กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 22 นาที

สนิมลำต้น

โรคสนิมลำต้น หรือที่รู้จักกันในชื่อโรค สนิมธัญพืช โรค สนิมดำ [ 1 ] [ 2 ] โรคสนิมแดง หรือ โรค ฝุ่น แดง [ 3 ] เกิดจาก เชื้อรา Puccinia graminis ซึ่งก่อให้เกิดโรคร้ายแรงใน พืชตระกูล...

สนิมลำต้น

สนิมลำต้น
การจำแนกทางวิทยาศาสตร์แก้ไขการจัดหมวดหมู่นี้
อาณาจักร: เชื้อรา
แผนก: บาซิดิโอไมโคตา
ระดับ: ปุชชินิโอไมซีส
คำสั่ง: ปุชชินิอาเลส
ตระกูล: ปุชชินีซี
ประเภท: ปุชชิเนีย
สายพันธุ์:
พี. แกรมินิส
ชื่อทวินาม
ปุชชิเนีย แกรมินิส
คำพ้องความหมาย

ดู§ คำพ้องความหมาย

โรคสนิมลำต้นหรือที่รู้จักกันในชื่อโรคสนิมธัญพืชโรคสนิมดำ[ 1 ] [ 2 ]โรคสนิมแดงหรือ โรค ฝุ่นแดง[ 3 ]เกิดจากเชื้อราPuccinia graminisซึ่งก่อให้เกิดโรคร้ายแรงใน พืชตระกูล ธัญพืชพืชที่ได้รับผลกระทบจากโรคนี้ ได้แก่ข้าวสาลีขนมปังข้าวสาลีดูรัม ข้าวบาร์เลย์และข้าวสาลีลูกผสม [ 1 ] โรคเหล่านี้ส่งผลกระทบต่อการทำฟาร์มธัญพืชมาตลอดประวัติศาสตร์ การเกิดโรคสนิมลำต้นของข้าวสาลีซ้ำทุกปีในที่ราบทางตอนเหนือของอินเดียถูกค้นพบโดย KC Mehta [ 4 ]ตั้งแต่ทศวรรษ 1950 เป็นต้นมา มีการพัฒนาสายพันธุ์ข้าวสาลีที่ต้านทานต่อโรคสนิมลำต้น[ 5 ] นอกจากนี้ยังมี สารฆ่าเชื้อราที่มีประสิทธิภาพต่อโรคสนิมลำต้นอีกด้วย[ 6 ]

ในปี พ.ศ. 2542 มีการระบุเชื้อราสนิมลำต้นสายพันธุ์ใหม่ที่มีความรุนแรงกว่าเดิม ซึ่งข้าวสาลีสายพันธุ์ปัจจุบันส่วนใหญ่ไม่มีความต้านทานต่อเชื้อราสายพันธุ์นี้ เชื้อราสายพันธุ์นี้ได้รับการตั้งชื่อว่า TTKSK (เช่น สายพันธุ์Ug99) การระบาดของเชื้อราสนิมลำต้นในข้าวสาลีที่เกิดจากเชื้อราสายพันธุ์ TTKSK แพร่กระจายไปทั่วแอฟริกา เอเชียและตะวันออกกลางก่อให้เกิดความกังวลอย่าง มากเนื่องจากมีผู้คนจำนวนมากที่พึ่งพาข้าวสาลีในการดำรงชีวิต จึงเป็นภัยคุกคามต่อความมั่นคง ทางอาหารของโลก[ 7 ]

การระบาดของโรคราสนิมลำต้นสายพันธุ์รุนแรงอีกสายพันธุ์หนึ่ง TTTTF เกิดขึ้นในซิซิลีในปี 2016 ซึ่งบ่งชี้ว่าโรคนี้กำลังกลับมาสู่ยุโรป[ 5 ] การวิเคราะห์ จีโนมอย่างครอบคลุมของPuccinia graminisร่วมกับข้อมูลพยาธิวิทยาของพืชและสภาพภูมิอากาศ ชี้ให้เห็นถึงศักยภาพของการกลับมาแพร่ระบาดของโรคราสนิมลำต้นข้าวสาลีในสหราชอาณาจักร[ 8 ] [ 9 ]

ประวัติศาสตร์

บรรพบุรุษของเชื้อราที่ก่อให้เกิดโรคสนิมลำต้นได้แพร่ระบาดในหญ้ามานานหลายล้านปีแล้ว และแพร่ระบาดในพืชข้าวสาลีมานานเท่าที่เริ่มมีการปลูก[ 7 ]ตามที่จิม ปีเตอร์สัน ศาสตราจารย์ด้านการปรับปรุงพันธุ์และพันธุศาสตร์ข้าวสาลีแห่งมหาวิทยาลัยโอเรกอนสเตทกล่าวว่า "โรคสนิมลำต้นทำลายพืชข้าวสาลีของสหรัฐฯ มากกว่า 20% หลายครั้งระหว่างปี 1917 ถึง 1935 และความเสียหายสูงถึง 9% สองครั้งในช่วงทศวรรษ 1950" โดยการระบาดครั้งสุดท้ายในสหรัฐฯ ในปี 1962 ทำลายพืชผลไป 5.2% [ 7 ]

โรคราสนิมลำต้นเป็นปัญหาต่อเนื่องมาตั้งแต่สมัยอริสโตเติล (384–322 ปีก่อนคริสตกาล) ชาวโรมันในสมัยโบราณมีประเพณีบูชายัญสัตว์สีแดง เช่น สุนัขจิ้งจอก สุนัข และวัว ให้แก่ โรบิกัส ( โรบิโก ) เทพเจ้าแห่งโรคราสนิม พวกเขาจะทำพิธีกรรมนี้ในฤดูใบไม้ผลิในเทศกาลที่เรียกว่าโรบิกาเลีย โดยหวังว่าพืชผลข้าวสาลีจะไม่ถูกทำลายจากโรคราสนิม มีการตรวจสอบบันทึกสภาพอากาศในสมัยนั้นอีกครั้ง และมีการคาดการณ์ว่าการล่มสลายของจักรวรรดิโรมันนั้นเกิดจากฤดูฝนที่ยาวนานติดต่อกัน ซึ่งทำให้โรคราสนิมรุนแรงขึ้น ส่งผลให้ผลผลิตข้าวสาลีลดลง กฎหมายห้ามปลูกต้นบาร์เบอร์รี่ถูกกำหนดขึ้นในปี 1660 ที่เมืองรูอองประเทศฝรั่งเศส เนื่องจากเกษตรกรชาวยุโรปสังเกตเห็นความสัมพันธ์ระหว่างต้นบาร์เบอร์รี่กับการระบาดของโรคราสนิมลำต้นในข้าวสาลี กฎหมายนี้ห้ามปลูกต้นบาร์เบอร์รี่ใกล้กับทุ่งข้าวสาลี และเป็นกฎหมายฉบับแรกในประเภทนี้[ 2 ]

ลักษณะปรสิตของสนิมลำต้นถูกค้นพบในช่วงปี 1700 นักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลีสองคนคือFontanaและTozzettiเป็นผู้แรกที่อธิบายเชื้อราสนิมลำต้นในข้าวสาลีในปี 1767 [ 2 ]นักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลีGiuseppe Maria Giovene (1753–1837) ในงานเขียน Lettera al dottor Cosimo Moschettini sulla ruggine ของเขา ได้ศึกษาสนิมลำต้นอย่างละเอียด[ 10 ] สามสิบปีต่อ มาPersoonได้ตั้งชื่อให้มันว่าPuccinia graminisและในปี 1854 พี่น้องLouis RenéและCharles Tulasneได้ค้นพบระยะห้าสปอร์ที่เป็นลักษณะเฉพาะซึ่งพบได้ในสนิมลำต้นบางสายพันธุ์ พี่น้องทั้งสองยังสามารถเชื่อมโยงระหว่างสปอร์สีแดง (urediniospore) และสปอร์สีดำ (teliospore) เป็นระยะต่างๆ ภายในวงจรชีวิตของสิ่งมีชีวิตเดียวกัน แต่ระยะอื่นๆ ยังคงไม่เป็นที่รู้จัก[ 2 ]

ต่อมา Anton de Baryได้ทำการทดลองเพื่อสังเกตความเชื่อของเกษตรกรชาวยุโรปเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างโรคราสนิมกับต้นบาร์เบอร์รี่ และหลังจากเชื่อมโยงสปอร์ของระยะ basidia กับบาร์เบอร์รี่แล้ว เขายังระบุได้ว่าสปอร์ของระยะ aecia ติดเชื้อข้าวสาลีอีกครั้ง เมื่อ de Bary ค้นพบระยะสปอร์ทั้งห้าและความจำเป็นของบาร์เบอร์รี่เป็นโฮสต์John Craigieนักพยาธิวิทยาชาวแคนาดา ได้ระบุหน้าที่ของspermogoniumในปี 1927 [ 2 ]

เนื่องจากประโยชน์มากมายของทั้งต้นบาร์เบอร์รี่และข้าวสาลี ในที่สุดชาวอาณานิคมยุโรปก็ได้นำพืชทั้งสองชนิดนี้มายังทวีปอเมริกาเหนือบาร์เบอร์รี่ถูกนำไปใช้ประโยชน์หลายอย่าง เช่น การทำไวน์และแยมจากผลเบอร์รี่ ไปจนถึงการทำด้ามเครื่องมือจากเนื้อไม้ ในที่สุดเช่นเดียวกับในยุโรป ชาวอาณานิคมเริ่มสังเกตเห็นความสัมพันธ์ระหว่างบาร์เบอร์รี่และโรคราสนิมในข้าวสาลี กฎหมายถูกตราขึ้นใน อาณานิคม นิวอิงแลนด์ หลายแห่ง แต่เมื่อเกษตรกรย้ายไปทางตะวันตก ปัญหาโรคราสนิมก็ติดตามไปด้วยและเริ่มแพร่กระจายไปยังหลายพื้นที่ ก่อให้เกิดการระบาดครั้งใหญ่ในปี 1916 จนกระทั่งสองปีต่อมาในปี 1918 สหรัฐอเมริกาจึงได้สร้างโครงการกำจัดบาร์เบอร์รี่ โครงการนี้ได้รับการสนับสนุนจากหน่วยงานของรัฐและรัฐบาลกลาง และส่วนหนึ่งเป็นผลมาจากภัยคุกคามที่บาร์เบอร์รี่ก่อให้เกิดต่อเสบียงอาหารในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 1 "สงครามต่อต้านบาร์เบอร์รี่" ถูกประกาศขึ้นและเรียกร้องความช่วยเหลือจากประชาชนผ่านทางวิทยุและโฆษณาในหนังสือพิมพ์ แผ่นพับ และบูธในงานแสดงสินค้า เพื่อขอความช่วยเหลือจากทุกคนในการกำจัดต้นบาร์เบอร์รี่ให้หมดไป ต่อมาในปี พ.ศ. 2518–2523 โครงการนี้ได้รับการจัดตั้งขึ้นใหม่ภายใต้เขตอำนาจของรัฐ เมื่อเหตุการณ์นี้เกิดขึ้น การกักกันของรัฐบาลกลางจึงถูกกำหนดขึ้นเพื่อป้องกันการขายต้นบาร์เบอร์รี่ที่อ่อนแอต่อโรคราสนิมลำต้นในรัฐที่เป็นส่วนหนึ่งของโครงการ โครงการทดสอบบาร์เบอร์รี่ถูกสร้างขึ้นเพื่อให้แน่ใจว่าจะมีเฉพาะสายพันธุ์และพันธุ์ของบาร์เบอร์รี่ที่ต้านทานต่อโรคราสนิมลำต้นเท่านั้นที่จะปลูกในพื้นที่กักกัน[ 2 ]

ในปี พ.ศ. 2512 มีการค้นพบ เชื้อชาติสองเชื้อชาติที่ไม่เคยตรวจพบมาก่อนใน ออสเตรเลีย[ 11 ]และเป็นเวลาหลายทศวรรษที่มีสมมติฐานหนึ่งว่ามีต้นกำเนิดจากแอฟริกา[ 11 ] [ 12 ]และในปี พ.ศ. 2561 การวิเคราะห์ดีเอ็นเอได้ยืนยันเรื่องนี้[ 12 ]โดยเฉพาะอย่างยิ่งจากแอฟริกาใต้[ 11 ]

แอฟริกาใต้เองก็มีปัญหาการระบาดของโรคสนิมลำต้นหลายชนิดอย่างต่อเนื่อง ซึ่งจำเป็นต้องมีการตอบสนองที่ดีขึ้น รวมถึงโครงการปรับปรุงพันธุ์พื้นเมืองเพื่อต้านทานโรค[ 12 ]

อนุกรมวิธาน

แบบจำลองสปอร์ปลายศตวรรษที่ 19 พิพิธภัณฑ์พฤกษศาสตร์ไกรฟ์สวาลด์

มีความหลากหลายทางพันธุกรรม ค่อนข้างมาก ภายในสายพันธุ์P. graminisและมีการระบุรูป แบบพิเศษหลายรูปแบบ ( forma specialis ) ซึ่งแตกต่างกันในขอบเขตของพืชอาศัย

P. graminisเป็นสมาชิกของไฟลัมBasidiomycotaภายในอาณาจักรFungi สีสนิมที่เป็นลักษณะเฉพาะบนลำต้นและใบเป็นลักษณะทั่วไปของโรคสนิมลำต้น รวมถึงสายพันธุ์ต่างๆ ของเชื้อราประเภทนี้ แตกต่างจากเชื้อราส่วนใหญ่ โรคสนิมสายพันธุ์นี้มีสปอร์ 5 ระยะ และสลับกันอาศัยในพืช 2 ชนิด ข้าวสาลีเป็นพืชอาศัยหลัก และต้นบาร์เบอร์รี่เป็นพืชอาศัยรอง

บางครั้งสนิมนี้เรียกว่า "สนิมแดง" หรือ "ฝุ่นแดง" [ 3 ] [ 16 ]เนื่องจากสปอร์บนผิวใบมีสีตั้งแต่สีส้มไปจนถึงสีแดงเข้ม ต่อมาสปอร์จะเปลี่ยนไปและมีสีเข้มขึ้น ทำให้เกิดชื่อเรียกทั่วไปอีกชื่อหนึ่งว่า "สนิมดำ" [ 17 ] [ 2 ]

Puccinia graminisฉ. เอสพีทริติชิ

ระบบการตั้งชื่อสายพันธุ์ของอเมริกาเหนือ[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]ได้รับการแนะนำในปี 1988 โดย Roelfs และ Martens [ 21 ]ระบบการตั้งชื่อนี้เป็นชุดตัวอักษร ซึ่งแต่ละตัวบ่งบอกถึงความรุนแรง/ความไม่รุนแรงต่อยีนต้านทาน หนึ่งตัว โดยวินิจฉัยจากประสิทธิภาพต่อกลุ่มพันธุ์ที่ทราบว่ามียีนนั้น

อุก99

Pgtประกอบด้วยสายพันธุ์ของโรคข้าวสาลีหลายสายพันธุ์ รวมถึงสายพันธุ์ที่สำคัญที่สุดบางสายพันธุ์ในโลกUg99เริ่มต้นจากการเป็นสายพันธุ์หนึ่ง ( TTKSK ) ของPgtและปัจจุบันได้แพร่กระจายออกไปเป็นสายพันธุ์ย่อยจำนวนมากของตัวเอง

เชื้อราสายพันธุ์ใหม่ที่มีความรุนแรง ซึ่งข้าวสาลีสายพันธุ์ปัจจุบันส่วนใหญ่ไม่แสดงความต้านทาน ถูกระบุในปี 1999 เชื้อราสายพันธุ์นี้ได้รับการตั้งชื่อว่า TTKSK (เช่น ไอโซเลต Ug99) ตามชื่อประเทศที่พบ ( ยูกันดา) และปีที่ค้นพบ (1999) มันแพร่กระจายไปยังเคนยา จากนั้นเอธิโอเปีย ซูดาน และเยเมนและมีความรุนแรงมากขึ้นเมื่อแพร่กระจายการระบาดของโรคสนิมลำต้นในข้าวสาลีที่เกิดจากเชื้อราสายพันธุ์ TTKSK แพร่กระจายไปทั่วแอฟริกาเอเชียและตะวันออกกลางก่อให้เกิดความกังวลอย่างมากเนื่องจากมีผู้คนจำนวนมากที่พึ่งพาข้าวสาลีเพื่อการดำรงชีพ[ 7 ]จึงเป็นภัยคุกคามต่อความมั่นคงทางอาหาร ของโลก ในปี 2011 หลังจาก ที่มันแพร่กระจายไปยังแอฟริกาตอนใต้มูลนิธิบิล เกตส์ได้บริจาคเงิน 40 ล้านดอลลาร์สหรัฐ เพื่อการวิจัยเกี่ยวกับ Ug99 เพื่อใช้กับโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญในแอฟริกา[ 3 ]นักวิทยาศาสตร์กำลังทำงานเกี่ยวกับการปรับปรุงพันธุ์ข้าวสาลีที่ต้านทานต่อ UG99 อย่างไรก็ตาม ข้าวสาลีปลูกในสภาพแวดล้อมที่หลากหลาย หมายความว่าโครงการปรับปรุงพันธุ์จะต้องทำงานอย่างหนักต่อไปเพื่อให้ได้ความต้านทานในเชื้อพันธุ์ที่ปรับตัวเข้ากับภูมิภาคได้ แม้ว่าจะมีการระบุความต้านทานแล้วก็ตาม[ 7 ]ในทำนองเดียวกัน ในปี 2557 เชื้อ Ug99 สายพันธุ์ "Digalu" ได้เกิดขึ้นและทำลายพันธุ์ Digalu ในเอธิโอเปีย[ 22 ] : 25  

เจอาร์ซีคิวซี

JRCQC เป็นสายพันธุ์ที่ส่งผลกระทบต่อ Durumในเอธิโอเปีย [ 23 ]

เอ็มซีซี

ส่งผลต่อข้าวบาร์เลย์[ 14 ]

คิวซีซี

ส่งผลต่อข้าวบาร์เลย์[ 14 ] [ 15 ]

ประสบความสำเร็จในการอยู่รอดในฤดูหนาวในแคนซัสในปี 1989/90 และในเท็กซัส และแคนซัสในปี 1990/91 ดังนั้นจึงคาดว่าจะเป็นส่วนหนึ่งของประชากร Pgในอเมริกาเหนืออย่างถาวรหลังจากนั้นคาดว่าจะมีการปรับตัวของเชื้อโรคเพิ่มเติมซึ่งส่งผลให้ขอบเขตของโฮสต์กว้างขึ้น[ 24 ]

คิวซีซีเจ

มีความหมายเหมือนกับ QCCJB [ 15 ]หรือที่รู้จักกันในชื่อ QCC-2 ตามการจำแนกประเภทบางประเภท

เชื้อรา Pg สายพันธุ์ ที่พบมากที่สุดในปี 1991 ในสหรัฐอเมริกา คิดเป็น 68% ของตัวอย่าง Pgทั้งหมดและ 67% ในปี 1990 ก่อให้เกิดโรคสนิมในข้าวบาร์เลย์ที่ปลูกในฤดูใบไม้ผลิในที่ราบใหญ่ทางตอนเหนือในปี 1990 เป็นโรคสนิมลำต้นข้าวบาร์เลย์ชนิดแรกที่ปรากฏในสหรัฐอเมริกาในปี 1991 ในรัฐเท็กซัสตอนใต้ที่เมืองยูวัลเดเชื่อกันว่าเป็นสาเหตุของโรคสนิมในหญ้าป่าHordeaในแถบมิดเวสต์ของสหรัฐอเมริกาและที่ราบใหญ่ และโดยรวมแล้วคิดเป็น 94% ของPgที่พบในHordeaในปี 1991 67% ของ QCCJ มาจากข้าวบาร์เลย์ และ 95% ของPgที่พบในข้าวบาร์เลย์คือ QCCJ ในข้าวสาลี QCCJ ยังคงเป็นสายพันธุ์ที่พบมากที่สุด แต่คิดเป็นเพียง 38% ของPgยังคงเป็นภัยคุกคามต่อข้าวบาร์เลย์ในหุบเขาแม่น้ำเรดริเวอร์ในรัฐนอร์ทดาโคตาและมินนิโซตา การผลิต เชื้อก่อโรคที่สูงกว่าปกติในภาคใต้ตอนกลางของโอคลาโฮมาและส่วนที่อยู่ติดกันของเท็กซัสตอนเหนือก่อนฤดูกาลปี 1991 ส่งผลให้เกิดการระบาดในภาคเหนือตอนกลางและตะวันตกเฉียงเหนือของแคนซัส[ 24 ]มีฤทธิ์รุนแรงต่อข้าวบาร์เลย์ที่มีRpg1ลดลงเหลือ 26% ของPgที่ก่อให้เกิดโรคในข้าวสาลีในสหรัฐอเมริกาในปี 1995, 1% ในปี 1996 และไม่พบเลยในปี 1997 หรือ 1998 ไม่พบในข้าวบาร์เลย์ในปี 1997 แต่พบอีกครั้งในปี 1998 [ 25 ]

QCCJB

เชื้อรา QCC สายพันธุ์แรก (ซึ่งต่อมาเปลี่ยนชื่อเป็น QCCJ หรือ QCCJB) ถูกตรวจพบในพื้นที่ราบใหญ่ ทางตะวันตกเฉียงเหนือ ในปี 1988 และภายในปี 1990 พบว่ามี เชื้อ Pg มากกว่า 90% ในข้าวบาร์เลย์ในสหรัฐอเมริกา[ 15 ]นอกจากนี้ยังพบในข้าวสาลีจนกระทั่งมีการเปลี่ยนไปใช้พันธุ์อื่นที่ไม่ใช่พันธุ์ที่อ่อนแอ ทำให้เชื้อรานี้หายไปอย่างสิ้นเชิงในปี 1997 หรือ 1998 [ 25 ] [ 15 ] ความรุนแรงของเชื้อราในข้าวบาร์เลย์นั้นไวต่ออุณหภูมิ: rpg4และRpg5 มีประสิทธิภาพสูง ที่อุณหภูมิ 18–20 °C (64–68 °F) แต่ที่อุณหภูมิสูงกว่า 27 °C (81 °F) จะไม่มีประสิทธิภาพ ไม่จำเป็นต้องแยกแยะออกจาก QCCJ ซึ่งผู้ปฏิบัติงานบางรายใช้เป็นคำพ้องความหมาย[ 15 ]

คิวซีเอส

พบในสหรัฐอเมริกาบนข้าวสาลีในปี 1997 และ 1998 – แต่พบเฉพาะในภาคตะวันตกตลอดทั้งสองปี บนข้าวบาร์เลย์ในปี 1997 แต่ไม่พบในปี 1998 [ 25 ]

คิวเอฟซีเอส

25% ของPg s บนข้าวสาลีในปี 1991 พบร่องรอยการเจริญเติบโตในทุ่งนา ทางตะวันตกเฉียงเหนือ ของรัฐอิลลินอยส์ ในปี 1991 เช่นกัน [ 24 ] 8% ของPg s ทั้งหมดบนข้าวสาลี ข้าวบาร์เลย์ และข้าวโอ๊ตในสหรัฐอเมริกาในปี 1997 และ 31% ในปี 1998 เข้ามาแทนที่TPMK ที่เคยครองตลาด อย่างกะทันหันในปี 1998 [ 25 ]

ทีพีเอ็มเค

36% ของ ตัวอย่าง Pgจากข้าวสาลีในปี 1991 ในสหรัฐอเมริกา รุนแรงผิดปกติในอิลลินอยส์ตอนใต้ในสัปดาห์แรกของเดือนมิถุนายน และในอินเดียนาตอนกลาง ตะวันตก ในปี 1991 [ 24 ] TPMK แย่ที่สุดที่ 69% ของPgในข้าวสาลีในปี 1997 ในสหรัฐอเมริกา โดยไม่พบเฉพาะในที่ราบใหญ่ตอนใต้และทางตะวันตก แต่ลดลงเหลือ 10% ในปี 1998 ในที่ราบใหญ่ตอนบนก็ลดลงอยู่แล้ว เหลือ 26% ของตัวอย่างในปี 1997 และ 12% ในปี 1998 ในพื้นที่ที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดของภาคตะวันออกของสหรัฐอเมริกา พบว่ามี 96% ของPgในปี 1997 แต่ลดลงอย่างกะทันหันเหลือ 29% ในปี 1998 ในสถานที่อื่นๆ อีกเล็กน้อยในสหรัฐอเมริกา และโดยรวมทั่วสหรัฐอเมริกา สายพันธุ์นี้ลดลงในปี 1997-1998 เมื่อเทียบกับสายพันธุ์อื่นๆ และไม่ใช่เพราะการลดลงของ Pg โดยรวม [ 25 ]

คำพ้องความหมาย

ตามที่ระบุไว้โดยSpecies Fungorum ; [ 26 ]

  • Aecidium berberidis Pers. ex JF Gmel., Syst. Nat., Edn 13 2(2): 1473 (1792)
  • Aecidium berberidis var. ไซยาไทฟอร์เม รีเบนท์., Prodr. ชั้น นีโอมาร์ช (เบโรลินี): 352 (1804)
  • Aecidium berberidis var. ทรงกระบอกRebent., Prodr. ชั้น นีโอมาร์ช (เบโรลินี): 352, แท็บ. 3:11ก-ข (1804)
  • Caeoma berberidis (Pers. ex JF Gmel.) Schltdl., Fl. เบรอล (เบอร์ลิน) 2: 112 (1824)
  • Dicaeoma anthistiriae (Barclay) Syd., Annls mycol. 20(3/4): 117 (1922)
  • Dicaeoma anthoxanthi (Fuckel) Kuntze, Revis. gen. pl. (Leipzig) 3(3): 467 (1898)
  • Dicaeoma graminis (Pers.) เทา, Nat. อาร์. บริท กรุณา (ลอนดอน) 1: 542 (1821)
  • Dicaeoma phlei-pratensis (Erikss. & Henn.) Kuntze, Revis. พลเอก กรุณา (ไลป์ซิก) 3(3): 470 (1898)
  • Dicaeoma vilis (อาเธอร์) อาเธอร์, ผลลัพธ์. วิทยาศาสตร์ คองเกรส บอท เวียนนา 1905: 344 (1906)
  • Epitea dactylidis G.H. ออธ, มิตต์. ธรรมชาติ เกส. เบิร์น 531-552: 88 (2407)
  • Lycoperdon berberidis C.-J. ดูวัล ใน Hoppe, Bot แท่นชั่ง: 257 (1793)
  • นายกเทศมนตรี Puccinia albigensis , Revue Mycol., ปารีส 22(3): 278 (1957)
  • Puccinia anthistiriae Barclay, J. Asiat. สังคมสงเคราะห์ เบงกอล, ปตท. 2, แนท. วิทยาศาสตร์ 58: 246 (พ.ศ. 2432)
  • Puccinia anthoxanthi Fuckel, Jb. nassau. Ver. Naturk. 27-28: 15 (1874)
  • Puccinia brizae-maximae T.S. Ramakr. ไฟโตพาธอินเดีย 6:30 (พ.ศ. 2497)
  • Puccinia cornalis H. Mart., Prodr. ชั้น มัสยิด เอ็ด 2: 227 (1817)
  • Puccinia culmorum Schumach., Enum. กรุณา (คจเบนฮาฟน์) 2: 233 (1801)
  • Puccinia dactylidis G.H. ออธ, มิตต์. ธรรมชาติ เกส. เบิร์น 531-552: 88 (2407)
  • Puccinia dactylidis Gäum., Ber. ชไวซ์ บอท เกส. 55: 79 (พ.ศ. 2488)
  • Puccinia elymina Miura, พืชพรรณของแมนจูเรียและมองโกเลียตะวันออก, III พืชไม่มีดอก, เชื้อรา (Industr. Contr. S. Manch. Rly 27): 283 (1928)
  • Puccinia favargeri นายกเทศมนตรี, Revue Mycol., ปารีส 22(3): 273 (1957)
  • Puccinia graminisฉ. macrospora Baudyš, โลโตส 64: 29 (1916)
  • พุชชิเนีย กรามินีส subsp. graminicola Z. Urb., เชสกา มิคอล. 21(1): 14 (1967)
  • พุชชิเนีย กรามินีส subsp. เอกA.L. Guyot, Massenot & Saccas, Annales de l'École Nationale d'Agriculture de Grignon, sér. 3 5: 142 (พ.ศ. 2489)
  • Puccinia graminis var. phlei-pratensis (Erikss. & Henn.) Stakman & Piem., J. Agric. Res., วอชิงตัน 10: 433 (1917)
  • Puccinia graminis var. stakmanii A.L. Guyot, Massenot & Saccas, แอน อีซี เกษตร. กริกนอน 5: 145 (1946)
  • Puccinia graminis var. stakmanii A.L. Guyot, Massenot & Saccas อดีต Z. Urb., Šeská Mykol 21(1): 14 (1967)
  • Puccinia graminis var. ทริติชีA.L. Guyot, Massenot & Saccas, Annales de l'École Nationale d'Agriculture de Grignon, sér. 3 5: 145 (พ.ศ. 2489)
  • Puccinia jubata Ellis & Barthol., Erythea 4: 2 (1896)
  • Puccinia linearis Röhl., Deutschl. ชั้น (แฟรงก์เฟิร์ต) 3(3): 132 (1813)
  • Puccinia megalopotamica Speg., ก้น. มัส แนค ประวัติความเป็นมา แนท บี. ไอเรส 6: 224 (1898)
  • Puccinia phlei-pratensis Erikss. & Henn., Z. PflKrankh. 4: 140 (พ.ศ. 2437)
  • Puccinia vilis Arthur, Bull. Torrey bot. Club 28: 663 (1901)
  • Roestelia berberidis (Pers. ex JF Gmel.) เทา, Nat. อาร์. บริท กรุณา (ลอนดอน) 1: 534 (1821)
  • Uredo frumenti Sowerby, Col. fig. Engl. Fung. Mushr. (London) 2(no. 13): tab. 140 (1799)

พยาธิวิทยา

เชื้อราสนิมลำต้นจะเข้าทำลายส่วนต่างๆ ของพืชที่อยู่เหนือพื้นดิน สปอร์ที่ตกลงบนต้นข้าวสาลีสีเขียวจะก่อตัวเป็นตุ่มที่แทรกซึมเข้าไปในชั้นนอกของลำต้น[ 7 ]พืชที่ติดเชื้อจะแตกหน่อและติดเมล็ดน้อยลง และในกรณีที่ติดเชื้อรุนแรง พืชอาจตายได้ การติดเชื้อสามารถลดคุณภาพของพืชผลที่ดูเหมือนจะแข็งแรงดีในช่วงประมาณสามสัปดาห์ก่อนเก็บเกี่ยว ให้กลายเป็นลำต้นที่หักและเมล็ดเหี่ยวแห้งเป็นก้อนสีดำเมื่อถึงเวลาเก็บเกี่ยว[ 1 ]

โรคสนิมลำต้นของธัญพืชทำให้ผลผลิตลดลงในหลายด้าน: [ 2 ]

  • เชื้อราดูดซับสารอาหารที่ปกติแล้วจะถูกนำไปใช้ในการเจริญเติบโตของเมล็ดพืช
  • ตุ่มหนองจะทะลุผ่านชั้นผิวหนัง ทำให้การควบคุมการคายน้ำของพืชหยุดชะงัก และอาจนำไปสู่การแห้งเหี่ยวและการติดเชื้อราชนิดอื่นได้
  • การรบกวนเนื้อเยื่อท่อลำเลียงของพืชส่งผลให้เมล็ดเหี่ยว
  • เชื้อราจะทำให้ลำต้นอ่อนแอลง ซึ่งอาจนำไปสู่การล้มได้ ในกรณีที่รุนแรง การล้มอาจทำให้การเก็บเกี่ยวด้วยเครื่องจักรเป็นไปไม่ได้

อาการและสัญญาณ

บนข้าวสาลี

ความแตกต่างของสายพันธุ์ (ใบที่ติดเชื้อและใบที่ไม่ติดเชื้อ ขึ้นอยู่กับยีนต้านทานเฉพาะ)
ความแตกต่างทางสายพันธุ์ (ติดเชื้อและไม่ติดเชื้อ ขึ้นอยู่กับ ยีนต้านทานเฉพาะ)

โรคสนิมลำต้นของข้าวสาลีมีลักษณะเด่นคือการมี uredinia บนต้นพืช ซึ่งเป็นตุ่มสีแดงอิฐ รูปทรงยาวคล้ายตุ่มพองที่เขย่าออกได้ง่าย มักพบมากที่สุดบนกาบใบ แต่ก็พบได้บนลำต้นใบกลีบหุ้มเมล็ดและหนามบนใบส่วนใหญ่จะเจริญเติบโตที่ด้านล่างของใบ แต่อาจทะลุไปถึงด้านบนได้ บนกาบใบและกลีบหุ้มเมล็ด ตุ่มจะทำลายผิวชั้นนอก ทำให้มีลักษณะขรุขระ[ 1 ]

เมื่อใกล้สิ้นสุดฤดูปลูก จะเกิด เทเลีย สีดำ ขึ้น ด้วยเหตุนี้ โรคสนิมลำต้นจึงเรียกอีกอย่างว่า "สนิมดำ" เทเลียจะยึดติดกับเนื้อเยื่อพืชอย่างแน่นหนา[ 1 ]

บริเวณที่ติดเชื้อเป็นอาการที่มองเห็นได้ของโรค

บนต้นบาร์เบอร์รี่

พิกเนียปรากฏบน ต้น บาร์เบอร์รี่ในฤดูใบไม้ผลิ โดยปกติจะอยู่บนผิวใบด้านบน มักจะอยู่รวมกันเป็นกลุ่มเล็กๆ และปล่อยพิกเนียสปอร์ ออกมา เป็นน้ำหวานเหนียวๆ ห้าถึงสิบวันต่อมา โครงสร้างรูปถ้วยที่เต็มไปด้วยเอซิโอสปอร์สีส้มเหลืองเป็นผงจะทะลุผ่านผิวใบด้านล่าง ถ้วยเอซิโอสปอร์มีสีเหลืองและบางครั้งยาวออกไปได้ถึง 5 มิลลิเมตร (13/64 นิ้ว ) จากผิว  ใบ[ 2 ]บทบาทของมันมีความสำคัญมากในการรักษาความแพร่หลาย จนกระทั่งการสูญพันธุ์เกือบหมดของโฮสต์ทางเลือกจากที่ราบใหญ่ ทางตอนเหนือ ของสหรัฐอเมริกา ทำให้การระบาดในพืชผลกลายเป็นเรื่องหายาก[ 24 ]

วงจรชีวิต

เช่นเดียวกับ Pucciniaชนิดอื่นๆP. graminisเป็นปรสิตที่ต้องอาศัย เซลล์พืชที่มี ชีวิต (โดยจะเข้าไปอาศัยอยู่ในเซลล์พืชที่มีชีวิต) และมีวงจรชีวิตที่ซับซ้อน[ 27 ]ซึ่งมีการสลับรุ่นเชื้อรานี้เป็น เฮเทอโรอีเซี ย ส ( heteroecious ) ซึ่งต้องการโฮสต์สองชนิดเพื่อทำให้วงจรชีวิตสมบูรณ์ ได้แก่ โฮสต์ธัญพืชและโฮสต์ทางเลือก[ 2 ]มีหลายชนิดใน สกุล BerberisและMahonia (และสกุลลูกผสมx Mahoberberis ) ที่ไวต่อโรคสนิมลำต้น แต่บาร์เบอร์รี่ทั่วไป ( B. vulgaris ) ถือเป็นโฮสต์ทางเลือกที่สำคัญที่สุด[ 1 ] P. graminisเป็นมาโครไซคลิก[ 2 ] (แสดงสปอร์ทั้งห้าชนิดที่รู้จักกันในเชื้อราสนิม[ 28 ] )

P. graminisสามารถดำเนินวงจรชีวิตให้สมบูรณ์ได้ทั้งที่มีหรือไม่มีต้นบาร์เบอร์รี่ (โฮสต์ทางเลือก) [ 2 ]

วิถีชีวิต แบบพึ่งพาอาศัยกันของP. g. triticiเกี่ยวข้องกับการควบคุมการถอดรหัสยีนเฉพาะอย่างมาก ซึ่งประกอบเป็นลักษณะทางพันธุกรรมของการพึ่งพาอาศัยกัน บริเวณทางพันธุกรรมเหล่านี้มีความคล้ายคลึงกันในเชื้อก่อโรคพืชยูคาริโอตอื่นๆ ความคล้ายคลึงกันเหล่านี้ – ระหว่างชุดยีนที่วิวัฒนาการอย่างอิสระและไม่เกี่ยวข้องกัน – แสดงให้เห็นถึงรูปแบบที่แข็งแกร่งและกว้างขวางของการวิวัฒนาการแบบบรรจบกันเกี่ยวกับวิถีชีวิตของเชื้อก่อโรคพืช[ 29 ]

วงจรชีวิตของต้นบาร์เบอร์รี่

เนื่องจากกระบวนการนี้มีลักษณะเป็นวัฏจักร จึงไม่มี "จุดเริ่มต้น" ที่แท้จริง ในที่นี้ การผลิตยูเรดินิโอสปอร์จึงถูกเลือกเป็นจุดเริ่มต้นโดยพลการ

ยูเรดินิโอสปอร์เกิดขึ้นในโครงสร้างที่เรียกว่ายูเรดิเนีย ซึ่งผลิตโดยไมซีเลียม ของเชื้อรา บนพืชตระกูลธัญพืช 1-2 สัปดาห์หลังจากการติดเชื้อ ยูเรดินิโอสปอร์เป็นไดคาริโอติก (มีนิวเคลียสแฮพลอยด์สองนิวเคลียสที่ไม่รวมกันในเซลล์เดียว) และเกิดขึ้นบนก้านแต่ละอันภายในยูเรดิเนียมีลักษณะเป็นหนามและสีแดงอิฐ ยูเรดินิโอสปอร์เป็นสปอร์ชนิดเดียวในวงจรชีวิตของเชื้อราสนิมที่สามารถติดเชื้อพืชที่มันถูกสร้างขึ้นได้ ดังนั้นจึงเรียกว่า 'ระยะการแพร่พันธุ์ซ้ำ' ของวงจรชีวิต การแพร่กระจายของยูเรดินิโอสปอร์ทำให้การติดเชื้อแพร่กระจายจากพืชธัญพืชต้นหนึ่งไปยังอีกต้นหนึ่ง[ 2 ]ระยะนี้สามารถแพร่กระจายการติดเชื้อไปยังพื้นที่กว้างได้อย่างรวดเร็ว

เมื่อใกล้สิ้นสุดฤดูการเจริญเติบโตของพืชอาศัย ไมซีเลียจะสร้างโครงสร้างที่เรียกว่าเทเลีย เทเลียจะสร้างสปอร์ชนิดหนึ่งที่เรียกว่าเทลิโอสปอร์ สปอร์สีดำที่มีผนังหนาเหล่านี้เป็นไดคาริโอติกพวกมันเป็นรูปแบบเดียวที่Puccinia graminisสามารถอยู่รอดในฤดูหนาวได้โดยไม่ขึ้นกับพืชอาศัย[ 2 ]

เทลิโอสปอร์แต่ละอันจะผ่านกระบวนการคาริโอกามี (การรวมตัวของนิวเคลียส) และไมโอซิสเพื่อสร้างสปอร์แฮพลอยด์สี่อันที่เรียกว่าบาซิโอสปอร์ ซึ่งเป็นแหล่งสำคัญของการรวมตัวทางพันธุกรรมในวงจรชีวิต บาซิโอสปอร์มีผนังบางและไม่มีสี ไม่สามารถติดเชื้อพืชตระกูลธัญพืชได้ แต่สามารถติดเชื้อพืชเจ้าบ้านทางเลือก (บาร์เบอร์รี่) ได้[ 2 ]โดยปกติแล้วพวกมันจะถูกพัดพาไปยังพืชเจ้าบ้านทางเลือกโดยลม

เมื่อบาซิโอสปอร์มาถึงใบของโฮสต์ทางเลือก พวกมันจะงอกออกมาเป็นไมซีเลียม (ซึ่งเป็นแฮพลอยด์ ) ที่แทรกซึมผ่านชั้นผิวใบโดยตรงและยึดครองใบ เมื่ออยู่ภายในใบ ไมซีเลียมจะสร้างโครงสร้างการติดเชื้อพิเศษที่เรียกว่าพิกเนีย พิกเนียสร้างแกมีตแฮพลอยด์สองชนิด ได้แก่ พิกนิโอสปอร์และไฮฟาที่รับการผสมพันธุ์ พิกนิโอสปอร์ถูกสร้างขึ้นในน้ำหวานเหนียวที่ดึงดูดแมลง แมลงจะนำพิกนิโอสปอร์จากใบหนึ่งไปยังอีกใบหนึ่ง ฝนที่กระเด็นก็สามารถแพร่กระจายพิกนิโอสปอร์ได้เช่นกัน พิกนิโอสปอร์สามารถผสมพันธุ์กับไฮฟาที่รับการผสมพันธุ์ของชนิดผสมพันธุ์ ตรงข้าม ทำให้เกิดไมซีเลียมที่เป็นไดคาริโอติกนี่คือระยะสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศของวงจรชีวิต และการผสมข้ามสายพันธุ์เป็นแหล่งสำคัญของการรวมตัวทางพันธุกรรม[ 2 ]

จากนั้นไมซีเลียมแบบไดคาริโอติกนี้จะสร้างโครงสร้างที่เรียกว่าเอเซียซึ่งผลิตสปอร์แบบไดคาริโอติกชนิดหนึ่งที่เรียกว่าเอซิโอสปอร์ เอซิโอสปอร์มีลักษณะเป็นเกลียวและก่อตัวเป็นโซ่ ซึ่งแตกต่างจากยูเรดินิโอสปอร์ที่มีหนามและผลิตบนก้านเดี่ยว โซ่ของเอซิโอสปอร์ถูกล้อมรอบด้วยโครงสร้างคล้ายระฆังของเซลล์เชื้อรา เอซิโอสปอร์สามารถงอกบนพืชเจ้าบ้านที่เป็นธัญพืชได้ แต่ไม่สามารถงอกบนพืชเจ้าบ้านทางเลือกได้ (เอซิโอสปอร์จะผลิตบนพืชเจ้าบ้านทางเลือก ซึ่งโดยปกติคือบาร์เบอร์รี่) ลมจะพัดพาเอซิโอสปอร์ไปยังพืชเจ้าบ้านที่เป็นธัญพืช ซึ่งเอซิโอสปอร์จะงอกและท่องอกจะแทรกซึมเข้าไปในพืช เชื้อราจะเจริญเติบโตภายในพืชในรูปของไมซีเลียมแบบไดคาริโอติก ภายใน 1-2 สัปดาห์ ไมซีเลียมจะผลิตยูเรดิเนียและวงจรก็จะเสร็จสมบูรณ์[ 2 ]

วงจรชีวิตที่ปราศจากต้นบาร์เบอร์รี่

เนื่องจากยูเรดินิโอสปอร์ถูกสร้างขึ้นบนพืชเจ้าบ้านที่เป็นธัญพืชและสามารถติดเชื้อพืชเจ้าบ้านที่เป็นธัญพืชได้ จึงเป็นไปได้ที่การติดเชื้อจะแพร่จากพืชผลปีหนึ่งไปยังอีกปีหนึ่งโดยไม่ติดเชื้อพืชเจ้าบ้านอื่น (บาร์เบอร์รี่) ตัวอย่างเช่น ต้นข้าวสาลีที่ติดเชื้อสามารถทำหน้าที่เป็นสะพานเชื่อมจากฤดูปลูกหนึ่งไปยังอีกฤดูหนึ่งได้ ในกรณีอื่นๆ เชื้อราจะแพร่ผ่านระหว่างข้าวสาลีฤดูหนาวและข้าวสาลีฤดูใบไม้ผลิ ซึ่งหมายความว่ามันมีพืชเจ้าบ้านที่เป็นธัญพืชตลอดทั้งปี เนื่องจากยูเรดินิโอสปอร์แพร่กระจายโดยลม จึงสามารถเกิดขึ้นได้ในระยะทางไกล[ 2 ]โปรดทราบว่าวงจรนี้ประกอบด้วยการขยายพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศอย่างง่ายๆ – ยูเรดินิโอสปอร์ติดเชื้อต้นข้าวสาลีต้นหนึ่ง ทำให้เกิดการผลิตยูเรดินิโอสปอร์มากขึ้นซึ่งจะไปติดเชื้อต้นข้าวสาลีต้นอื่นๆ ต่อไป

การแพร่กระจายของสปอร์

Puccinia graminis ผลิตส ปอ ร์ ทั้งห้าประเภทที่รู้จักกันในเชื้อราสนิม[ 2 ]

โดยทั่วไปสปอร์จะถูกสะสมไว้ใกล้กับแหล่งกำเนิด แต่การแพร่กระจายในระยะไกลก็ได้รับการบันทึกไว้อย่างดีเช่นกัน[ 1 ]โดยทั่วไปจะแพร่กระจายไปไกลถึงหลายร้อยกิโลเมตร/ไมล์[ 30 ]การแพร่กระจายในระยะไกลสามประเภทต่อไปนี้เป็นที่ทราบกันว่าเกิดขึ้น: [ 1 ]

  • การแพร่กระจายในระยะทางไกลมาก

การแพร่กระจายนี้สามารถเกิดขึ้นได้เองโดยไม่ได้รับความช่วยเหลือ (ลักษณะที่แข็งแรงของสปอร์ทำให้สามารถถูกพัดพาไปได้ไกลในอากาศแล้วตกลงมาโดยฝน) หรือได้รับความช่วยเหลือ (โดยทั่วไปคือบนเสื้อผ้าของมนุษย์หรือวัสดุพืชที่ติดเชื้อซึ่งถูกขนส่งระหว่างภูมิภาค) [ 1 ]การแพร่กระจายประเภทนี้เกิดขึ้นได้ยากและคาดการณ์ได้ยากมาก[ 1 ]โดยเฉพาะอย่างยิ่งเป็นที่ทราบกันดีว่าเกิดขึ้นได้ยากในระยะทางหลายพันกิโลเมตร/ไมล์จากแอฟริกาใต้ไปยังออสเตรเลียตะวันตก[ 31 ] [ 32 ]

  • การขยายช่วงทีละขั้นตอน

นี่น่าจะเป็นรูปแบบการแพร่กระจายระยะไกลที่พบได้บ่อยที่สุด และมักเกิดขึ้นภายในประเทศหรือภูมิภาค[ 1 ]

  • การสูญพันธุ์และการตั้งถิ่นฐานใหม่

เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นในพื้นที่ที่มีสภาพไม่เหมาะสมสำหรับการอยู่รอดตลอดทั้งปีของPuccinia graminisซึ่งโดยทั่วไปคือภูมิภาคเขตอบอุ่นที่ไม่มีโฮสต์ในช่วงฤดูหนาวหรือฤดูร้อน[ 1 ]สปอร์จะอยู่รอดในฤดูหนาวหรือฤดูร้อนในภูมิภาคอื่น แล้วจึงกลับมาแพร่พันธุ์อีกครั้งเมื่อสภาพแวดล้อมเอื้ออำนวย[ 1 ]

ยีนต้านทานโรคราสนิมลำต้นข้าวสาลี

มีการระบุยีนต้านทานโรคสนิมลำต้น (ยีน Sr) จำนวนหนึ่ง ในข้าวสาลี [ 33 ]บางส่วนเกิดขึ้นในข้าวสาลีขนมปัง (เช่นSr5และSr6 ) ในขณะที่บางส่วนได้รับการผสมพันธุ์มาจากข้าวสาลีสายพันธุ์อื่น (เช่นSr21จากT. monococcum ) หรือจากสมาชิกอื่น ๆ ของเผ่าTriticeae (เช่นSr31จากข้าวไรย์[ 22 ] : 15 และSr44จากThinopyrum intermedium )

ไม่มียีน Sr ใดที่ให้ความต้านทานต่อเชื้อสนิมลำต้นทุกสายพันธุ์ ตัวอย่างเช่น ยีนหลายตัวไม่มีประสิทธิภาพต่อสายพันธุ์Ug99 [ 33 ]ที่น่าสังเกตคือ Ug99 มีความรุนแรงต่อSr31ซึ่งมีประสิทธิภาพต่อเชื้อสนิมลำต้นสายพันธุ์ก่อนหน้าทั้งหมด เมื่อไม่นานมานี้ ยีนต้านทานสนิมลำต้นใหม่Sr59จากSecale cerealeได้ถูกถ่ายทอดเข้าสู่ข้าวสาลี ซึ่งเป็นทรัพย์สินเพิ่มเติมสำหรับการปรับปรุงข้าวสาลีเพื่อลดการสูญเสียผลผลิตที่เกิดจากสนิมลำต้น Singh et al. (2011) ได้จัดทำรายการยีน Sr ที่รู้จักและประสิทธิภาพของยีนเหล่านั้นต่อ Ug99 [ 33 ]

เกษตรกรชาว เอธิโอเปียได้นำพันธุ์ข้าวสาลีต้านทานโรคมาใช้เป็นจำนวนมากตั้งแต่ปี 2014 [ 34 ] [ 35 ]ซึ่งส่วนใหญ่เป็นผลมาจากCGIARและCIMMYT (ศูนย์ปรับปรุงพันธุ์ข้าวโพดและข้าวสาลีนานาชาติ) [ 36 ] [ 35 ]

แม้ว่าSr5 , Sr21 , Sr9e , Sr7b , Sr11 , Sr6 , Sr8a , Sr9g , Sr9b , Sr30 , Sr17 , Sr9a , Sr9d , Sr10 , SrTmp , Sr38และSrMcNจะไม่มีประสิทธิภาพในเลบานอน อีกต่อไป แต่Sr11 , Sr24และSr31ยังคงมีประสิทธิภาพ ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้การมีอยู่ของเชื้อราสนิมลำต้นหลายสายพันธุ์ – แต่โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Ug99 นั้นไม่มีอยู่ในเลบานอนเลย[ 37 ]

เซอร์9เอช

ค้นพบและพบว่าให้ความต้านทานต่อ Ug99โดย Rouse et al. , 2014 [ 22 ] : 24 อย่างไรก็ตาม เชื้อ Ug99 ที่แยกได้จากแอฟริกาใต้และซิมบับเวในปี 2010 ต่างก็มีฤทธิ์ก่อโรคเมื่อทำการทดสอบซ้ำกับยีนใหม่นี้[ 22 ] : 24 ทั้ง Rouse และ Wessels et al. , 2019 พบว่าความต้านทานต่อ Ug99 ของพันธุ์ 'Matlabas' น่าจะเกิดจากยีนนี้ Wessels พบว่ามีอยู่ในสายพันธุ์ผสมพันธุ์น้อย กว่า 5% [ 38 ]

เซอร์14

Sr14ไม่ปกป้องต้นกล้าจากTTKSK [ 39 ]แต่ให้ความต้านทานปานกลางในระยะหลัง[ 39 ]มีประสิทธิภาพต่อTTKST [ 39 ]

เซอร์22

มีความแตกต่างอย่างมากในหมู่ แอลลีล Sr22โดยบางแอลลีลให้ความต้านทานและบางแอลลีลทำให้เกิดความอ่อนแอ[ 40 ]

เซอร์27

Sr27 [ 41 ]เดิมมาจากข้าวไรย์[ 33 ] ( ข้าวไรย์อิมพีเรียล ) [ 42 ]ปัจจุบัน (ณ ปี 2021) พบได้ทั่วไปในทริติเคิลและพบได้น้อยในข้าวสาลีเฮกซาพลอยด์[ 43 ]ตั้งอยู่บนแขนโครโมโซม 3A [ 41 ]เดิมมาจาก 3R [ 44 ]ความรุนแรงได้รับการสังเกตในPgsใน แปลงและใน Pgt × Pgsเทียม[ 42 ]เมื่อประสบความสำเร็จSr27 เป็นหนึ่งใน Srไม่กี่ชนิดที่ไม่ยอมให้เกิดยูรีดิเนีย ที่พัฒนาไม่เต็มที่ และการสร้างสปอร์ในระดับเล็กน้อยซึ่งมักพบได้ในSrส่วน ใหญ่ [ 33 ]แต่จะมีจุดเนื้อตายหรือ คลอ โรติก แทน [ 45 ] พบเชื้อPgt ที่ก่อโรคในข้าวสาลีที่มีจีนนี้ใน เคนยาในปี 1972 [ 44 ]การนำไปใช้ในทริติเคิลในนิวเซาท์เวลส์และควีนส์แลนด์ ประเทศออสเตรเลีย ทำให้เกิดการก่อโรคอย่างรวดเร็วระหว่างปี 1982 ถึง 1984 ซึ่งเป็นการก่อโรคครั้งแรกของโลกจากจีนนี้[ 46 ] [ 33 ] [ 44 ] (โดยเฉพาะอย่างยิ่งเกี่ยวข้องกับพันธุ์ Coorong) [ 46 ] [ 47 ]ดังนั้น ทริติเคิลที่ CIMMYT นำเสนอจึงได้รับการทดสอบ และพบว่าหลายชนิดขึ้นอยู่กับSr27 เพียง อย่าง เดียว [ 47 ] [ 44 ] สี่ปีต่อมา ในปี 1988 พบการก่อโรคในแอฟริกาใต้Sr27กลายเป็นเรื่องที่พบได้น้อยลงในทริติเคิลของ CIMMYT ตั้งแต่กลางทศวรรษ 1980 [ 44 ]

ส.31

Ug99 มีฤทธิ์รุนแรงต่อSr31ซึ่งมีประสิทธิภาพต่อเชื้อสนิมลำต้นสายพันธุ์ก่อนหน้าทั้งหมด[ 33 ]

ส.33

การถ่ายทอดยีนจากข้าวสาลีป่าAegilops tauschiiที่เป็นออร์โธล็อกกับ Mla ในข้าวบาร์เลย์ทำให้เกิดความต้านทานอย่างกว้างขวางต่อเชื้อหลายสายพันธุ์รวมถึงUg99 [ 48 ] [ 30 ]

เซอร์35

Sr35เป็นยีนที่ถ่ายทอดมาจากTriticum monococcumซึ่งทำให้เกิดความต้านทานบางส่วน[ 30 ] AvrSr35 – ยีน Pgtที่ตั้งชื่อเช่นนั้นเพราะถูกค้นพบว่าทำให้เกิดภาวะไม่ก่อโรคบนSr35 – เป็นอัลลีลบรรพบุรุษของอัลลีล Pgt ทั้งหมดที่ก่อโรคบนSr35 AvrSr35เกิดขึ้นก่อน ตามมาด้วยแรงกดดันจากการคัดเลือกโดยการนำ ข้าวสาลีสายพันธุ์ Sr35 มาใช้กันอย่างแพร่หลาย ตามมาด้วยวิวัฒนาการของการก่อโรคบนSr35โดยผ่านการกลายพันธุ์ที่ไม่ทำให้เกิดการทำงานของAvrSr35 [ 49 ]

เซอร์59

เมื่อไม่นานมานี้ ยีนต้านทานโรคสนิมลำต้นSr59 ใหม่ จากSecale cerealeได้ถูกถ่ายทอดเข้าสู่ข้าวสาลี ซึ่งถือเป็นสินทรัพย์เพิ่มเติมสำหรับการปรับปรุงข้าวสาลีเพื่อลดการสูญเสียผลผลิตที่เกิดจากโรคสนิมลำต้น[ 33 ]

เซอร์62

NLR (หรือ NB-LRR หรือยีน R ) จากAegilops sharonensis ซึ่งเป็นหนึ่งใน ยีนต้านทานเพียงสาม ยีน จากสายพันธุ์นั้น[ 50 ]ถูกค้นพบโดย Yu et al. , 2017 และต่อมาถูกถ่ายทอดเข้าสู่เฮกซาพลอยด์โดย Millet et al. , 2017 [ 50 ] Sr62 เข้ารหัสโปรตีนไคเนสแบบคู่ ที่ ไม่เหมือนใครซึ่งประกอบด้วยโดเมนที่พบได้ทั่วไปในพืช[ 50 ] Yu et al. , 2022 [ 50 ]

เซอร์ทีเอ็มพี

เดิมทีมาจากภาษาเอธิโอเปียที่แพร่หลายDigalu '. [ 51 ]ต้านทานต่อ Ug99ไวต่อ § TKTTF [ 51 ]

การผลิตอาวุธ

ในช่วงทศวรรษ 1950 กองทัพอากาศสหรัฐฯได้พัฒนาปฏิบัติการ Steelyard ซึ่งเป็นแผนการที่จะทิ้งเชื้อราสนิมต้นข้าวสาลีผสมกับขนนกเหนือฟาร์มข้าวสาลีในสหภาพโซเวียตหากแผนนี้ถูกนำไปใช้ เครื่องบินทิ้งระเบิด Boeing B-29 Superfortress จะทิ้ง ระเบิด M115ขนาด 500 ปอนด์เหนือฟาร์มของโซเวียต โดยมีเจตนาที่จะทำลายผลผลิตข้าวสาลีฤดูหนาวของโซเวียตได้มากถึง 50% [ 52 ]

อนาคต

ข้าว เป็น ธัญพืชชนิดเดียวที่มีภูมิคุ้มกันตามธรรมชาติต่อโรคราสนิม หากสามารถระบุแหล่งพันธุกรรมของความต้านทานนี้ได้ข้าวสาลีแปลงพันธุกรรมโดยใช้ข้าวเป็นผู้ให้ยีนอาจเป็นอนาคต[ 53 ] [ 54 ]

ดูเพิ่มเติม

อ่านเพิ่มเติม

  • ความคิดริเริ่มสนิมระดับโลก Borlaug
  • โรคราสนิมลำต้นโดย FAO ( องค์การอาหารและเกษตรแห่งสหประชาชาติ)
  • ภาพเคลื่อนไหวแสดงวงจรชีวิตของโรคสนิมลำต้น
  • "Norwich Rust Group" . Norwich Rust Group . เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 13 มีนาคม 2015 . เรียกดูเมื่อวันที่ 18 ธันวาคม 2020 .
  • "โรคสนิมลำต้น" . สืบค้นข้อมูลเมื่อ 2021-05-26 .
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Stem_rust&oldid=1349631263 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ สนิมลำต้น

โรคสนิมลำต้น หรือที่รู้จักกันในชื่อโรค สนิมธัญพืช โรค สนิมดำ [ 1 ] [ 2 ] โรคสนิมแดง หรือ โรค ฝุ่น แดง [ 3 ] เกิดจาก เชื้อรา Puccinia graminis ซึ่งก่อให้เกิดโรคร้ายแรงใน พืชตระกูล...

ประวัติศาสตร์

บรรพบุรุษของเชื้อราที่ก่อให้เกิดโรคสนิมลำต้นได้แพร่ระบาดในหญ้ามานานหลายล้านปีแล้ว และแพร่ระบาดในพืชข้าวสาลีมานานเท่าที่เริ่มมีการปลูก [ 7 ] ตามที่จิม ปีเตอร์สัน ศาสตราจารย์ด้านการปรับปรุงพันธุ์และพันธุศาสตร์ข้าวสาลีแห่ง มหาวิทยาลัยโอเรกอนสเตท กล่าวว่า...

อนุกรมวิธาน

มี ความหลากหลายทางพันธุกรรม ค่อนข้างมาก ภายในสายพันธุ์ P. graminis และมีการระบุรูป แบบพิเศษหลายรูปแบบ ( forma specialis ) ซึ่งแตกต่างกันในขอบเขตของพืชอาศัย

Puccinia graminis ฉ. เอสพี ทริติชิ

ระบบการตั้งชื่อสายพันธุ์ของอเมริกาเหนือ [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] ได้รับการแนะนำในปี 1988 โดย Roelfs และ Martens [ 21 ] ระบบการตั้งชื่อนี้เป็นชุดตัวอักษร ซึ่งแต่ละตัวบ่งบอกถึงความรุนแรง/ความไม่รุนแรงต่อ ยีนต้านทาน หนึ่งตัว...