Gegensatz zur sexuellen Rekombination innerhalb von Kartoffel- oder Tomatenfeldern. Viele der Stämme, die aussahen> Einige der Unterschiede zwischen den Stämmen hängen möglicherweise mit der Variation der vorhandenen RXLR-Effektoren zusammen.

P. infestans ist immer noch eine schwer zu bekämpfende Krankheit. In der Landwirtschaft gibt es viele chemische Möglichkeiten, um sowohl Blattschäden als auch Infektionen der Knolle zu bekämpfen. Einige der am häufigsten verwendeten Blattfungizide sind Ridomil, eine Gavel / SuperTin-Tankmischung, und Previcur Flex. Alle oben genannten Fungizide müssen mit einem Breitband-Fungizid wie Mancozeb oder Chlorthalonil im Tank gemischt werden, nicht nur zur Resistenzbekämpfung, sondern auch, weil die Kartoffelpflanzen gleichzeitig von anderen Krankheitserregern befallen werden.

Wenn ein adäquates Feldscouting auftritt und bald nach Auftreten der Krankheit eine späte Seuche festgestellt wird, können lokalisierte Flecken von Kartoffelpflanzen mit einem Trockenmittel (z. B. Paraquat) unter Verwendung eines Rückensprühgeräts abgetötet werden. Diese Behandlungstechnik kann als hypersensible Reaktion im Feldmaßstab angesehen werden, ähnlich wie sie bei einigen pflanzenviralen Wechselwirkungen auftritt, bei denen Zellen, die den anfänglichen Infektionspunkt umgeben, abgetötet werden, um die Proliferation des Pathogens zu verhindern.

Wenn infizierte Knollen in den Vorratsbehälter gelangen, besteht ein sehr hohes Risiko für die Haltbarkeit dieses Behälters. Einmal eingelagert, kann nicht mehr viel getan werden, außer die Teile des Behälters zu leeren, die mit Knollen infiziert sind Phytophthora infestans. Um die Wahrscheinlichkeit einer erfolgreichen Lagerung von Kartoffeln auf einem Feld zu erhöhen, auf dem bekanntermaßen während der Vegetationsperiode Spätfäule auftritt, können einige Produkte unmittelbar vor dem Einlagern angewendet werden (z. B. Phostrol). Das Problem bei Produkten, die kurz vor der Lagerung auf Knollen gesprüht werden, besteht darin, dass Sie diese Produkte in einer wässrigen Lösung auftragen und eine hohe Feuchtigkeit aufgrund einer Vielzahl von Krankheitserregern ein hohes Risiko für einen Knollenabbau birgt.

Weltweit verursacht die Krankheit Ernteschäden in Höhe von 6 Milliarden US-Dollar pro Jahr.

Frühe Fäule

Der Pilz Alternaria solani, das weltweit überall dort vorkommt, wo Tomaten oder Kartoffeln angebaut werden, verursacht eine frühe Fäule. In den Vereinigten Staaten weit verbreitet, überwintert der Pilz auf Tomatenpflanzenresten und mehrjährigen Unkräutern der Tomatenfamilie, einschließlich haarigem Nachtschatten, Horsensessel, Wasserlinsenkraut, heiligem Dornapfel und silbrigem Nachtschatten. Sporen können sich dann im Frühjahr durch Wind oder Spritzregen auf Tomaten ausbreiten, aber sie benötigen feuchte Blattoberflächen, um zu keimen und zu wachsen. Niedrige Blätter, die jeden Morgen vom Tau tröpfeln, bieten perfekte Bedingungen für die frühe Fäule.

Im Frühsommer, wenn Tomatenpflanzen anfangen, Früchte zu tragen, bilden sich auf den untersten Blättern infizierter Pflanzen braune Flecken. Wenn sich die Flecken ausdehnen und zahlreicher werden, können sich Blattgewebe zwischen den Flecken gelb färben, bevor das Blatt schließlich verdorrt. Verwenden Sie eine Lupe, um Flecken mit einem Durchmesser von etwa einem Viertel Zoll zu untersuchen. Frühe Fäule verursacht Flecken mit äußeren Ringen um das Zentrum eines Volltreffers. In den meisten Fällen ist der Schaden durch vorzeitige Verseuchung auf das untere Drittel der Tomatenpflanzen beschränkt (wo die Bedingungen feuchter sind), und diese Pflanzen können es schaffen, eine gute Ernte zu erzielen. In regnerischen Jahren kann eine frühe Fäule jedoch ganze Pflanzen vernichten.

Wenn die frühe Fäule in Ihrer Region eine Bedrohung darstellt, drehen Sie die Pflanzen jedes Jahr auf einem neuen Boden und halten Sie das Tomatenlaub trocken. Stellen Sie sicher, dass die Pflanzen nicht überfüllt sind (platzieren Sie sie so weit auseinander, dass sie sich nicht berühren), halten Sie das Laub mit Pfählen oder Käfigen vom Boden ab und gießen Sie die Pflanzen nicht zu spät am Tag. Tragen Sie einen dicken Mulch auf, um zu verhindern, dass Schlamm und Wasser auf die Pflanzen spritzen, da Feuchtigkeit auf den unteren Blättern die Krankheit auslösen kann. Kontrollieren Sie Unkräuter aus der Familie der Tomaten, die in der Nähe Ihres Gartens wachsen, und überlegen Sie, bevor Sie freiwillige Tomatenpflanzen einsetzen, die zu Beginn der Saison erscheinen. Sie können mit einer unsichtbaren Ladung von Sporen der frühen Seuche beladen sein. Sobald Sie die ersten Blattflecken der Fäule sehen, schneiden Sie mit einer Gartenschere alle Blätter in einem Abstand von 20 bis 18 Zoll vom Boden ab und entfernen dabei nicht mehr als 20 Prozent der gesamten Blattmasse der Pflanze.

Resistente Sorten sind neu und selten, aber es lohnt sich, sie in Gebieten anzubauen, in denen die frühe Verseuchung ein ernstes Problem darstellt. Probieren Sie "Defiant", "Jasper" oder "Mountain Magic". (Siehe "Krankheitsresistente Tomatensorten finden".) Kupfer ist ein organisches Fungizid, das bei der Vorbeugung von Seuchenbefall hilft, aber es ist nicht besonders sicher. Es ist "mit Einschränkungen" gemäß den Regeln für die Bio-Zertifizierung zulässig. Bei wiederholtem Gebrauch kann es sich in Böden aufbauen, die für Regenwürmer giftig sein können.

Doppelgänger: Verticillium-Welke, Fusarium-Welke, Septoria-Blattfleck und Ernährungsstress können ältere Blätter vergilben und verdorren lassen, aber diese anderen Probleme lassen die Ringe oder Lichthöfe nicht um unregelmäßig geformte Blattflecken herum erscheinen, die die Signatur für frühe Fäule sind. Späte Fäulnisflecken sind viel größer und entwickeln sich schneller als die durch die frühe Fäulnis verursachten, und sie beschränken sich selten auf den unteren Teil der Pflanze.

Fusarium verwelken

Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici, ein Bodenpilz, der in warmen bis gemäßigten Klimazonen weltweit vorkommt, verursacht Fusarium-Welke. Wo die Sommer viele Tage über 80 Grad Fahrenheit haben, ist Fusarium die am weitesten verbreitete Tomatenkrankheit. Nach dem Eintritt in eine Pflanze durch ihre Wurzeln vermehren sich die Pilze im Gefäßsystem der Pflanze, was häufig dazu führt, dass die Blätter an einzelnen Stängeln zuerst Symptome zeigen. Infizierte Pflanzen neigen dazu, normal zu wachsen, bis sie Früchte setzen. Zu diesem Zeitpunkt fangen die Blätter an einigen Stielen an sich gelb zu färben und welken in der Mittagssonne stark. Mit fortschreitender Krankheit vergilben und welken immer mehr Stängel und Blätter, bis die Pflanzen schließlich kollabieren und absterben. Keine andere weit verbreitete Tomatenkrankheit verursacht eine so ausgeprägte Gelbfärbung. Wenn Sie eine infizierte Pflanze aufziehen und über einen absterbenden Stängel schneiden, sehen Sie darin braune Streifen.

Nachdem dieser Pilz im Boden vorhanden ist, bleibt er dort, da er keine Wirtspflanze benötigt. Um größere Fusarienprobleme zu vermeiden, drehen Sie die Pflanzen so, dass die Tomaten nicht öfter als alle vier Jahre auf derselben Erde wachsen. Glücklicherweise sind viele Sorten resistent und Sie können anfällige Sorten in großen Behältern anbauen, die mit verpackter Blumenerde gefüllt sind.

Doppelgänger: Frühe Fäule und Verticillium-Welke lassen die Blattspitzen gelb werden, aber bei diesen anderen Krankheiten ist die gelbe Färbung auf ältere Blätter in Bodennähe beschränkt. Bei Fusarium ist im Mittelteil der Pflanze eine Gelbfärbung erkennbar. Wurzelknotennematoden lassen Pflanzen oft langsam wachsen und bei heißem Wetter welken, aber Pflanzen zeigen keine klare gelbe Farbe. Stark kämpfende Pflanzen können beide Probleme haben, da durch Nematoden verursachte Wurzelschäden als Eintrittspunkte für Fusarienpilze dienen können. Pflanzen, die von Septoria-Blattflecken betroffen sind, zeigen häufig gelbe Blätter mit zahlreichen kleinen dunklen Punkten, die über die vergilbten Blätter gestreut sind. Der Septoria-Blattfleck wird jedoch durch kühle Regenperioden ausgelöst, was für Fusarien nicht gilt.

Erreger

Kartoffelkrautfäule wird durch den Erreger der Oomyceten verursacht Phytophthora infestans (P. infestans). Der Erreger ist vor allem dafür bekannt, dass er in den 1840er Jahren die verheerende Hungersnot in Irland auslöste, bei der mehr als eine Million Menschen starben und eine weitere Million das Land verließ.

Kartoffel-Spätfäule

Kartoffelkrautfäule ist eine der schwerwiegendsten Erkrankungen der Kartoffel, die durch den Pilz verursacht wird Phytophthora infestansund die Krankheit, die im Alleingang die irische Hungersnot der 1840er Jahre verursachte. Späte Fäulnissporen keimen bei einer Luftfeuchtigkeit von über 90 Prozent und Temperaturen zwischen 10 und 26 Grad Celsius, wachsen jedoch am kühleren Ende des Bereichs explosionsartig. Diese Krankheit tritt häufig im Frühherbst gegen Ende der Vegetationsperiode auf.

Die Läsionen fangen klein an, dehnen sich aber bald zu großen braunen bis violettschwarzen Bereichen toten oder absterbenden Blattgewebes aus. Bei hoher Luftfeuchtigkeit bildet sich an den Blattunterseiten sowie an Stielen und Blattstielen eine ausgeprägte weiße Baumwollsporenbildung. Pflanzen, die von Fäule befallen sind, können einen unangenehmen Geruch abgeben, der nach Fäulnis riecht. Knollen infizieren sich häufig, füllen sich mit Fäule und ermöglichen den Zugang zu sekundären Krankheitserregern. Braune bis violette Haut kann das einzige sichtbare Zeichen für eine Knolle mit inneren Erkrankungen sein.

Seuchenbekämpfung in Kartoffeln

Wenn in Ihrem Garten Fäule vorhanden ist, kann es schwierig oder unmöglich sein, sie vollständig zu töten. Wenn Sie jedoch die Durchblutung Ihrer Pflanzen erhöhen und nur bei Bedarf und nur an der Basis Ihrer Pflanzen vorsichtig gießen, können Sie die Infektion möglicherweise erheblich verlangsamen. Entfernen Sie alle erkrankten Blätter sorgfältig und geben Sie zusätzlichen Stickstoff und wenig Phosphor hinzu, um die Erholung der Kartoffelpflanzen zu unterstützen.

Fungizide können angewendet werden, wenn die Krankheit schwerwiegend ist, aber Azoxystrobin, Chlorthalonil, Mancozeb und Pyraclostrobin müssen möglicherweise mehrfach angewendet werden, um den Pilz vollständig zu zerstören. Die meisten dieser Chemikalien müssen zwei Wochen vor der Ernte abgesetzt werden, Pyraclostrobin kann jedoch bis zu drei Tage vor Beginn der Ernte sicher verwendet werden.

Verhindern Sie zukünftige Seuchenausbrüche, indem Sie eine zwei- bis vierjährige Fruchtfolge üben, freiwillige Pflanzen entfernen, die Krankheiten übertragen können, und das Gießen über Kopf vermeiden. Wenn Sie bereit sind, Ihre Knollen zu graben, achten Sie darauf, sie dabei nicht zu verletzen. Wunden können Infektionen nach der Ernte verursachen und Ihre gelagerte Ernte ruinieren.

Was ist eine Pflanzenkrankheit?

Anormaler und schädlicher Zustand, bei dem ein Erreger, der Erreger, eine ständige Reizung hervorruft.

Krankheitserreger können sein

A. abiotisch (nicht lebend)

B. biotisch (lebende Organismen)

Nematoden

Wurzelknotennematoden (Meloidogyne Arten) und seltenere Stachelnematoden (Belonolaimus longicaudatus) sind mikroskopisch kleine, parasitäre Spulwürmer, die Tomaten infizieren. Sie gedeihen in sandigen Böden in warmen Klimazonen.

Pflanzen, bei denen Nematoden an den Wurzeln leben, wachsen langsamer und welken an heißen Tagen stärker als nicht infizierte Pflanzen. Das Laub verfärbt sich oft hellgrün bis gelb. Nematoden können mehrere Pflanzen befallen, die nahe beieinander wachsen, während Pflanzen, die nur 3 m entfernt sind, in Ordnung sein können. Die Symptome verschlechtern sich normalerweise mit dem Fortschreiten des Sommers und der Zunahme der Nematodenpopulationen.

Nematoden ernähren sich von Tomatenwurzeln und bilden knorrige Gallen und geschwollene Abschnitte, die oberirdischen Pflanzenteilen Feuchtigkeit und Nährstoffe entziehen. Graben Sie eine betroffene Pflanze aus, um eine eindeutige Diagnose zu stellen. Wurzelknotennematoden bilden Gallen unterschiedlicher Größe, die an den Wurzeln wie Tumore aussehen. Durch Stachel-Nematoden wachsen Pflanzenwurzeln zu einer dichten, geschwollenen Masse nahe der Pflanzenbasis.

Fruchtwechsel und der Anbau resistenter Sorten können helfen, Probleme zu vermeiden. Halten Sie Beete unkraut, da viele Unkräuter als Nematodenwirte dienen. In Risikogebieten wie den warmen Küstenebenen ziehen einige Gärtner alle paar Jahre ihre Gemüsebeete um, um den Nematoden immer einen Schritt voraus zu sein. Bestimmte französische Ringelblumensorten wie "Tangerine", "Petite Harmony" und "Nema-Gone" reduzieren die Nematodenzahlen, wenn sie als dicht bepflanzte Deckfrucht verwendet werden (pflanzen Sie Ihre Tomaten im folgenden Frühjahr in den Ringelblumenbereich). Das Solarisieren von befallenem Boden unter klarem Kunststoff - insbesondere im Spätsommer, wenn die Nematodenpopulationen am höchsten sind - kann ebenfalls hilfreich sein.

Doppelgänger: Die Wurzelwunden von Wurzelknotennematoden dienen häufig als Eintrittspunkte für Fusarienpilze, sodass Tomatenpflanzen gleichzeitig unter beiden Problemen leiden können. Verticillium-Welke verursacht ebenfalls ein langsames Wachstum, ist jedoch in sandigen Böden in warmen Klimazonen nicht üblich.

Symptome

Die ersten Symptome einer Krautfäule auf dem Feld sind kleine, helle bis dunkelgrüne, kreisförmige bis unregelmäßig geformte, wassergetränkte Flecken (Abbildung 1). Diese Läsionen treten normalerweise zuerst auf den unteren Blättern auf. Läsionen entwickeln sich häufig in der Nähe der Blattspitzen oder -ränder, wo der Tau am längsten zurückbleibt.

Abbildung 1. Die ersten Symptome einer Krautfäule sind kleine, helle bis dunkelgrüne, kreisförmige bis unregelmäßig geformte, mit Wasser getränkte Flecken. (Andy Robinson, NDSU / Universität von Minnesota)

Bei kühlem, feuchtem Wetter dehnen sich diese Läsionen schnell zu großen, dunkelbraunen oder schwarzen Läsionen aus, die häufig fettig erscheinen (Figur 2). Blattläsionen sind auch häufig von einem gelben Chlorhalo umgeben (Figur 3).

Abb. 2: Läsionen der Krautfäule dehnen sich rasch zu großen, dunkelbraunen oder schwarzen Läsionen aus, die häufig fettig erscheinen. (Andy Robinson, NDSU / Universität von Minnesota)

Abbildung 3. Blattläsionen sind häufig von einem gelben Chlorhalo umgeben. (Andy Robinson, NDSU / Universität von Minnesota)

Die Läsionen sind nicht durch Blattvenen begrenzt, und wenn neue Infektionen auftreten und bestehende Infektionen verschmelzen, können ganze Blätter innerhalb weniger Tage faulen und abtöten. Die Läsionen können auch an Blattstielen und Stielen der Pflanze vorhanden sein (Figur 4).

Abb. 4: Späte Fäulnisläsionen können an Blattstielen und Stielen der Pflanze vorhanden sein, insbesondere bei neuem Wachstum, bei dem die Feuchtigkeit bestehen bleibt. (Andy Robinson, NDSU / Universität von Minnesota)

Während des aktiven Wachstums, insbesondere bei kühlem, feuchtem Wetter, ist am Rand der Läsionen ein weißer Schimmel sichtbar (Abbildung 5) oder entlang Blattstielen (Abbildung 6). Dies ist der Bereich, in dem der Spätbrand-Erreger aktiv Sporen produziert. Wenn sich das Wetter in warm und trocken ändert, werden diese Läsionen trocken, hören auf zu sporulieren und werden braun (Abbildung 7).

Abbildung 5. Während des Wachstums einer aktiven Krautfäule, insbesondere bei kühlem, feuchtem Wetter, ist am Rand der Läsionen ein weißer Schimmel sichtbar. (Eugenia Banks, Ontario Ministerium für Landwirtschaft und Ernährung)

Abbildung 6. Aktiv wachsende Krautfäule kann einen Bereich mit weißem Schimmelbefall entlang der Blattstiele verursachen. (Neil Gudmestad, NDSU)

Abbildung 7. Nach warmem und trockenem Wetter können sich braune, trockene Läsionen entwickeln. (Neil Gudmestad, NDSU)

Ein hellgrüner bis gelber Rand umgibt häufig die Läsionen. Stark infizierte Felder erzeugen oft einen deutlichen Geruch.

Die Spätinfektion der Knollen durch Knollenfäule ist durch unregelmäßig geformte, leicht eingedrückte Bereiche gekennzeichnet, die auf der Haut von Braun bis Purpur von unterschiedlicher Größe erheblich variieren können (Abbildung 8). Diese Symptome können bei rotbraunen und rothäutigen Sorten weniger offensichtlich sein.

Abbildung 8. Die Infektion der Knollen mit Knollenfäule ist durch unregelmäßig geformte, leicht eingedrückte Bereiche gekennzeichnet, die auf der Haut von Braun bis Purpur mit unterschiedlicher Größe erheblich variieren können. (Eugenia Banks, Ontario Ministerium für Landwirtschaft und Ernährung)

Unter der Haut ist in den verfärbten Bereichen eine bräunliche bis rotbraune, trockene, körnige Fäule zu finden, die sich in der Regel weniger als 1,5 cm in die Knolle hinein erstreckt (Abbildung 9). Das Ausmaß der Fäulnis in einer Knolle hängt von der Anfälligkeit der Sorte, der Temperatur und der Dauer nach der Erstinfektion ab.

Abbildung 9. Späte Fäule führt zu einer rötlich-braunen Fäule unter der Haut. (Jeff Miller, Miller Research LLC).

Der Rand des erkrankten Gewebes ist nicht immer eindeutig, kann aber insbesondere bei Pflanzkartoffeln auftreten, die bei kalten Lagertemperaturen gelagert wurden (Abbildung 10). Die Grenze zwischen mit Krautinfektion infiziertem Gewebe und gesundem Gewebe ist jedoch häufig durch eine braune fingerähnliche Ausdehnung in das gesunde Knollenfleisch gekennzeichnet.

Abbildung 10. Der Rand des erkrankten Gewebes ist nicht immer eindeutig, kann aber insbesondere bei Pflanzkartoffeln auftreten, die bei niedrigen Lagertemperaturen gelagert wurden. (Francisco Bittara Molina, NDSU)

Infektionen mit anderen Knollenfäule-Organismen wie Weichfäule-Bakterien, Rotfäule oder Leckagen können häufig von der Krautfäule betroffene Gebiete als Infektionsherde nutzen und schreiten häufig schneller voran als P. infestans, was die Diagnose schwierig macht.

Eine positive Identifizierung der Spätfäule kann durch mikroskopische Untersuchung sporulierender Proben von infizierten Blättern oder Knollen erfolgen. Die Identifizierung nicht sporulierender Proben und die Identifizierung von Genotypen der Knollenfäule kann durch Polymerasekettenreaktion erfolgen, die üblicherweise als PCR bezeichnet wird. Dieser Service ist bei NDSU erhältlich.

Es wurde dokumentiert, dass einige Spätbrandgenotypen eine Resistenz gegen das Fungizid Mefenoxam / Metalaxyl aufweisen. Wenn die Spätfäule bestätigt wird, ist die Bestimmung des Genotyps der Spätfäule für eine wirksame chemische Behandlung unerlässlich. Wenden Sie sich an den örtlichen Beratungsdienst, um aktuelle Informationen zu fungizidresistenten Genotypen von Fäulnispest zu erhalten.

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Der Erreger verursacht violette bis braune, eingesunkene, trockene Läsionen auf der Oberfläche von Knollen, die sich in die Knolle erstrecken (Abbildung 1). Das Gewebe in der Knolle unter der Oberfläche der Läsionen wird braun und körnig. Infizierte Knollen entwickeln häufig sekundäre bakterielle Weichfäule. Mit braunem bis grauem Wasser getränkte Läsionen treten an Stielen (Abbildung 1) und Blättern (Abbildung 2 und Abbildung 3) auf. Blattläsionen beginnen normalerweise an den Rändern, sind kreisförmig und haben gelbe bis hellgrüne Ränder. Wenn die Bedingungen günstig sind, zum Beispiel am frühen Morgen, wenn die Feuchtigkeit höher ist, können Läsionen, die von der Unterseite des Blattes aus beobachtet werden, mit Myzelien oder weißen Sporen, sogenannten Sporangien, bedeckt sein, insbesondere an den Rändern der Läsion (Abbildung 4).

Die Identifizierung von Kartoffelkrautfäule kann schwierig sein, da die Symptome anderen Krankheiten ähneln. Sporen und Myzelien auf der Unterseite des Blattes können jedoch zusätzliche Hinweise auf den Erreger liefern. Sporangien können bei günstigen Wetterbedingungen mit einer 20-fachen Handlinse auf dem Feld beobachtet werden. Sporangien enthalten 20-30 kleinere Schwimmsporen, sogenannte Zoosporen, die durch Wasser wandern, um Pflanzen zu infizieren. Sowohl Sporangien als auch Zoosporen können keimen, um den Erreger zu produzieren.

Abbildung 1. Lila bis braune Läsionen auf der Oberfläche und der Innenseite der Knolle (oberes Feld). Mit braunem bis grauem Wasser getränkte Läsionen an Stielen, die mit weißen Erregersporen und Myzelien bedeckt sind (unteres Feld).

S. Jensen, Cornell University und H. F. Schwartz, Colorado State University, Bugwood.org

Tomaten Gefleckte Welke

Ein Pflanzenvirus der Tospovirus Familie, diese Krankheit wird durch kleine saugende Insekten verbreitet, die Thrips genannt werden. Es ist am häufigsten in warmen Klimazonen, einschließlich des Südens, aber es ist in ganz Nordamerika aufgetreten. Mehr als 150 Pflanzen beherbergen dieses Virus und es kann sich über infizierte Gemüsepflanzen, Unkräuter, Tabakpflanzen und viele Blumen, einschließlich Dahlien und Zinnien, ausbreiten.

Mindestens neun Arten von Thripsen, darunter auch gewöhnliche westliche Blütenthripsen, können das Virus auf Tomatenpflanzen übertragen. Thrips, die weniger als einen Zentimeter lang sind, können bei starkem Wind fliegen oder einfach mitfahren. Nachdem das Virus über den Speichel von Thrips in Tomatenpflanzen gelangt ist, vermehrt es sich und stört die zellulären Signalwege der Pflanzen.

Bald nach der Infektion werden die Pflanzen verkümmert, und die jungen Blätter an den Spitzen der Pflanzen entwickeln zahlreiche kleine Flecken, die dazu führen, dass die Blätter leicht bronziert erscheinen. Die Ränder der betroffenen Blätter kräuseln sich und werden verzerrt und steif. Pflanzen beginnen zu sinken und zu welken, und neues Wachstum beginnt sich abzuzeichnen. Manchmal kann ein Teil der Pflanze länger leben, wodurch ein einseitiges Erscheinungsbild entsteht. Früchte, die von infizierten Pflanzen erzeugt werden, weisen zahlreiche gelbe bis braune Ringe auf und verrotten in der Regel, bevor sie reifen können.

Wenn in Ihrem Garten Tomaten-Welken-Viren auftauchen, bauen Sie in der folgenden Saison resistente Sorten an. Das Kontrollieren von Thrips ist nahezu unmöglich, aber reflektierende Filmmulchen können deren Anzahl in Ihrem Tomatenbeet verringern. Versuchen Sie, Pflanzen zu züchten, um kleine Piratenwanzen anzulocken, die natürliche Feinde von Thripsen sind. Überwachen Sie in Gewächshäusern Thrips mit gelben oder blauen Klebefallen.

Doppelgänger: Das Tabakmosaikvirus führt dazu, dass Tomatenblätter sich zerknittern, verhärten und gelbliche Flecken entwickeln, aber es erscheinen keine Flecken auf den Blättern. Frühe Knollenfäule und die meisten anderen Blattfleckenkrankheiten bei Tomaten infizieren zuerst ältere Blätter und treten selten bei neuem Wachstum an der Spitze einer Pflanze auf.

B. Biotische Krankheitserreger: lebende Organismen

Sternchen geben einen groben Hinweis auf die relative Bedeutung.

  1. Viroide: nur Nukleinsäure (RNA)
  2. Viren **: Nukleinsäure + Protein
  3. Prokaryoten:
    1. Bakterien*
    2. Spiroplasmen, Mykoplasmen (intrazellulär)
  4. Eukaryoten:
    1. Pilze ***
    2. große Pflanzen

Das gemeinsame Merkmal von biotischen Krankheitserregern ist, dass sie ihre Nährstoffe aus der Wirtspflanze beziehen. Typischerweise wächst der Erreger im Wirt.

Krankheitszyklus

P. infestans, die Ursache der Spätfäule, ist ein heterothallischer pilzartiger Erreger. Das bedeutet, dass zwei Paarungstypen für die sexuelle Fortpflanzung erforderlich sind und als A1 und A2 bezeichnet werden. Der Erreger ist ein obligater Parasit, der ohne einen lebenden Wirt nicht überleben kann.

In einigen Gebieten der Welt, in denen beide Paarungstypen des Pathogens vorhanden sind, wird jedoch eine sexuelle Spore erzeugt, die zum Überleben des Bodens befähigt ist. Obwohl in den USA kein definitives Überleben des Bodens bekannt ist, deuten einzelne Hinweise darauf hin, dass eine sexuelle Kombination stattgefunden hat, was darauf hindeutet, dass das Überleben des Bodens möglich ist.

Infizierte Kartoffelknollen sind die Hauptquelle des Inokulums für P. infestans. Dazu gehören eingelagerte Kartoffeln, infizierte Knollen, die während der Ernte nicht eingefroren sind (Freiwillige), Samenknollen und infizierte Keulhaufen sowie P. infestans bei anderen Wirtspflanzen. Der Erreger kann von infizierten Samenknollen auf neu aufkommende Kartoffelpflanzen übertragen werden (Abbildung 11)Dort entstehen Sporen in der Luft, die in benachbarte Pflanzen gelangen können.

Abbildung 11. Mit Krautfäule infizierter Samen zerfällt häufig, kann aber das Samenstück in den Stängel befördern. (Mit freundlicher Genehmigung von D. Inglis, Nachdruck von Schumann and D’Arcy, 2000)

Schumann, G. L. und D’Arcy, C. J. 2000. Späte Fäule von Kartoffeln und Tomaten. Der Pflanzengesundheitsausbilder. American Phytopathological Society. doi: 10.1094 / PHI-I-2000-0724-01

Der Krankheitserreger der Spätfäule wird durch freie Feuchtigkeit und kühle bis mäßige Temperaturen begünstigt. Nachttemperaturen von 50 bis 60 F und Tagtemperaturen von 60 bis 70 F sind für die Krankheitsentwicklung am günstigsten. Freies Wasser aus Regen, Tau und Bewässerung über Kopf Sprinklerbewässerung liefert das Wasser, das für die Infektion und Entwicklung von Krankheitserregern erforderlich ist.

Sporen entwickeln sich in drei bis fünf Tagen und benötigen 12 Stunden freie Feuchtigkeit, damit eine Infektion auftritt. Läsionen an Blättern und Stielen werden innerhalb weniger Tage nach der Infektion als kleine Flecken sichtbar.

Die Läsionen dehnen sich zu wasserdurchtränkten, graugrünen Bereichen auf dem Blatt aus und sporulieren bei günstigen Bedingungen. Die Sporen werden von Wind und Regen zu gesunden Pflanzen getragen, wo der Krankheitszyklus erneut beginnt. Ein Krankheitszyklus kann alle fünf bis sieben Tage auftreten, was zu einer raschen Ausbreitung und Bewegung der Krautfäule führt.

Knollen sind von Sporen befallen, die von Läsionen in den Boden gespült werden. Sporen keimen und schwimmen zu Knollen in freiem Wasser und infizieren vor allem die Augen. Knolleninfektionen sind durch braune bis purpurfarbene Flecken auf der Kartoffelschale gekennzeichnet. Das Schneiden direkt unter der Haut zeigt eine dunkle, rotbraune, trockene, korkige Fäule.

Verticillium Wilt

Verticillium albo-atrum und mehrere nahe verwandte Pilzarten verursachen diese Krankheit. Verticillium kommt weltweit in Böden vor, gedeiht in kühlen, feuchten Böden und ist im Nordosten am häufigsten anzutreffen.

Nach dem Eindringen in eine anfällige Tomatenpflanze durch ihre Wurzeln vermehren sich die Pilze im Gefäßsystem der Pflanze, wodurch sie kämpfen oder versagen. Blattspitzen auf den unteren Blättern werden in einem charakteristischen V-förmigen Muster gelb und dann braun.

Während die Pflanzen wachsen, zeigen viele Blätter eine einseitige Gelbfärbung auf beiden Seiten der Hauptblattader. Später in der Saison wird es Wurzeln und Stängeln durch eine Verschlechterung des Gefäßsystems der Pflanze schwer fallen, Blätter und Früchte mit Wasser und Nährstoffen zu versorgen, sodass die Pflanze welk wird. Durch zusätzliches Wasser wird eine infizierte Pflanze nicht geschont, und an einigen warmen, sonnigen Tagen schrumpft sie und stirbt ab, wobei einige Blätter häufig noch grün sind.

Wenn Sie eine infizierte Pflanze hochziehen und den Hauptstiel an einer Stelle abschneiden, die weniger als 30 cm vom Boden entfernt ist, werden Sie hellbraune Verfärbungen im Stiel bemerken. Früchte von infizierten Pflanzen sind essbar, aber sie reifen normalerweise nicht richtig.

Zur Bekämpfung der Verticillium-Welke sollten Sie eine der weit verbreiteten resistenten Sorten anbauen und die Bepflanzung drehen, damit Sie nicht öfter als alle vier Jahre Nachtschatten auf demselben Boden anbauen. Pflanzen, die nur leichte Symptome zeigen, können manchmal während der Saison mit Mulch und regelmäßigem Gießen gepflegt werden.

Doppelgänger: Early blight causes leaf tips to turn yellow and wither, but circular early blight lesions have a bull’s-eye pattern, such spots are not present with verticillium wilt. Walnut wilt, caused by tomato roots coming into contact with the roots of walnut trees, is another look-alike, but it’s slower to develop and is not triggered by rainy spells.

Figure 1. Purple to brown lesions on the surface and inside of tuber (upper panel). Brown to gray water soaked lesions on stems covered in white pathogen spores and mycelia (lower panel).

S. Jensen, Cornell University and H.F. Schwartz, Colorado State University, Bugwood.org

Figure 2. Brown to gray lesions on the surface of leaves.

Lina Quesada, NCSU Vegetable Pathology Lab

Verwaltung

Effective control of this disease requires implementation of an integrated disease management approach. Late blight is a community disease, and effective management requires community management. Here are methods to help control the disease:

  • Destroy all cull and volunteer potatoes.
  • Plant late blight-free seed tubers.
  • Do not mix seed lots because cutting can transmit late blight.
  • Use a seed piece fungicide treatment labeled for control of late blight (current list of fungicides can be found in the NDSU “Fungicide Guide,” PP622). Recommended seed treatments include Revus, Reason and mancozeb.
  • Avoid planting problem areas that may remain wet for extended periods or may be difficult to spray (the center of the pivot, along powerlines and tree lines).
  • Avoid excessive and/or nighttime irrigation.
  • Eliminate sources of inoculum such as hairy nightshade weed species and volunteer potatoes.
  • Scout fields regularly, especially in low, wet areas, along tree lines, at the center of the pivot and other areas that remain wet for longer periods where late blight first may occur.
  • Use foliar fungicides on a regular and continuing schedule. Once late blight is present, only foliar fungicide applications can manage late blight in the field. (A current list of fungicides can be found in the NDSU “Fungicide Guide,” PP622).
  • Keep up to date on late blight forecasts. In our region, the NDSU Potato Blightline operates during the growing season and provides weekly late blight updates and forecasting.
  • Quickly destroy hot spots of late blight.
  • Kill vines completely two to three weeks before harvest.
  • Applying phosphorous acid to potatoes after harvest and before piling can prevent infection and the spread of late blight in storage.
  • Monitor home garden and market tomatoes near you for late blight. Late blight can move from these local sources to potato fields.

Figure 2. Brown to gray lesions on the surface of leaves.

Lina Quesada, NCSU Vegetable Pathology Lab

Figure 3. Dark water soaked lesions on the underside of leaves covered with white pathogen spores and mycelia.

Lina Quesada, NCSU Vegetable Pathology Lab

Aims of Plant Pathology

Control : needs to meet three criteria (the 3 "E's"):

  • Effective
  • Economic – benefit has to be greater than cost
  • Environmentally acceptable – minimal effect on non-target organisms

Verwaltung

  • Trade-offs between criteria for 'optimal' control
  • Limitations: pathogens evolve to overcome control measures
  • Durability/sustainability – lasting effectiveness

Understanding

  • How diseases develop
  • Necessary for effective management

Figure 3. Dark water soaked lesions on the underside of leaves covered with white pathogen spores and mycelia.

Lina Quesada, NCSU Vegetable Pathology Lab

Figure 4. Brown to gray lesions on the surface of leaves (upper panel). Dark water soaked lesions on the underside of leaves covered with white pathogen spores and mycelia (lower panel).

S. Jensen, Cornell University, Bugwood.org

Biotrophic pathogens
  • Host cells must stay alive as long as possible: pathogen avoids killing plant.
  • Viruses are always biotrophic – because dependent on host cells.
  • Biotrophic fungi tend to be specialised pathogens, with limited host range.

Many biotrophic pathogens obtain their nutrients by forming haustoria (singular haustorium ): ingrowths of pathogen into host cells.

Biotrophic pathogens may:

  1. Divert nutrients from host
  2. Interfere with host metabolism and development:
    • replacement of host structures with pathogen structures
    • abnormal growth (galls, witches brooms, etc.)
    • yellowing, mosaic
    • stunting
    • premature senescence, leaf drop

Necrotrophic pathogens

Examples: Septoria tritici , Rhynchosporium secalis

  • Tend to be less specialised than biotrophs
  • Plant cells die around around where the pathogen is growing (whole plant may not be killed).
  • Have to compete with saprophytes to grow in dead tissues

Necrotrophic pathogens may:

  1. Produce enzymes that damage the plant, especially cell walls. Beispiele:
    • cellulases : degrade cellulose
    • pectinases : degrade pectic substances, etc.

High production of these enzymes leads to rotting.

  • Produce toxins : small molecules toxic to host
    • Interfere with host metabolism.
    • Often cause necrosis (cell death).
    • Structures and modes of action are diverse.
    • Some only affect specific plants ('host-selective'), others have broad toxicity.
  • Factors promoting epidemics

    1. Favourable environment.
    2. Presence of inoculum (source of pathogen).
    3. Host uniformity – so if pathogen can attack one plant, can attack all. Contrast: agricultural uniformity vs . natural diversity.
    4. Introduction of exotic pathogens – so host lacks resistance. The most devastating ep >
      Two variables summarise:
      1. Amount of initial inoculum , to start disease out
      2. Rate at which disease spreads

      Both can be influenced by:

      • Environment.
      • Resistance of plants to pathogen.
      • Kontrollmaßnahmen.

      An infection cycle can take as little as 4 days. Many diseases are polycyclic: have many cycles per growing season. Allows exponential build-up of disease until build-up of disease becomes limited by availability of plant material: logistic growth.

      • Effect of rate of disease spread
      • Effect of initial inoculum

      Some diseases are monocyclic: only have one cycle per season, and so spread more slowly. Common with diseases where pathogen infects through roots .

      Mechanisms of dispersal
      1. Wind – mostly fungal spores.
        Examples: Blumeria (Erysiphe) graminis , Puccinia species, Phytophthora infestans .
        Allows long-distance dissemination if spores are sufficiently resistant to adverse conditions.
      2. Water , especially rain splash. Local .
        • Some fungal spores. Examples: Septoria tritici , Rhynchosporium secalis .
        • Most bacteria.
      3. Vectors :
        • Most viruses . Vectors are most commonly insects, especially aphids .
        • Some bacteria and fungi, such as the Dutch elm disease pathogen (a fungus).

      Effect of environment on disease severity

      1. Physical :
        • Temperature . For any disease, there will be an optimum temperature.
        • Moisture
          • Most fungal pathogens require free water (rain, dew) for spore germination and infection .
          • Fungi require high relative humidity to produce spores .
          • Dissemination of pathogens that are spread by water.
      2. Chemical : soil fertility and pH.
      3. Biological :
        • Availability of vectors.
        • Presence of organisms that are antagonistic to the pathogen.
        • Human activity!
      Prediction

      Knowledge of factors affecting disease severity makes it possible to predict:

      • How severe a disease outbreak is likely to be.
      • How bad losses will be.

      Can use prediction to make decisions about control (especially whether chemical control is necessary), but prediction is imperfect, and so involves risk .

      Similar Diseases

      Potato late blight is often confused with other foliar and tuber diseases such as early blight and Fusarium dry rot.

      Early blight, Alternaria solani, note target spot lesions on leaves and brown, irregular and sunken lesions on tubers.

      S. Jensen, Cornell University and H.F. Schwartz, Colorado State University, Bugwood.org

      Early blight, Alternaria solani, note target spot lesions on leaves and brown, irregular and sunken lesions on tubers.

      S. Jensen, Cornell University and H.F. Schwartz, Colorado State University, Bugwood.org

      Fusarium dry rot, Fusarium solani, note sporulating, sunken lesions on tubers.

      S. Butler, NCSU PDIC

      Exclusion of the pathogen

      If main source of pathogen is seed or vegetative propagating material (cuttings, potatoes, etc.) – ensure they are free of pathogen.

      Eliminates initial inoculum .

      With vegetative propagation especially, viruses can build up progressively from one generation to the next.

      Certification : quality standards for seeds and propagating material, to ensure freedom from pathogens.

      Stringent example (for seeds): lettuce mosaic virus on lettuce seed in California. Must have 0 seeds infected out of 30,000.

      Favorable Environmental Conditions for the Disease

      • High-humidity and moisture (6-12 hours of moisture are ideal and usually occur as morning dew, rain or overhead irrigation).
      • Moderate temperatures (

      60-80°F).

    5. In North Carolina, disease typically begins in June and lasts throughout the growing season.
    6. Disease Transmission

      The pathogen usually needs a living host to overwinter, it survives on infected tubers placed in storage, cull piles and volunteers. However, it can also survive in soil and plant debris by forming oospores, which are thick-walled overwintering spores that are formed when both mating types (A1 and A2) of the pathogen are present in a field. Pathogen spores can be transported from state to state through air currents. Spores come to North Carolina from surrounding states every year. Tubers become infected when rain or irrigation wash down sporangia from leaves with sporulating lesions and zoospores swim through the soil to infect the tuber.

      Disease Control for Conventional Growers

      Before disease occurs, apply fungicides at 7-10 day intervals. After disease is detected in your area, apply fungicides at 5-7 day intervals. Alternate products and tank mix mancozeb or chlorothalonil to avoid generating fungicide-resistant strains. For the latest fungicide recommendations for potato late blight see the Southeastern US Vegetable Crop Handbook. Fungicide labels are legal documents, always read and follow fungicide labels.

      Table 1. Example products for potato late blight control.
      Active ingredientExample productPHI (day)Group
      CyazofamidRanman3.6SC021
      PropamocarbPrevicur Flex1428
      Ametoctradin + dimethomorphZampro445+40
      OxathiapiprolinOrondis Opti A5U15
      Mandipropamid + difenoconazoleRevus Top140 + 3
      DimethomorphForum440
      CymoxanilCurzate 60DF1427
      Mefenoxam + chlorothalonilRidomil Gold Bravo144 + M
      Mancozeb + zoxamideGavel 75WG522 + M
      MancozebDithane5M
      ChlorothalonilBravo0M
      Famoxadone + cymoxanilTanos311 + 27

      For example, before disease you can use: Forum + Bravo, or Curzate + Bravo, or Gavel, every seven days in rotation. After disease you can use: Revus Top + Bravo, or Ranman + Bravo, or Ridomil Gold Bravo every five days in rotation.

      Disease Control for Home Gardeners

      Products containing the active ingredients copper or chlorothalonil (the trade name of one product with chlorothalonil is known as ‘Daconil’) are the best and only effective products available to home gardeners. In addition, home gardeners should grow varieties with resistance if they are worried about late blight in future years because most chemicals available to the home gardener are not sufficient to control late blight once it appears. Once plants are infected in a home garden, there is little that can be done to protect them besides weekly fungicide sprays.

      Useful Resources

      • The NCSU Plant Disease and Insect Clinic provides diagnostics and control recommendations
      • USAblight provides forecasts and reports of disease outbreaks
      • The Extension Plant Pathology Portal provides information on crop disease management
      • Das Southeastern US Vegetable Crop Handbook provides information on vegetable disease management
      • The USDA Fungus-Host Distributions Database provides information about reported hosts for fungal and oomycete pathogens

      Avo >Grow plants where pathogen is absent or conditions are unfavourable for it . Especially useful for production of seed or vegetative propagating material.

      Example: seed potatoes . In UK, produced in Scotland and northern England:

      • away from major production areas
      • unfavourable for aph >How crop is grown, very diverse. Most useful to reduce initial inoculum . Beispiele:
        • Hygiene/sanitation : remove infected plants.
        • Crop rotation : many pathogens are specific to one kind of plant, and can't survive for long in the absence of their host
        • Destroy crop residues , if pathogen can survive on them between growing seasons.

        Chemical control

        There has been a substantial increase in use in the last 20 years, notably in 'high input, high output' systems for growing cereals.

        Almost entirely for control of fungi: fungicides .

        Fungicides go back over 100 years. First to be widely adopted was Bordeaux mixture (copper-based, 1885).

        Fungicides can be divided into two main categories:
        1. Protectant
        2. Systemic

        Organic protectant fungic >Developed since 1930s.

        Remain on surface of plant, and protect against infection.

        • Relatively non-specific
        • Need frequent applications and relatively large amounts (kilograms per hectare)
        • Thus, expensive to use, so restricted to high value crops

        Examples: mancozeb (old), fluazinam (new), both used against late blight.

        Systemic fungic >Developed since 1960s. Taken up by plants, and so kill pathogens after infection.

        Example: ergosterol biosynthesis inhibitors inhibit biosynthesis of membrane lip >Characteristics of systemic fungicides:

        • Specific (relatively) in action, so
          • relatively non-toxic to other organisms
          • probably less hazardous to the environment than protectant fungicides
        • Are inside plant and translocated to new growth so can be applied infrequently.
        • Low doses (

          50 - 200 g ha -1 )

        • Thus, economical. Can be used, for example, on cereals.

        Fungic > Major problem with systemic fungic >Example: benomyl was used to control grey mould in vineyards, control failed in 2 years.

        Strategies to 'manage' resistance:

          Don't over-use fungic >'Most plants are resistant to most pathogens'.

        See illustrations of different degrees of resistance of wheat to rusts (only accessible from Newcastle University).

        Genetic control of disease resistance
        1. Major-gene : a single gene determines whether plant is resistant or susceptible. Resistance is often complete (associated with hypersensitive response).

        Advantages :

        • Resistance can be complete
        • Easy to breed

        Disadvantage : Pathogens can evolve to overcome resistance (requires only a single mutation in the pathogen).
        Polygenic : due to many genes, each with small effect, effects cumulative.

        Advantage : Pathogen evolves very slowly to overcome resistance, so resistance is durable .

        Disadvantages :

        • Resistance is usually only partial
        • Breeding difficult (slow)

    Biological control

    Use of microorganisms (mostly bacteria or fungi) that are antagonistic to pathogen.

    41 products available in September 2000. Most are for soil-borne diseases, especially of seedlings.

    Major problem is lack of reliability , mainly due to the difficulty of getting biocontrol organisms established in association with plants.

    Some organisms produce antibiotics . Amount can be -1 .

    Biotechnology

    Application of molecular biology and gene cloning and manipulation.

    Uses in disease control:

    • Rapid detection of pathogens
    • Genetic modification (genetic engineering): transfer of specific new genes into plants.
      Current application in plant pathology: resistance to viruses.

    The plant pathogen Agrobacterium tumefaciens (causes crown gall ) is a natural genetic engineer and can be used to introduce DNA into plants.

    Viruses

    Viral nucleic ac >Most important use of genetic modification in plant pathology.

    Genetic engineering process:

    1. Copy viral RNA to DNA.
    2. Introduce DNA into plant.

    Consequence : plant is resistant to virus.

    Works with many different viruses. Coat protein gene used most commonly, but other viral genes can work too.

    Beispiele

    1. First discovery: tobacco resistant to tobacco mosaic virus
    2. A squash cultivar with coat protein genes giving resistance to two important viruses. One of the first genetically modified plants to be grown commercially (released 1964).
    3. Resistance of papaya to papaya ringspot virus has saved papaya production in Hawaii.
    4. Potatoes with resistance to potato leafroll virus and to potato virus Y.

    Integration

    Use different methods together. Beispiele:

    1. Use lower chemical doses on plant with partial disease resistance
    2. Combine cultural practices with fungicides or disease resistance

    Features distinguishing fungal groups

    1. Characteristics of hyphae (especially cross-walls: septa )

    2. Biochemistry (cell walls, membranes)

    Ascomycetes

    (varies)Zoospores produced in sporangia
    Sexual reproduction Ascospores Basidiospores Oospores

    Causal organism

    family Erysiphaceae

    most plants

    Blumeria (Erysiphe) graminis

    grasses

    B. graminis forma specialis (f.sp.) tritici

    wheat

    B. graminis f.sp. hordei

    Gerste

    Interaction with host
    1. Growth pattern : hyphae growing on surface form haustoria in epidermis.
    2. Effect on host
      • Transfer of nutrients
      • Shading by hyphae reduces photosynthesis

    Plants rarely killed, but can have yield losses of up to 20-25%.

    Life cycle

    Conidia form in chains on leaf surface, spread by wind. Fungus produces new con >Requires:

    • moderate temperatures
    • high humidity
    • not free water (unusual)

    As plants senesce, ascospores form in cleistothecia , which look like tiny black dots embedded in the mycelium. Allows pathogen to survive over summer.

    A. Cultural practices
    1. Minimise initial inoculum:
      • remove 'green br >Imperfect, because conidia can spread long distances (e.g. European continent to England)
      • Avo >Use systemic fungic >Resistance of B. graminis to chemicals is a significant problem.

    2 to 3 treatments during growing season:

    1. Seed treatment – protects seedling, which takes up chemical as seed imbibes
    2. Spring treatment of winter barley, especially if:
      • variety is highly susceptible
      • lush growth because high N fertiliser
      • mildew present
    3. Spray at flag leaf emergence. Flag leaf is major contributor to yield, so essential to protect it.

    Common features

    1. Spread by rain splash (not wind) – local. Upward spread from leaf to leaf important.
    2. Overwintering in crop debris. Septoria tritici forms ascospores, which can be carried by wind, in the spring.
    3. Control mainly by systemic fungic >Major root disease of wheat (not barley).

    Causal organism : Gaeumannomyces graminis

    Symptoms :

    • Patches of yellow or stunted plants, grain may fail to develop (hence 'take-all')
      Illustration
    • Roots blackened ('dry rot'), stunted
      Illustration (only accessible from Newcastle University)

    Example: late blight

    Causal organism : Phytophthora infestans

    Main hosts : potatoes, tomatoes,

    The American Phytopathological Society has an excellent web site dealing with late blight, including illustrations of symptoms and of Phytophthora infestans .

    Effects on host
    • Water-soaked patches on leaves
    • Large brown dead areas ('blighted') surrounded in wet weather by visible white growth of fungus
    • Attacks tubers, giving brown but firm rotted areas. Secondary organisms follow and rot entire potato.

    Pathogen spreads by wind-blown sporangia .

    Tuber infection occurs when sporangia are washed off leaves and fall on ground. Penetration occurs through lenticels or wounds. Can have post-harvest infection by sporangia contaminating tubers.

    Severe disease favoured by:

      moisture (free water for infection, sporulation requires high relative hum >Under favourable conditions, 1 cycle takes as little as 4 days (infection to sporulation).

    2. Cultural practices
    • Sanitation to minimise initial inoculum
      • destroy potato dumps (cull piles)
      • kill sprouts or prevent sprouting
      • destroy volunteer plants
    • Kill vines before harvest, to minimise tuber infection
    3. Disease resistance
    1. Major-gene no use as pathogen overcomes rapidly.
    2. Polygenic
      • not sufficient for complete control but
      • useful as supplement to chemical control, pathogen does not overcome rapidly.
    5. Integrated control

    Main objective is to reduce reliance on fungicide. Make use of:

    1. Cultural practices , mainly to minimise initial inoculum.
    2. Disease resistance : with partial resistance, need less fungicide.
    3. Disease forecasting . In UK, warning of need to spray has been provided by ADAS (Agricultural Development and Advisory Service) when there is a sufficient period of:
      • Temperature >= 10°C
      • Relative humidity >90%

    Nevertheless, further development expected.