โรคใบไหม้ข้าวโพดทางใต้
โรคใบไหม้ข้าวโพดทางใต้ในข้าวโพด
ปัจจัยก่อเหตุ	โคคลิโอโบลัส เฮเทอโรสโทรฟัส

โรคใบไหม้ข้าวโพดทางใต้ (SCLB) เป็น โรค เชื้อราของข้าวโพดที่เกิดจากเชื้อก่อโรคพืช Bipolaris maydis (หรือที่รู้จักกันในชื่อCochliobolus heterostrophusใน ระยะสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศ )

เชื้อรานี้เป็นแอสโคไมซีตและสามารถใช้โคนิเดียหรือแอสโคสปอร์ในการแพร่เชื้อได้^{[ 1 ]} B. maydisมี 3 สายพันธุ์ได้แก่ สายพันธุ์ O, สายพันธุ์ C และสายพันธุ์ T อาการของโรค SCLB จะแตกต่างกันไปตามสายพันธุ์ของเชื้อก่อโรค สายพันธุ์ T ติดเชื้อในต้นข้าวโพดที่มีไซโตพลาสซึม เพศผู้ที่เป็นหมันแบบเท็กซัส (ข้าวโพด cms-T) และความอ่อนแอนี้เป็นสาเหตุของการระบาดของโรค SCLB ในสหรัฐอเมริกาในปี 1969-1970 ^{[ 2 ]} ด้วยเหตุนี้ สายพันธุ์ T จึงมีความน่าสนใจเป็นพิเศษ แม้ว่า SCLB จะเจริญเติบโตได้ดีในสภาพอากาศที่อบอุ่นและชื้น แต่โรคนี้สามารถพบได้ในพื้นที่ปลูกข้าวโพดหลายแห่งทั่วโลก^{[ 3 ]} แนวทางการจัดการทั่วไป ได้แก่ การปรับปรุงพันธุ์เพื่อต้านทานโรค การควบคุมโดยวิธีทางวัฒนธรรม และการใช้ สารฆ่าเชื้อรา

พืชที่เป็นโฮสต์หลักของโรคใบไหม้ข้าวโพดทางใต้คือZea maysหรือข้าวโพดซึ่งเป็นที่รู้จักกันในสหรัฐอเมริกาว่า corn

ข้าวโพดหลายชนิดที่มีไซโตพลาซึมปกติ (N) อ่อนแอต่อเชื้อ Race O พวกมันมีความต้านทานไซโตพลาซึมต่อ สารพิษ TของBipolaris maydis (ที่ผลิตโดยเชื้อ Race T) การขาดหายไปของยีนที่พบเฉพาะในพืชที่มีไซโตพลาซึมเป็นหมันเพศผู้แบบเท็กซัสเป็นสาเหตุของความต้านทานนี้^{[ 1 ]} ต้นข้าวโพดที่มีไซโตพลาซึม T-cms ได้รับการถ่ายทอดยีน T-urf 13 จากแม่ ซึ่งเข้ารหัสโปรตีนที่เป็นส่วนประกอบของเยื่อหุ้มไมโทคอนเด รียชั้น ใน สารพิษ T ออกฤทธิ์ต่อส่วนนี้ของไมโทคอนเดรีย^{[ 4 ​​]}ในทำนองเดียวกัน เชื้อ Race C ก่อโรคเฉพาะกับพืชที่มีไซโตพลาซึมเป็นหมันเพศผู้ C เท่านั้น^{[ 3 ]}

Bipolaris maydisยังสามารถติดเชื้อในข้าวฟ่างและเทโอซินเต้ได้ อีกด้วย ^{[ 3 ]}

ตารางที่ 1 ภาพรวมการแข่งขัน

อาการจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับสายพันธุ์ที่พบ^{[ 5 ]}อาการที่บ่งบอกถึง SCLB คือการมีแผลที่ใบ^{[ 3 ]}

เมื่อมีเชื้อ Race O ปรากฏอยู่ รอยโรคจะมีสีน้ำตาลอ่อน มีขอบสีเหลืองอ่อนถึงน้ำตาลเข้ม รอยโรคเริ่มต้นเป็นรอยโรครูปเพชรขนาดเล็ก และขยายตัวตามเส้นใบจนกลายเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าขนาดใหญ่ขึ้น รอยโรคของ Race O จะอยู่ภายในใบของต้นข้าวโพด^{[ 3 ] [ 6 ]} ขนาดของรอยโรคมีตั้งแต่ 2 ถึง 6 มิลลิเมตรกว้าง และ 3 ถึง 22 มิลลิเมตรยาว^{[ 5 ]}

แผลที่เกิดจากเชื้อราสายพันธุ์ T มีสีน้ำตาลอ่อน มีวงแหวนสีเหลืองเขียวหรือคลอโรติก ต่อมาแผลจะมีขอบสีแดงถึงน้ำตาลเข้ม และสามารถแพร่กระจายไปยังส่วนเหนือดินทั้งหมดของพืช รวมถึงลำต้น กาบใบ และรวง แผลมีรูปร่างเป็นรูปวงรีหรือทรงกระบอก และอาจมีขนาดใหญ่กว่าแผลที่เกิดจากเชื้อราสายพันธุ์ O โดยมีความกว้าง 6 ถึง 12 มิลลิเมตร และยาว 6 ถึง 27 มิลลิเมตร^{[ 3 ] [ 6 ]}การติดเชื้อเชื้อราสายพันธุ์ T ทำให้ต้นกล้าเหี่ยวเฉา และตายภายในสามถึงสี่สัปดาห์^{[ 3 ]}

รอยโรคที่เกิดจากเชื้อ Race C มีลักษณะเนื้อตายและพบว่ามีความยาวประมาณ 5 มิลลิเมตร นอกจากนี้ยังมีแนวโน้มที่จะทำให้เหี่ยวเฉาด้วย^{[ 7 ]}

โดยสรุปB. maydisสามารถเข้าทำลายใบ กาบฝัก เปลือกฝัก ฝัก ฝักข้าวโพด ก้านฝัก และลำต้นได้ หากก้านฝักติดเชื้อเร็วพอ ฝักข้าวโพดอาจตายก่อนกำหนด ทำให้ฝักร่วง เมล็ดข้าวโพดที่ติดเชื้อ SCLB จะถูกปกคลุมด้วยราสีดำคล้ายใย ซึ่งอาจทำให้ฝักเน่าได้^{[ 1 ]}โรคเน่าฝักจะรุนแรงมากขึ้นในข้าวโพดสายพันธุ์ T-cms ^{[ 8 ]}ต้นกล้าที่ติดเชื้ออาจเหี่ยวเฉาและตายภายในไม่กี่สัปดาห์หลังวันปลูก^{[ 1 ]}

เนื่องจากอาการเป็นการตอบสนองของพืชและสามารถพบอาการที่คล้ายคลึงกันได้กับเชื้อโรคพืชชนิดอื่น การติดเชื้อ Bipolaris maydisจึงสามารถยืนยันได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์ สัญญาณ (การมีอยู่ของเชื้อโรคจริง) ของ SCLB คือสปอร์ของมัน ซึ่งสามารถมองเห็นได้ภายใต้กล้องจุลทรรศน์และมักจะมีสีน้ำตาลและเรียวแหลมโดยมีขอบกลม^{[ 3 ]}โรคใบไหม้ข้าวโพดทางเหนือมักเกิดขึ้นเมื่อมีโรคใบไหม้ข้าวโพดทางใต้ และรอยโรคสามารถแยกแยะความแตกต่างระหว่างทั้งสองได้ รอยโรคของ SCLB จะมีด้านขนานกันมากกว่า สีอ่อนกว่า และมีขนาดเล็กกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับ NCLB ^{[ 9 ]}

วงจรการเกิดโรคของเชื้อราCocholiobolus heterostrophusเกี่ยวข้องกับการปล่อยสปอร์แบบไม่อาศัยเพศ (conidia) หรือสปอร์แบบอาศัยเพศ (ascospores) เพื่อเข้าทำลายต้นข้าวโพด วงจรแบบไม่อาศัยเพศนั้นพบได้ในธรรมชาติและเป็นสิ่งที่น่ากังวลเป็นอย่างยิ่ง เมื่อสภาพแวดล้อมเหมาะสม ชื้น และอบอุ่น สปอร์ ( เชื้อก่อโรค หลัก ) จะถูกปล่อยออกมาจากแผลของต้นข้าวโพดที่ติดเชื้อและถูกพัดพาไปยังต้นพืชใกล้เคียงโดยลมหรือฝนที่กระเด็น เมื่อสปอร์ตกลงบนใบหรือกาบใบของต้นพืชที่แข็งแรง เชื้อรา Bipolaris maydisจะงอกบนเนื้อเยื่อโดยใช้ท่อเจริญ (germ tubes ) ท่อเจริญเหล่านี้จะแทรกซึมผ่านใบหรือเข้าไปทางช่องเปิดตามธรรมชาติ เช่นปากใบเนื้อเยื่อ พาเรนไคมาของใบจะถูกรุกรานโดยไมซีเลียมของเชื้อรา เซลล์ของเนื้อเยื่อใบจะเริ่มเปลี่ยนเป็นสีน้ำตาลและเหี่ยวเฉาในที่สุด รอยโรคเหล่านี้ก่อให้เกิดโคนิดิโอฟอร์ ซึ่งภายใต้สภาวะที่เหมาะสม สามารถแพร่เชื้อไปยังพืชเจ้าบ้านเดิม (เมล็ด เปลือก ลำต้น ใบ) หรือปล่อยโคนิเดียเพื่อแพร่เชื้อไปยังพืชใกล้เคียงอื่นๆ ได้^{[ 1 ]}คำว่า 'สภาวะที่เหมาะสม' หมายถึงมีน้ำอยู่บนผิวใบและอุณหภูมิของสภาพแวดล้อมอยู่ระหว่าง 60 ถึง 80 องศาฟาเรนไฮต์ ภายใต้สภาวะเหล่านี้ สปอร์จะงอกและแทรกซึมเข้าไปในพืชภายใน 6 ชั่วโมง^{[ 10 ]}เชื้อราจะอยู่รอดในฤดูหนาวในเศษซากข้าวโพดในรูปของไมซีเลียมและสปอร์ รอคอยสภาวะที่เหมาะสมในฤดูใบไม้ผลิอีกครั้ง^{[ 1 ]}ระยะเวลาการสร้างเชื้อใหม่ใช้เวลาเพียง 51 ชั่วโมง^{[ 11 ]}

ดังที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้Bipolaris maydisยังมีระยะสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศด้วยแอสโคสปอร์ แต่พบได้เฉพาะในการเพาะเลี้ยงในห้องปฏิบัติการเท่านั้น แอสโคสปอร์ (ภายในแอสซี) พบได้ในแอสโคคาร์ปCochiobolusซึ่งเป็นเพอริเทเซียมชนิดหนึ่งที่หายากในธรรมชาติ ดังนั้น เส้นทางหลักของการติดเชื้อ SCLB จึงเป็นแบบไม่อาศัยเพศผ่านการติดเชื้อโคนิเดีย^{[ 3 ]}

โรคใบไหม้ข้าวโพดทางใต้สามารถพบได้ทั่วโลก เกือบทุกที่ที่มีการปลูกข้าวโพด ปริมาณน้ำฝน ความชื้นสัมพัทธ์ และอุณหภูมิของพื้นที่มีความสำคัญต่อการแพร่กระจายและการอยู่รอดของโรค^{[ 12 ]}เนื่องจาก SCLB ชอบสภาพอากาศที่อบอุ่นและชื้น สภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิอบอุ่น (68 ถึง 90 องศาฟาเรนไฮต์) และระดับความชื้นสูงเอื้อต่อ SCLB เป็นพิเศษ^{[ 10 ]}ในทางตรงกันข้าม ฤดูปลูกที่ยาวนานและมีแดดจัดพร้อมสภาพแห้งแล้งไม่เอื้ออำนวยอย่างยิ่ง^{[ 13 ]} สายพันธุ์ O เป็นสายพันธุ์ที่มีการแพร่กระจายมากที่สุดในสามประเภท สายพันธุ์ T พบในพื้นที่ที่มีการปลูกข้าวโพดพันธุ์เท็กซัสที่เป็นหมันตัวผู้ และสายพันธุ์ C พบเฉพาะในประเทศจีน^{[ 3 ]}

แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับการจัดการโรคใบไหม้ข้าวโพดทางใต้คือการปรับปรุงพันธุ์เพื่อให้พืชมีความต้านทาน มีการค้นพบแหล่งความต้านทานทั้งแบบยีนเดี่ยวและแบบหลายยีน ข้าวโพดที่มีไซโตพลาสซึมปกติสามารถต้านทานได้ทั้งสายพันธุ์ T และสายพันธุ์ C ดังนั้นจึงมีสายพันธุ์ O แพร่หลายมากกว่า^{[ 5 ]} ในลูกผสมที่ต้านทานบางชนิดอาจพบจุดด่าง แต่เป็นเพียงปฏิกิริยาต่อความต้านทานและจะไม่ทำให้สูญเสียความสำคัญทางเศรษฐกิจ^{[ 10 ]}

วิธีการควบคุมอื่นๆ สามารถป้องกันการแพร่กระจายของเชื้อทุกสายพันธุ์ได้ ตัวอย่างเช่น การจัดการเศษซากพืชระหว่างฤดูปลูกมีความสำคัญ^{[ 5 ]}เนื่องจากB. maydisอยู่รอดในฤดูหนาวในเศษใบและกาบใบ^{[ 14 ]} การไถพรวนสามารถช่วยส่งเสริมการย่อยสลายเศษซากที่เหลืออยู่ได้ มีการสังเกตว่าการฝังเศษซากโดยการไถพรวนช่วยลดการเกิด SCLB ได้เมื่อเทียบกับการไถพรวนแบบน้อยครั้ง ซึ่งอาจทำให้มีเศษซากเหลืออยู่บนผิวดิน^{[ 12 ]}การควบคุมทางวัฒนธรรมอีกรูปแบบหนึ่งที่ใช้เพื่อจำกัดโรคใบไหม้ข้าวโพดทางใต้คือการหมุนเวียนพืชกับพืชที่ไม่ใช่พืชอาศัย

นอกจากนี้ อาจใช้สารฆ่าเชื้อราทางใบ การควบคุมโรคทางใบมีความสำคัญอย่างยิ่งในช่วง 14 วันก่อนถึง 21 วันหลังดอกตัวผู้บาน ซึ่งเป็นช่วงเวลาที่มีความเสี่ยงต่อความเสียหายจากโรคใบไหม้มากที่สุด^{[ 10 ]} ควรใช้สารฆ่าเชื้อรากับพืชที่ติดเชื้อ SCLB ทันทีเมื่อเริ่มเห็นรอยโรค ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม อาจจำเป็นต้องใช้ซ้ำในระหว่างฤดูปลูก^{[ 3 ]}

แนวทางการทำฟาร์มและสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมสำหรับการแพร่กระจายของB. maydisในสหรัฐอเมริกา นำไปสู่การระบาดในปี 1970 ในช่วงต้นทศวรรษ 1960 บริษัทเมล็ดพันธุ์ข้าวโพดเริ่มใช้ไซโตพลาสม์เพศผู้ที่เป็นหมัน เพื่อที่จะได้ไม่ต้องตัดช่อดอกตัวผู้ด้วยมืออีกต่อไป ซึ่งช่วยประหยัดทั้งเงินและเวลา^{[ 15 ]} ในที่สุดเมล็ดพันธุ์นี้ก็ถูกนำไปผสมพันธุ์เป็นพืชลูกผสม จนกระทั่งมีข้าวโพดที่มีไซโตพลาสม์เพศผู้ที่เป็นหมันแบบเท็กซัส (Tcms) แพร่หลายถึง 90% ซึ่งอ่อนแอต่อเชื้อราสายพันธุ์ T ที่เกิดขึ้นใหม่ โรคนี้ซึ่งปรากฏครั้งแรกในสหรัฐอเมริกาในปี 1968 ได้แพร่ระบาดอย่างรุนแรงในปี 1970 และทำลายผลผลิตข้าวโพดในเขตปลูกข้าวโพดไปประมาณ 15% ในปีนั้น^{[ 1 ]}ในปี 1970 โรคนี้เริ่มต้นในภาคใต้ของสหรัฐอเมริกา และภายในกลางเดือนสิงหาคมก็แพร่กระจายไปทางเหนือถึงมินนิโซตาและเมนมีการประมาณการว่า เฉพาะรัฐ อิลลินอยส์เพียงรัฐเดียวก็สูญเสียข้าวโพดไปถึง 250 ล้านบุชเชลจากโรค SCLB ^{[ 10 ]} มูลค่าทางเศรษฐกิจของพืชผลข้าวโพดที่สูญเสียไปนั้นประเมินไว้ที่หนึ่งพันล้านดอลลาร์สหรัฐในขณะนั้น^{[ 1 ]}ซึ่งจะมีมูลค่ามากกว่าหกพันล้านดอลลาร์สหรัฐตามมาตรฐานปี 2015 ในปี 1971 การสูญเสียจาก SCLB แทบจะหายไปหมดแล้ว เนื่องจากการกลับมาใช้ข้าวโพดที่มีไซโตพลาสซึมปกติ สภาพอากาศที่ไม่เอื้ออำนวย การฝังเศษซากพืช และการปลูกเร็ว^{[ 10 ]}การระบาดของ SCLB เน้นย้ำถึงปัญหาความสม่ำเสมอทางพันธุกรรมใน พืช ปลูกเดี่ยวซึ่งทำให้มีโอกาสมากขึ้นที่จะเกิดสายพันธุ์เชื้อโรคใหม่และความเปราะบางของพืชเจ้าบ้าน^{[ 1 ]}

ในปัจจุบันมีวิธีการจัดการและแนวทางการศึกษาที่ดีขึ้นมากมาย แต่โรคนี้ก็ยังคงเป็นปัญหาในสภาพอากาศเขตร้อน ทำให้ผลผลิตเสียหายอย่างร้ายแรงถึง 70% ^{[ 3 ]}