Серая плесень: Серая гниль винограда | Болезни растений

Серая гниль винограда | Болезни растений

Побеги. На однолетних одревесневших побегах серая гниль может вызывать обесцвечивание и побеление луба. Для уточнения симптоматики пораженный отрезок побега помещают во влажную камеру и инкубируют в течение 24–48 часов. За это время материал покрывается налетом серой гнили, который анализируют в поле зрения микроскопа. Листья поражаются редко. Некрозы формируются только при устойчивой повышенной влажности и имеют вид черных бесформенных пятен вблизи жилок, на которых развивается серый нежный налет возбудителя.

Соцветия. При заражении во время цветения происходит побурение и опадение цветков. При влажной погоде (или в условиях «влажной камеры») на них образуется налет серого цвета.

Гребни. При заражении гребней гроздей места поражения окрашиваются в зеленовато-бурый цвет, при благоприятных условиях пораженные части отмирают, что приводит к опадению части гроздей или целых гроздей. Гниль гребней часто наблюдается после очень ветреной погоды, приводящей к их механическим повреждениям, через которые гриб легко проникает в ткани растения-хозяина.

Ягоды. Наиболее вредоносна серая гниль при поражении ягод как в период созревания, так и после сбора урожая (во время хранения и транспортировки). Возбудитель серой гнили чаще всего заражает ягоды, поврежденные гусеницами гроздевой листовертки или каким-либо иным образом. Зараженные ягоды сначала окрашены в серо-бурый цвет. Наличие Botrytis при уборке влияет на качество молодого вина: происходит деградация сахаров, азотистых соединений, изменяется баланс кислот, возникает дефицит витаминов, изменяется содержание лакказы, фермента, влияющего на соотношение красящих веществ (красные вина приобретают коричневый цвет), снижает содержание терпенов, отвечающих за фруктовый аромат. При влажной погоде пораженные ягоды покрываются густым плесневым налетом серого цвета, который анализируют в поле зрения микроскопа.

Возбудитель серой гнили может поражать растения винограда и ягоды в составе смешанной инфекции и может быть замаскирован другими видами грибов. Для его выявления зараженный растительный материал помещают во влажную камеру и выдерживают несколько часов в холодильнике при низких положительных температурах (от +2 до +5°С). В этих условиях рост других грибов будет подавлен, а возбудитель серой гнили будет активно развиваться в виде серого пушистого налета.

Серая гниль – признаки болезни и способы борьбы с ней

Серая гниль – болезнь, вызванная склеротиниевыми грибами рода Botryotinia. Инфекции подвержены около 200 видов растений. В их числе садовая земляника, виноград, капуста, морковь, огурец, свекла, подсолнечник, а также некоторые пасленовые и злаковые культуры.

Фитопатоген может поражать разные части растения, но самые характерные признаки видны на плодах. Это гниль, и часто – с серым налетом, за что болезнь и получила свое название. Причем налет чаще всего возникает в сырую погоду. Несмотря на это плоды не размягчаются, оставаясь твердыми. На других частях культур можно наблюдать крупные водянистые темно-серые или бурые пятна, часто неправильной формы. Если признаки болезни, поразившей ваши растения, поразительно похожи на это описание, скорее всего, перед вами серая гниль.

Серая гниль клубники

Садовая земляника (клубника) – одна из наиболее часто поражаемых серой гнилью культур. Особенно заметно заболевание на ягодах, которые становятся бурыми и гнилыми, теряют вкус и аромат, но при этом остаются твердыми. Вместе с тем, характерные признаки в виде водянистых серо-бурых пятен можно одновременно наблюдать на листьях, цветоносах и других участках. При повышенной влажности воздуха на всех пораженных органах растений образуется рыхлый мицелий серого цвета.

Пораженные серой гнилью кустики садовой земляники следует немедленно удалить вместе с комом земли. Все посадки здорового вида обработать препаратами Агролекарь, Профи или Чистофлор. В последующем для культуры следует использовать биосредства: Алирин-Б, Споробактерин или Глиокладин несколько раз за сезон, в соответствии с инструкцией.

Агротехнические методы профилактики серой гнили у всех растений примерно одинаковы. Это, в частности, выращивание относительно устойчивых к заболеванию сортов, разреженность посадок, уничтожение сорняков и растительных остатков.

Серая гниль винограда

Эту культура инфекция также поражает достаточно часто. Явные симптомы серой гнили, помимо буреющих ягод, – темные пятна и (реже) серый налет на листьях, иногда – обесцвеченные пятна на лозе.

Если вы обнаружили серую гниль винограда, удалите наиболее пораженные части растения. Затем обработайте лозу препаратами Хорус (против серой гнили) или Скор, Медея, Дискор (все – по инструкции против черной гнили) и выждите нужное время до сбора урожая. В период активного плодоношения перед обработкой основную часть урожая придется снять. В следующем сезоне обязательно проведение профилактических обработок препаратами Споробактерин и Фитоспорин-М.

Серая гниль пасленовых культур

Болезни подвержены преимущественно растения защищенного грунта – томаты и перец. Также недуг замечен и у баклажана. Как и у других растений, инфекция имеет похожую симптоматику. Ткани листьев начинают буреть, образуя мокнущие пятна неправильной формы. Затем на них появляется пушистый серый налет. Молодые кусты быстро гибнут, на более взрослых отмирают некоторые побеги. Цветки опадают, а на уже завязавшихся плодах появляются зеленоватые пятна со спорами грибка. Болезнь способна сохраняться в почве.

Для пасленовых культур, выращиваемых в закрытом грунте, важно соблюдение режима температуры и влажности, частоты пасынкования, а также умеренное внесение азотных удобрений (чтобы растения наращивали зеленую массу, но не жировали, и посадки не загущались). Ключевое значение имеет профилактическая обработка кустов препаратами Глиокладин, Гамаир или Триходерма Вериде 471 по инструкции для томатов.

Серая гниль овощей при хранении

У многих культур грибок проявляется по большей части уже во время хранения. Это, например, морковь, капуста, огурец, свекла. Однако отдельные признаки серой гнили у растений могут появиться и к концу вегетации. Это, в частности, расплывчатые пятна на листьях, дополненные пушистым серым налетом. Пораженные плоды следует немедленно удалить с гряды или из хранилища. Во втором случае урожай нужно хорошо перебрать.

Чтобы избежать повторения ситуации, впредь проводить уборку овощей надо своевременно и исключительно в сухую погоду. Перед закладкой урожая соответствующее помещение обрабатывают насыпными шашками Вист и соблюдают режим хранения. Во время вегетации рассаду растений после высадки на постоянное место проливают биопрепаратом Триходерма Вериде 471. С интервалом раз в месяц культуры можно дополнительно обрабатывать биосредством Бактерра (по инструкции для огурца). А перед закладкой на хранение – биологическим фунгицидом Фитоспорин-М.

При хранении серая гниль также может возникать у некоторых семечковых и косточковых культур. В этом случае нужно действовать по тому алгоритму, который соответствует развитию любой другой гнили.

Серая гниль цветочных культур

Поражает серая гниль и цветочные культуры. Как и в отношении прочих растений, этому способствует прохладная погода, высокая влажность, загущенные или заросшие сорняками посадки. Распространяют инфекцию дожди и ветер.

При первых признаках болезни цветочные культуры нужно обработать препаратами Скор, Максим, Максим Дачник, Дискор (по инструкции). Если последней предусмотрено несколько обработок, их кратность обязательна к соблюдению.

Также встречается серая гниль и у культур, которые дачники выращивают на своих участках значительно реже. Это овес, пшеница, рожь, ячмень и подсолнечник. Чтобы избежать возникновения инфекции, нужно неукоснительно соблюдать технологию выращивания этих растений, своевременно убирать урожай, а также протравливать семена заблаговременно или перед посевом препаратами Фитоспорин-М или Максим.

У каких культур вам чаще всего приходилось замечать признаки серой гнили?

Серая плесень зерновых культур: лечение, описание и фото серой плесени

Серая плесень зерновых культур: лечение, описание и фото серой плесени | Bayer Crop Science Россия

Bayer

Описание

Болезнь отмечена на ржи, ячмене, пшенице, овсе. В течение вегетационного сезона возбудитель распространяется конидиями воздушно-капельным путем, сохраняется на пожнивных остатках, семенах в виде грибницы, склероциев, конидий.

Возбудитель – Botrytis cinerea

Симптомы

Во влажную погоду на ослабленных, травмированных или заселенных другими грибами частях растений появляется налет серого цвета. Часто поражаются старые нижние листья. На верхних листьях гриб развивается в виде неправильной формы разбросанных красно-бурых пятен. Особенно симптомы  болезни заметны на колосьях. После цветения на колосковых чешуйках пшеницы и ячменя появляется светло-бурая окраска. Отдельные колоски буреют полностью. В благоприятных условиях гриб быстро колонизирует поверхность колоса, ко времени созревания весь колос может быть покрыт серым грибным налетом. Инфицирование зерна приводит к ухудшению окраски муки, заражению посевного материала. Болезнь распространена широко, однако экономически значимый вред проявляется редко. Устойчивые сорта отсутствуют.

Факторы, способствующие развитию болезни

• Влажная прохладная погода.
• Повреждение листовыми тлями и трипсами, а также поражение мучнистой росой.

Меры защиты

• Своевременная уборка зерновых; не допускать продолжительное нахождение в валках.
• Тщательная заделка растительных остатков.
• Просушка, очистка, воздушно-тепловой или солнечный обогрев и обеззараживание посевного материала.

У вас есть вопрос?

Уведомление субъекта

о намерении осуществлять обработку его персональных данных

Оператор: АО «БАЙЕР»

Адрес: Российская Федерация, 107113, г. Москва, ул. 3-я Рыбинская, д. 18, стр.2. ОГРН: 1027739373903 ИНН: 7704017596

Я проинформирован (а), что в соответствии со ст.15 Федерального закона РФ от 27 июля 2006 г. №152-ФЗ «О персональных данных»,

оператор не вправе осуществлять обработку моих персональных данных с целью продвижения товаров, работ, услуг на рынке без предварительного согласия

НАСТОЯЩИМ ВЫРАЖАЮ СВОЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЕ СОГЛАСИЕ

Поздравляю! Вы успешно подписаны на самые свежие новости!

Мы получили ваш вопрос и свяжемся с вами в ближайшее время!

Уведомление о использовании фaйлов cookies

Этот сайт использует файлы cookies для более удобной работы пользователей с ним. Использование файлов cookies позволит АО «БАЙЕР» в будущем улучшить функционал данного веб-сайта. Нажимая кнопку «ОК», Вы соглашаетесь с использованием файлов cookies. Отозвать свое согласие на использование файлов cookies, а также получить более подробную информацию, Вы можете посетив страницы Политика Cookies и Пользовательское соглашение АО «БАЙЕР»

Серая гниль — это… Что такое Серая гниль?

Возбудитель серой гнили, гриб Botrytis cinerea. Увеличен 4.5X

Серая гниль — болезнь растений, в том числе культурных: томатов, винограда и др. Возбудитель — гриб Botrytis cinerea. Серая гниль корнеплодов, возникающая при хранении и транспортировке и вызываемая тем же возбудителем называется «кагатная гниль».

Источник инфекции — конидии и склероции в растительных остатках и почве. Необходимым условием для заражения растения является наличие омертвевших участков ткани (повреждённых или естественно отмерших), важным фактором может являться также наличие капельно-жидкой влаги.

Поражаются в основном в защищенном грунте. Поражаются цветки, листья, стебли, плоды. В первую очередь могут поражаться ослабленные растения, клиническая картина проявляется в начале на нижних стареющих листьях, далее возбудитель распространяется на стебель. На стебле формируются светло-бурые сухие пятна. Поражение плодов начинается с плодоножки, затем появляется пятно серого цвета, быстро охватывающее весь плод, его поверхность становится водянистой и покрывается серым пушком (конидиальное спороношение).

Болезнь поражает большое число видов растений. Наибольший хозяйственный ущерб может наносить серая гниль винограда, земляники, кочанов капусты, стеблевая гниль гречихи, конопли, кагатная гниль сахарной свёклы, гниль плодов тыквенных. В условиях влажной оранжереи могут поражатся цветки декоративных растений, такие, как пионы, гладиолусы.

Серая гниль розы

Особенно сильно заболевание проявляется под укрытиями в зимний период. На верхних частях стеблей появляются бурые вдавленные постепенно увеличивающиеся пятна, быстро распространяющиеся по стеблю сверху вниз. На поражённых участках разрастается дымчато-серая пушистая грибница. После ее подсыхания образуются многочисленные мелкие чёрные округлые плодовые тела (склероции). При плохой вентиляции под укрытиями кусты могут поражаться полностью, до корневой шейки. Летом серая гниль поражает розы при обилии осадков и резких сменах суточных температур. В это время на листьях появляются бурые разрастающиеся пятна без окаймления, на них образуется серый налёт спороношений гриба. Заболевание быстро распространяется на соседние листья и побеги. При попадании спор на лепестки, сначала образуются мелкие округлые светлые пятна, которые разрастаясь буреют. Цветок целиком покрывается серым налётом и сгнивает.
Меры борьбы: опрыскивание раствором препаратов эупарен мульти (в концентрации 0,2 %), фитоспорин-М, алирин-Б, гамаир. При промышленном выращивании проводят профилактическое опрыскивание растений и полив под корень фундазолом (0,2 %) перед укрытием на зиму, весной после снятия укрытий и при массовом распространении болезни^[1].

Серая гниль винограда

Серая гниль ягод винограда

Заболевание распространено почти во всех районах виноградарства.

Заражение происходит весной при отмирании частей цветка (тычинок и др.), наличии повреждённых листьев, отмерших усиков, затем гриб повреждает живые ткани и распространяется на них.

Выведены сорта винограда, устойчивые к заболеванию.

Серая гниль земляники

Серая гниль земляники

В дождливое лето болезнь может уничтожать до 40—60% ягод. Мокнущие пятна с налётом спороношений гриба появляются и на бутонах, плодоножках и листьях.

Заражение ягод происходит из почвы, и от нижних болезнь распространяется на верхние ярусы. Заражение может происходить и через отмершие части цветка, откуда мицелий гриба распространяется в цветоложе и незрелую ягоду. Наибольший ущерб болезнь наносит в густой посадке при холодной и влажной погоде.

Меры борьбы

• Выбор устойчивых сортов
• Соблюдение севооборота
• Уничтожение растительных остатков
• Протравливание семенного материала
• Применение фунгицидов.

Успешно применяются комбинации биологических и химических средств защиты растений, например, внесение в почву триходермина (препарат на основе конкурирующих, но не патогенных грибов рода Trichoderma) и опрыскивание растворами ТМТД в начале цветения.

См. также

Примечания

1. ↑ Трейвас Л. Болезни и вредители роз. Атлас-определитель. — Фитон+, 2010. — ISBN 978-5-93457-289-2

Литература

• Защита растений от болезней / под ред. В А. Шкаликова.

• Мир растений / гл. ред. А. Л. Тахтаджян. — М.: «Просвещение», 1991. — Т. 2. Грибы /под ред. М. В. Горленко. — С. 379—380 (род Ботритис (Botrytis). М. В. Горленко). — ISBN 5-09-002841-9

Гниль серая земляники | справочник Пестициды.ru

Симптомы заболевания

Симптомы заболевания наблюдаются на ягодах, листьях, бутонах, цветках, плодоножках, завязях, соцветиях. Чаще всего поражаются ягоды^[3].

Ягоды – на любом месте созревающего плода, обычно около чашечки или в месте соприкосновения с другими плодами, формируется гниль. Зараженые ткани буреют, остаются твердыми и сохраняют свою форму, но имеют горький вкус, теряют вкус и аромат, усыхают и мумифицируются. Плод может выглядеть здоровым, но внутри него развивается гниль^[6][3].

Цветоносы (плодоножки) – покрываются крупными, неправильными водянистыми серо-бурыми пятнами, темнеют и некротизируются. Пятна быстро охватывают плодоножку по окружности, что приводит к полному усыханию зеленых завязей^[6][3].

Листья – образуются крупные, расплывчатые, темно-серые или бурые пятна, во влажную погоду на них также формируется серый налет. На самых нижних листьях появляются крупные, неправильной формы, водянистые серо-бурые пятна^[6][3].

При высокой влажности на всех пораженных органах растений образуется обильный серый, рыхлый мицелий и большие черные склероции^[6].

Морфология

Возбудитель болезни – многоядный фитопатогенный микромицет с конидиальной стадией Botrytis cinerea (Ботритис серый) и сумчатой стадией Botryotinia fuckeliana (Ботриотиния Фуккеля).

Botrytis cinerea – несовершенный гриб, относится к классу Гифомицеты (Hyphomycetes), порядку Гифомицеты (Hyphomycetes), семейство Мониливые (Moniliacea)^[2].

Мицелий – гифы серо-оливковые или бесцветные, толщиной 4,0–10,0 мкм^[4].

Конидиеносцы – хорошо развиты, слегка окрашенные с маленькими зубчиками в местах прикрепления конидий. Размер конидиеносцев: 300–2000х6,0–23,0 мкм^[4][3].

Конидии – округлые, вытянутые, дымчатые, одноклеточные, сидят скученными головками. Размер 9,0–17,5х6,5–10,0 мкм^[4][3].

Склероции – неправильной формы, серовато-белые, в последствии черного цвета с бугорчатой поверхностью. Диаметр от 2 до 7 мм^[3].

Botryotinia fuckeliana – аскомицет, относится к классу Эуаскомицеты (Euascomycetes), порядок Гелоциевые (Helotiales), семейство Склеротиниевые (Sclerotiniaсeae).

Апотеции – на склероциях одиночные или группами на длинных ножках. По форме первоначально глубоко вогнутые, бокаловидные, позднее от плоских до сосочковидно выпуклых в разной степени. Диаметр 1,50–7,0 мм. Расположены на ложе – 3,0–5,0 х0,50–1,50 мм, в нижней части темнеющем, у основания черном, состоящем из рыхлого прозенхиматического сплетения бесцветных гиф с перегородками 5,0–10,0 мкм в диаметре и более плотных светло-коричневого цвета наружных слоев^[5].

Аски – цилиндрической формы, содержат по 8 аскоспор, с ножкой. Размер 105,0–160,0х6,50х9,50 мкм^[5].

Аскоспоры – одноклеточные, бесцветные, эллиптические либо яйцевидные, однорядные. Размер: 9,0–12,0х4,5–6,0 мкм^[5].

Парафизы – нитевидные, бесцветные, обычно простые, но с перегородками. Размер в диаметре 2,0–2,5 мкм^[5].

Микроконидии (спермации) – одноклеточные, бесцветные, шарообразные. Образуются в одиночно расположенных на мицелии фиалидах эндогенно, реже в спермодохиях^[5].

Возбудители болезни , вызывающие
Гниль серая земляники

Биология

Возбудитель заболевания – типичный факультативный паразит, развивающийся на ослабленном и некротизированном субстрате^[3].

Возбудитель существует в форме сапротрофного мицелия на отмерших остатках многих видов растений и в форме склероций в почве. При наступлении благоприятных условий наблюдается обильное образование конидий. В фазу цветения конидии заражают стареющие или поврежденные ткани черешков, чашелистиков, тычинок или дно цветка. Перед началом цветения конидии могут находится в пассивном состоянии, позднее фитопатоген начинает свое развитие на мертвых или ослабленных тканях. Фитопатоген последовательно убивает своими токсинами соседние здоровые участки тканей и проникает в них. На пораженных участках формируется вторичное спороношение, которое заражает растения в течение всего вегетационного периода^[6].

В течение лета гриб образует 11–12 поколений конидий. Последние, характеризуются высокой стойкостью и жизнеспособностью даже в сухом воздухе и могут сохраняться до двух лет. Прорастают конидии только в капельножидкой влаге^[3].

Иногда на склероциях формируются апотеции (телеоморфа). Они также могут быть первичными источниками заражения. Сумчатая стадия (Botryotinia fuckeliana) образуется редко и необязательна в цикле развития гриба^[3].

Кроме земляники, возбудитель серой гнили, способен поражать множество других видов растений из различных семейств. К растениям-хозяевам фитопатогена относятся все ягодные, овощные, декоративные растения и многие сорняки^[3].

Источники инфекции – черешки и пластинки отмерших листьев земляники, растительные остатки (гнилые ягоды, цветоносы), склероции в почве, пораженные растения различных видов и их растительные остатки^[3].

Условия развития

Серая гниль земляники развивается в прохладную погоду, при высокой влажности, в загущенных или заросших сорняками посадках. Частые дожди и ветер способствуют распространению конидий и интенсивному развитию заболевания. Конидии прорастают за несколько часов при наличии капельножидкой влаги. Склероции начинают прорастать при температуре +12°C и влажности воздуха не ниже 95%. Фитопатоген способен развиваться при температуре от +5°C до +30°C. Оптимальная температура для прорастания конидий +15°C–+25°C^[3].

Географическое распространение

Серая гниль земляники – распространена повсеместно в ареале распространения культуры^[3].

Серая гниль на цветах | Заболевания цветов

Описание:

Серая гниль на цветах – распространенная болезнь которая часто возникает при повышенной влажности воздуха, частых дождях, поливах и плохой вентиляции даже зимой при накрытии цветов укрывным материалом. Поражает как листья, стебли, побеги и даже бутоны.

Профилактика возникновения:

Как уберечь цветы от серой гнили на своем участке или в комнатных условиях? В первую очередь правильно проводить агротехнические мероприятия по уходу и посадке цветов;

— проводить посадку цветов в хорошо осветленном и проветриваемом месте;

— выбирать здоровые, не травмированные саженцы, если это касается роз;

— необходимо соблюдать густоту посадки на участке;

— регулярно рыхлить почву вокруг кустов;

— дозированно подкармливать цветы необходимыми удобрениями;

— удалять немедленно больные листья или бутоны;

— своевременно удалять сорняки на участке;

— в комнатных условиях соблюдать температурный режим, хорошо проветривать помещение, полив проводить по мере подсыхания;

— для профилактики, весной обработать уличные кусты слабым раствором марганцовокислого калия или 1% бордоской жидкостью.

Симптомы:

На что же похожа сера гниль на цветах? Возбудитель болезни – патогенный гриб, который вызывает гниль кустов, бутонов. Серую гниль видно сразу, что дает преимущество перед другими заболеваниями, ее можно сразу лечить. Сначала на листьях появляются бурые пятна, которые быстро разрастаются и образуется серый дымчатый налет, лист становится вялый, морщинистый, в конечном итоге он засыхает. Серая гниль очень быстро распространяется на бутоны цветов, лепестки и другие растения, бутон также покрывается пятнами и сгнивает. Болезнь вредоносная и распространяется даже на срезанные цветы при транспортировке. Серая гниль активно действует при благоприятных условиях даже зимой, поэтому необходимо следить за кустами которые находятся под укрывным материалом. Болезнь разносится очень быстро с ветром, по земле, через органические остатки, через воду, поэтому если на участке уже есть болезнь с ней надо бороться химическими препаратами.

Причины возникновения:

Когда чаще всего возникает серая гниль? Чаще всего серая гниль на цветах проявляется в период высокой влажности воздуха, в период длительного времени;

— при выпадении большого количества осадков;

— при больших росах по ночам;

— прохладная температура +15 градусов и ниже;

— при чрезмерном поливе;

— при загущенных посадках и наличии сорняков.

Методы борьбы и средства защиты:

Какие же препараты необходимо применять при борьбе с серой гнилью цветов? И когда лучше всего проводить обработку средствами защиты? Фунгицидными препаратами необходимо проводить обработку в утреннее или вечернее время, чтобы лучи солнца не попадали на обработанные листья и бутоны. Необходимо также соблюдать температурный режим, указанный на препаратах. Обработку от серой гнили по цветам начинаем проводить как только увидели первые признаки болезни. Самые эффективные препараты для уничтожения серой гнили – Хорус, Флинт старт, Свитч, Фундазол, которые необходимо применять согласно инструкции указанной на упаковке.

Народные методы борьбы:

Некоторые дачники советуют применять народные методы профилактики и борьбы с серой гнилью цветов. Эффективными народными средствами от гнилей оказалось использование йода и горчицы. Раствор на основе горчицы для борьбы с серой гнилью готовится по следующему рецепту: 50 г сухого порошка размешивается в 5 литрах горячей воды и настаивается 48 часов, после состав процеживается и разбавляется водой 1:1, посадки опрыскиваются весной. Рецепт приготовления раствора с йодом для обработки от серой гнили готовится следующим образом – берется 10 капель йода на 10 литров воды, размешивается и обрызгиваются цветы, для профилактики и во время выявления болезни не реже чем раз в неделю.

Просмотров:2429

Врач рассказал, дойдет ли до России опасное заболевание «черная плесень»

МОСКВА, 12 мая — ПРАЙМ.  В последнее время Индия входит в печальное число лидеров по уровню роста заболеваемости новой коронавирусной инфекцией. В стране уже зарегистрировано более 22,2 миллионов случаев COVID-19. Совсем недавно в стране была зафиксирована вспышка еще одного заболевания — мукормикоза, которое в народе называют «черной плесенью». Индийская «черная плесень» поражает носоглотку, легкие, глаза человека. Причем заболевают люди, только что переболевшие COVID-19, есть и смертельные исходы. О том, может ли новая болезнь добраться до России, рассказала «Комсомольская правда» со ссылкой на мнение терапевта, заведующего отделением сомнологии ФГБУ НКЦ оториноларингологии ФМБА России Александра Мельникова.

Ученые назвали причины резкого роста заболеваемости коронавирусом в Индии

ПОЧЕМУ ЗАБОЛЕВАЮТ ВЫЗДОРОВЕВШИЕ ОТ КОВИДА?

Мукормикоз вызывается сапрофитными (питающимися разлагающимися органическими веществами) грибами семейства Mucorales, широко распространенными в гниющих растениях и в почве, объяснил эксперт. Людей Mucorales инфицируют крайне редко, иммунная система человека к спорам этих грибов устойчива. Мукормикоз встречается почти исключительно у больных сахарным диабетом, реже — при гематологических онкозаболеваниях и после трансплантации органов.

Мельников считает, что «нарушение местного и общего иммунитета играет при этом заболевании решающую роль». Также известно, что стероидные гормоны являются факторами, способствующими развитию мукормикоза у предрасположенных к нему людей. До пандемии COVID-19 случаев мукормикоза в мире фиксировалось очень мало: число их достигало тысячи за всё время наблюдений, причем основным источником заболеваемости была как раз Индия, там ежегодно фиксировалось 20-50 заболевших.

КОВАРСТВО «ЧЕРНОЙ СМЕРТИ»

Эксперт подчеркнул, что мукормикоз — по определению крайне тяжелая болезнь с очень высокой летальностью на фоне лечения: для форм с поражением околоносовых синусов, орбиты глаза и головного мозга она достигает 50%, то же самое — для кожных форм (она встречается после травм и ожогов). Когда поражены легкие и другие органы — летальность еще выше (до 80-95%).

Лечение также крайне травматичное: токсичные противогрибковые антибиотики в сочетании с хирургическим удалением пораженных органов (челюсти, глаза, долей лёгких), — рассказал врач. — Заболевание с учётом цвета очагов поражения вполне можно назвать «чёрной смертью». Неудивительно, что увеличение его частоты на фоне пандемии в Индии вызвало некоторую панику, хотя число случаев в целом невелико. Коварство болезни в том, что она проявляется, прежде всего, у больных диабетом на фоне декомпенсации и применения стероидных гормонов для лечения ковида, уже после окончания острой фазы COVID-19, когда речь могла бы идти о выздоровлении.

Фактором риска здесь является применение ИВЛ. Механическая вентиляция вообще зачастую провоцирует различные внутрибольничные инфекции, тем более при подавлении иммунитета широко применяемыми для лечения ковида глюкокортикоидами и препаратами с иммуносупрессивным действием (подавляющим иммунитет — так врачи пытаются победить цитокиновый шторм у пациентов).

Ученые назвали опасность введения «ковид-паспортов»

ДОЙДЕТ ЛИ «ЧЕРНАЯ ПЛЕСЕНЬ» ДО РОССИИ?

Врач считает, что исключать такой возможности нельзя. «В западных странах случаи мукормикоза также описывались, стероиды, иммуносупрессанты и механическая вентиляция легких в лечении COVID-19 широко применяются, больных диабетом и различными иммунодефицитными состояниями много, а от новых волн ковида мы пока не застрахованы», — отметил Мельников.

Однако впадать в панику пока не стоит, еще одна смертоносная эпидемия нам пока не грозит, добавил он. Мукормикоз в данном случае можно рассматривать как осложнение COVID-19 и его лечения. Самостоятельного эпидемического значения это заболевание не имеет. Оно не передаётся от человека человеку.

Серая гниль | Новости садоводства и домашних вредителей

Вверху: Симптомы и признаки Botrytis
Внизу: Признаки Botrytis

Обзор

Серая гниль вызывается грибком Botrytis spp , грибком с более чем 200 хозяевами. К этим растениям-хозяевам относятся фрукты (например, клубника, ежевика, виноград), овощи (например, салат, лук, фасоль) и декоративные растения (например, пион, герань, петуния). Серая гниль может привести к серьезной потере потенциальных цветов (ожог цветков) и зрелых плодов.Заболевание проявляется в тяжелой форме в периоды продолжительной влажности и дождя (или чрезмерного полива) и низких температур.

Признаки и симптомы

Присутствующие симптомы будут различаться в зависимости от типа растения и зараженной части растения, но общими симптомами, вызываемыми инфекцией Botrytis spp , являются намокание водой и изменение цвета от серого до коричневого. Признаки грибка можно определить по нечеткой белой или серой гнили, которая представляет собой мицелий (вегетативные отростки) и споры гриба.Грибок может образовывать склероции (мелкие, твердые, черные, неправильной формы, выживания) для перезимовки по мере роста.

Не путать с коричневой гнилью косточковых плодов.

Цикл болезни

Botrytis spp может перезимовать в виде гиф (нитчатые, вегетативные ростки) или спор в растительных остатках или почве при температурах до 39ºF или более низких температурах, как склероции. Эти бесполые ростки грибов могут прорасти при благоприятных условиях и образовать больше спор для распространения.Споры поражают слабые или поврежденные ткани, такие как лепестки цветов, фрукты или раны. Спорам требуется свободная влага для прорастания и заражения, что способствует более активному развитию болезней в периоды высокой влажности и влажности. По мере развития болезни может образовываться больше спор, что является источником инокулята для вторичной инфекции за один вегетационный период.

Тип образца, необходимого для диагностики и подтверждения

Соберите от 3 до 5 веток / стеблей с прикрепленными листьями и плодами / цветами.Для получения дополнительной информации перейдите на страницу коллекции образцов. Клиника диагностики растений и насекомых Университета штата Айова может помочь вам исследовать и подтвердить, есть ли у вашего растения это заболевание. Пожалуйста, посетите наш веб-сайт, чтобы узнать о текущих формах, сборах и инструкциях по сбору и упаковке образцов. Контактную информацию диагностической лаборатории каждого штата для жителей США можно найти на сайте NPDN. Если у вас есть образец из-за пределов Айовы, НЕ отправляйте его в Клинику диагностики растений и насекомых, не связавшись с нами.

Микроскопические признаки Botrytis

Менеджмент

Поддержание здоровья растений

Один из лучших способов предотвратить развитие этого заболевания — поддерживать достаточную циркуляцию воздуха для растений, что предполагает правильное расстояние между растениями при посадке или пересадке, а также обрезку во избежание перенаселенности малины. Это поможет свести к минимуму количество влаги, удерживаемой в кронах растений, и снизит способность спор прорастать и заражать.Сведите к минимуму повреждение растений, когда на них присутствует влага или роса, травмы могут быть благоприятной областью для грибка, чтобы начать колонизацию.

При посадке из семян или пересадке, посадка сертифицированных семян без болезней может помочь предотвратить появление серой гнили в вашем саду. Если одно растение, фрукт или овощ заражены Botrytis spp , не забудьте как можно скорее удалить пораженные части растения, чтобы предотвратить развитие большего количества спор, которые сделают болезнь более плодовитой.

Разведка на предмет болезней

Изображение малины с признаками серой гнили

Сначала симптомы могут проявляться в виде пропитанных водой или потемневших участков. Следите за частями растения, проявляющими такие симптомы, чтобы следить за развитием болезни. Будьте особенно бдительны, когда растения цветут, а плоды развиваются. В идеале болезнь должна быть обнаружена до того, как споры образуются на инфицированных частях растения, но споры могут быть серыми и нечеткими. Если есть подозрение на инфекцию Botrytis spp , немедленно удалите части растения и, если вы хотите поставить диагноз, обратитесь в Клинику диагностики растений и насекомых.

Санитария

Санитария — самая важная тактика предотвращения серой плесени. Поскольку гриб в основном зимует в мусоре и почве, удаление инфицированного мусора в конце сезона уменьшит источник первичного инокулята. Кроме того, очень важно удалить все части растений, которые подозреваются на заражение B. cinerea , чтобы удалить дополнительные источники инокулята, которые могут увековечить болезнь.

Химический менеджмент

Использование фунгицидов в домашнем саду нецелесообразно.Коммерческий производитель малины и других уязвимых растений должен сосредоточить внимание на программах профилактического опрыскивания. Применение малины во время цветения может быть очень эффективным способом предотвращения развития болезней на плодах и повышения урожайности. Опрыскивание можно повторять каждые 7-10 дней во время сбора урожая фруктов, но помните о компонентах фунгицидного спрея. Однако будьте очень внимательны к растению и срокам, чтобы защитить опылителей. См. Как защитить и увеличить количество опылителей в вашем ландшафте

Забавный факт!

Знаете ли вы, что Botrytis cinerea используется для выращивания особого типа десертного вина, которое называется Botrytis wine? Заболевание, в данном случае, называется «Благородная гниль» и приветствуется.Виноград собирают в определенное время после первоначального заражения виноградной грозди, когда сахар конденсируется, что приводит к очень сладкому вину! Ботритизированное вино получают на некоторых виноградниках путем распыления инокулята в виде спор на здоровые виноградные лозы.

Челси Харбах (бывшая аспирантка ISU по патологии растений) и Лина Родригес Саламанка

границ | Возможное применение и противогрибковая активность сконструированных наноматериалов против возбудителя болезни серой плесени Botrytis cinerea на лепестках роз

Введение

Розы — самое популярное садовое растение и срезанный цветок, их выращивают в течение нескольких тысячелетий (Debener and Linde, 2009).Однако серая гниль, вызываемая переносимым воздухом патогенным микроорганизмом Botrytis cinerea , является разрушительным заболеванием роз во всем мире, которое приводит к снижению урожайности по крайней мере на 30% ежегодно. Помимо роз, B. cinerea также поражает различные виды растений, вызывая значительный ущерб до и после сбора урожая фруктов, овощей и декоративных растений (Ferrada et al., 2016; Jurick et al., 2017). И процесс заражения B. cinerea может вызвать некоторые патогенные факторы, такие как ферменты, разрушающие клеточную стенку, активные формы кислорода (ROS), фитотоксин, щавелевая кислота и т. Д.(van Kan, 2006; Choquer et al., 2007; Williamson et al., 2007). Сообщалось, что B. cinerea стал вторым по значимости патогенным грибком для растений после грибка, вызывающего засорение риса. Из-за серьезного ущерба, наносимого B. cinerea растениям и сельскохозяйственному производству, было необходимо срочно найти фунгициды, которые могли бы эффективно подавить рост B. cinerea (Kretschmer et al., 2009; Fernandez-Ortuno et al. ., 2016; Fan et al., 2017). Как и у B. cinerea , существует множество грибковых патогенов и болезней, которые серьезно влияют на урожайность сельскохозяйственных культур, снижая качество агропродукции, что может привести к глобальной угрозе сельскохозяйственной безопасности (Fisher et al., 2012; Girard et al., 2016). Таким образом, производство и использование пестицидов против грибковых заболеваний в последние годы увеличилось, что не только вызывает лекарственную устойчивость, но и создает новые экологические риски (Gangemi et al., 2016). Следовательно, необходимо срочно исследовать новые экологически безопасные фунгициды, обладающие эффективными противогрибковыми свойствами (Soylu et al., 2010; Fernandez-Acero et al., 2011).

В последнее время быстро и постоянно развивающаяся область нанотехнологий широко применяется в различных дисциплинах, особенно в науке об окружающей среде.С одной стороны, исследования были сосредоточены на оценке воздействия наночастиц (НЧ) на окружающую среду и экологических эффектов, включая их токсикологическое воздействие на растения, почву и микроорганизмы (Hao et al., 2016; Mukherjee et al., 2016; Rui et al., 2016; Rui et al. др., 2016). С другой стороны, некоторые исследования были сосредоточены на потенциальных сельскохозяйственных применениях наноматериалов низких концентраций и малотоксичности. Servin et al. (2015) обнаружили, что инженерные наноматериалы могут подавлять болезни растений, повышать урожайность и играть жизненно важную роль в качестве удобрений и пестицидов.Точно так же Дитта и Аршад (2016) показали, что наноматериалы могут обеспечивать растения большим количеством питательных веществ, чем обычные удобрения. Кроме того, наноматериалы могут увеличить время хранения овощей и фруктов и улучшить иммунитет животных. Наноматериалы также могут улучшить качество воды при рыболовстве (Peters et al., 2016). Таким образом, наноматериалы обладают огромным потенциалом для использования в качестве новых наноудобрений, которые могут улучшить усвоение питательных веществ и уменьшить агроэкологическое загрязнение (Bindraban et al., 2015; Liu and Lal, 2015).

Также были изучены возможности применения НЧ в качестве противогрибковых средств. Например, восстановленный оксид графена (rGO) может ингибировать рост мицелия грибковых патогенов Aspergillus niger, Aspergillus oryzae и Fusarium oxysporum (Sawangphruk et al., 2012). Одностенные углеродные нанотрубки (ОСУНТ), многостенные углеродные нанотрубки (MWCNT), фуллерен (C ₆₀ ) и rGO обладают значительной противогрибковой активностью против Fusarium graminearum и Fusarium poae (Wang et al., 2014). ОСУНТ могут изменять активность окислительных ферментов сапротрофных грибов белой гнили Trametes versicolor и Phlebia tremellosa (Berry et al., 2014). Токсичность rGO в отношении гриба белой гнили Phanerochaete chrysosporium была дозозависимой. Низкая концентрация rGO способствует росту грибка, а высокая концентрация вызывает потерю грибковой активности. Наблюдения с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM) показали, что волокна грибов были повреждены (Xie et al., 2016). Для наночастиц оксидов металлов Terzi et al. (2016) сообщили, что нано-оксид цинка (ZnO) и нано-B ₂ O ₃ подавляли рост плесени, а нано-CuO (оксид меди) и нано-SnO ₂ предотвращали грибковое разложение древесины. вызвано T. versicolor . НЧ серебра (Ag) могут ингибировать образование колоний Bipolaris sorokiniana и Magnaporthe grisea в анализах in vitro (Jo et al., 2009). Де Филпо и др. (2013) сообщили, что фотокаталитическая активность НЧ оксидов титана (TiO ₂ ) защищает древесину от колонизации Hypocrea lixii и Mucor circinelloides , что указывает на потенциальный противогрибковый механизм.Полые НЧ TiO ₂ имели самую сильную противогрибковую активность против двух сильнодействующих фитопатогенов, Fusarium solani и Venturia inaequalis , по сравнению с чистыми и легированными серебром НЧ TiO ₂ . Концентрация НЧ и уровни интенсивности видимого света способствуют противогрибковому эффекту (Boxi et al., 2016). Zn и ZnO показали противогрибковую активность против грибов ( Penicillium и Mucor spp .; Swain et al., 2014). НЧ Cu подавляли рост четырех основных патогенных грибов растений, F.oxysporum, Curvularia lunata, Alternaria alternata и Phoma destructiva , главным образом из-за их большого отношения площади поверхности к объему, и могут использоваться в качестве новых противогрибковых агентов, защищающих посевы от патогенных грибов растений (Kanhed et al., 2014).

Примечательно, что предыдущие сообщения о противогрибковой активности наноматериала были основаны на анализах in vitro , в которых грибы выращивали на искусственных средах, таких как агар с картофельной декстрозой. В настоящее время влияние наноматериалов на рост грибковых патогенов in planta не изучено.Активность фунгицидов варьируется в анализах in vitro и in vivo , о чем свидетельствует противогрибковая активность эфирных масел против Sclerotinia sclerotiorum и Colletotrichum gloeosporioides (Soylu et al., 2007; Hong et al., 2015 ).

В этом исследовании показана противогрибковая активность шести наноматериалов [НЧ оксида железа (Fe ₂ O ₃ ), НЧ CuO, TiO ₂ НЧ, MWCNT, C ₆₀ и rGO] против B.cinerea оценивали в in vitro и in vivo в условиях. Отличительные противогрибковые эффекты шести наноматериалов на морфологию, размер и расположение гиф грибов на лепестках роз были охарактеризованы с помощью SEM.

Материалы и методы

Подготовка проб и определение характеристик шести наноматериалов

Fe ₂ O _{3 НЧ} , CuO и TiO ₂ НЧ были приобретены в виде сухих порошков у Pantian Powder Material Company (Шанхай, Китай).MWCNT были предоставлены лабораторией профессора Wei Fei (Университет Цинхуа, Китай). C ₆₀ был заказан у Puyang Yongxin Fullerene Technology Co. Ltd. (Пуян, Китай), а rGO был приобретен у Chengdu Organic Chemicals Co. Ltd. (Чэнду, Китай). Все шесть наноматериалов были очищены перед использованием в экспериментах, три наночастиц на основе металлов, rGO и C ₆₀ были очищены компанией по материалам перед покупкой, в то время как MWCNT были очищены методом очистки азотной кислотой (Andrade et al., 2013). Перед экспериментами для определения морфологии и размеров наноматериалов использовался просвечивающий электронный микроскоп (ТЕМ; JEM-2100, JEOL, Япония). Для приготовления образцов ПЭМ наноматериалы растворяли и обрабатывали ультразвуком в этаноле, а затем наносили на медные сетки.

Все шесть наноматериалов суспендировали в деионизированной воде при концентрациях 50 и 200 мг / л для исходных суспензий с последующей обработкой ультразвуком в течение 30 минут для получения необходимых концентраций для последующих экспериментов.

Штамм и условия роста грибов

Стандартный штамм B05.10 B. cinerea , использованный в этом исследовании, был любезно предоставлен доктором Ян ван Кан (Университет Вагенингена). Его обычно выращивали на картофельном агаре с декстрозой при 22 ° C в лаборатории. Конидии B. cinerea собирали с 7-14-дневных грибковых пластинок в 20 мл воды. Взвешенные конидии промывали водопроводной водой. Затем ресуспендированные конидии доводили до конечной концентрации 10 ⁵ конидий / мл в среде картофельного бульона с декстрозой с использованием различных наноматериалов.

Противогрибковое действие различных концентраций НЧ на рост мицелия

In vitro Условия

Шесть наноматериалов, MWCNT, rGO, C ₆₀ , CuO NP, Fe ₂ O ₃ NP и TiO2, суспендировали в 4 агаризованной среде с картофельной декстрозой до конечных концентраций 5, 50, 100. , и 200 мг / л разливали в чашки Петри диаметром 60 мм. После охлаждения и отверждения в центр среды инокулировали хорошо культивированную колонию B. cinerea диаметром 4 мм, все колонии переносили в комнату с контролируемым микроклиматом при 22 ° C.Диаметр мицелия измеряли после 72-часовой инкубации.

Противогрибковое действие различных концентраций НЧ на рост мицелия

In vivo Условия

Шесть наноматериалов, MWCNT, rGO, C ₆₀ , НЧ CuO, Fe ₂ O ₃ НЧ и TiO ₂ НЧ, суспендировали в 4 водном агаре до конечных концентраций 50 и 200 мг / л. Для инокуляции цветы срезанной розы ( Rosa hybrida «Samantha») были собраны из местной коммерческой теплицы и доставлены в лабораторию.Диски диаметром один сантиметр вырезали из центра лепестков с помощью дырокола. Лепестковые диски осторожно промывали деионизированной водой и помещали на 4 чашки с водным агаром, с добавлением или без наноматериалов. Лепестки цветов осторожно помещали в агаризованную среду с картофельным декстрозным агаром, содержащую различные концентрации НЧ, а затем на лепестки капали по каплям суспензию конидий (2 мкл, 10 ⁵ конидий / мл в среде картофельного бульона с декстрозой), независимо содержащих различные наноматериалы, так, чтобы определить влияние НЧ на грибковую инфекцию.Таким образом, мы можем имитировать микросреду лепестка розы, а именно, лепестки цветов были пропитаны суспензией НЧ с обеих сторон. Кроме того, суспензия конидий и НЧ, сброшенных на лепестки, может гарантировать равномерное распределение НЧ вокруг конидий. Деионизированная вода и обычный фунгицид процимидон, содержащий одинаковую концентрацию конидий, использовали в лепестке в качестве отрицательного контроля и положительного контроля, соответственно, во второй и третьей группах. После посева чашки Петри немедленно переносили в комнату с контролируемым микроклиматом при 22 ° C.Через 72 часа результаты инфицирования фиксировали фотографией и измеряли диаметр грибкового налета.

Характеристика противогрибкового действия НЧ на морфологию гиф

Инокулированные лепестки наблюдали через 72 часа после инокуляции. СЭМ (Phenom ProX, Phenom, Нидерланды) использовали для определения морфологии, размера и местоположения B. cinerea на лепестках роз. Инфицирование B. cinerea на лепестках роз регистрировали фотографически (α7RII, Sony, Япония).

Заражение грибами цельных срезанных цветов

Розовые цветы собирали в местной коммерческой теплице, а ветви срезанных цветов замачивали в деионизированной воде. Двенадцать капель суспензии конидий (2 мкл, 10 ⁵ конидий / мл в среде картофельного бульона с декстрозой), независимо содержащих шесть наноматериалов, закапывали в два крайних лепестка, обработанные цветы затем помещали в комнату с контролируемым климатом. в котором температура была установлена ​​на 22 ° C, а влажность поддерживалась на уровне 90%.После 96 ч заражения фотографировали изображения цветов и измеряли общую площадь грибковых бляшек.

Статистический анализ

Эксперименты проводили в трех повторностях. Статистический анализ — односторонний дисперсионный анализ с последующим критерием множественного диапазона Дункана ( P ≤ 0,05) — был проведен с использованием SPSS 19.0 для окон (SPSS, Чикаго, Иллинойс, США).

Результаты

Характеристика шести НЧ

ПЭМ-изображения НЧ показаны на Рисунке 1.Диаметры НЧ Fe ₂ O ₃ находились в диапазоне от 40 до 100 нм на изображениях ПЭМ (рис. 1А). Диаметр наночастиц CuO, используемых в нашем эксперименте, составлял 20–30 нм (рис. 1B). Средний размер наночастиц TiO ₂ составлял около 20 нм (рис. 1С). MWCNT были агломерированы и смешаны (рис. 1D) с диаметром поперечного сечения 20–30 нм. C ₆₀ имел сферическую форму и имел тенденцию к агрегированию (рис. 1E), а диаметр C ₆₀ составлял приблизительно 50 нм.Диаметр rGO составлял около 500 нм, а толщина одного слоя составляла от 0,55 до 3,74 нм (рис. 1F).

РИСУНОК 1. ПЭМ-изображения НЧ Fe2O3 (A) , НЧ CuO (B) , НЧ TiO2 (C) , MWCNTs (D) , C60 (E) и rGO (Ф) .

Противогрибковое действие различных концентраций НЧ на рост мицелия

In vitro Условия

Через 72 ч роста B.cinerea на среде картофельного агара с декстрозой, смешанной с шестью наноматериалами в концентрациях 5, 50, 100 и 200 мг / л, диаметр мицелия был измерен и проиллюстрирован в таблице 1. Результаты показали, что все 5 мг / л NP лечение не оказало очевидного ингибирующего воздействия на рост мицелия. Fe ₂ O ₃ , НЧ CuO и MWCNT значительно подавляли рост мицелия в концентрациях 50, 100 и 200 мг / л, тогда как TiO ₂ не влиял на рост мицелия независимо от доз воздействия.Ингибируемый эффект rGO был значительным при концентрациях 100 и 200 мг / л. Интересно, что по сравнению с другими видами лечения диаметр мицелия значительно уменьшился только при лечении 50 мг / л. Эти результаты показали, что НЧ обладают противогрибковым действием на картофельный агар с декстрозой, учитывая ингибирующее действие на рост мицелия, были выбраны концентрации 50 и 200 мг / л, которые использовались в наших следующих экспериментах по грибковой инфекции на розе.

ТАБЛИЦА 1. Влияние различных концентраций НЧ на рост мицелия B.cinerea.

Влияние грибковой инфекции на лепестки роз и цельные срезанные цветы

После стандартного 3-х дневного теста на инфекцию с использованием B. cinerea , уровни инфекции и устойчивости повысились до B. cinerea при всех обработках NP (рис. 2). Цвет лепестка розы изменился при обработке CuO NP, MWCNT и rGO с красного на темно-красный по сравнению с контролем. Судя по изображениям на Рисунке 2, наиболее существенные изменения произошли с B.cinerea диаметром колоний после обработки 50 мг / л Fe ₂ O ₃ , CuO и C ₆₀ и 200 мг / л MWCNT и rGO, что значительно ингибировало инфекцию B. cinerea .

РИСУНОК 2. Фотографии лепестков роз после заражения B. cinerea , совместно культивируемых с различными наночастицами, НЧ Fe2O3, НЧ CuO, НЧ TiO2, MWCNT, C60 и rGO в концентрациях 50 и 200 мг / L в КПК смешивается с однотипными НП.

Диаметр колонии B. cinerea на лепестках представлен на рисунке 3. Результаты согласуются с наблюдениями и фотографиями. C ₆₀ , НЧ CuO и Fe ₂ O ₃ НЧ значительно уменьшали диаметр грибковых колоний при концентрации 50 мг / л, MWCNT и rGO также подавляли рост B. cinerea при концентрации 200 мг / л. Концентрация L. Из-за ингибирующего воздействия на B. cinerea , обнаруженного в этом исследовании, и их безвредного для окружающей среды характера (Lee et al., 2016; Yang et al., 2016), углеродные наноматериалы (MWCNT, C ₆₀ и rGO) являются наиболее идеальными материалами для повышения устойчивости растений к грибковым заболеваниям. По сравнению с различными обработками NP, ингибированные эффекты обычного фунгицида процимидона не были очевидны, не было значительной разницы в диаметре колоний между обработкой процимидоном и контролем. Между тем, что касается отрицательного контроля, не было явного изменения лепестка при обработке деионизированной водой.

РИСУНОК 3. Диаметр колоний (см) B. cinerea , культивированных совместно с шестью различными НЧ, Fe ₂ O ₃ НЧ, НЧ CuO, TiO ₂ НЧ, MWCNT, C ₆₀ и rGO, при концентрации 50 и 200 мг / л через 72 часа после заражения. Значимые различия ( P <0,05) между обработкой NP и контролем отмечены «звездочками».

Однако, учитывая существование разных НЧ как в среде КПК, так и в суспензии конидий, этот способствующий противогрибковому эффект может также быть результатом взаимодействия между розой и НЧ вместо ингибирующего действия НЧ на B.cinerea , поэтому мы провели эксперимент, чтобы исключить такую ​​возможность. Лепестки роз помещали в агар с картофельной декстрозой без каких-либо добавок NP, а затем добавляли капли суспензии конидий (как в предыдущем эксперименте), после 72-часовой инкубации результат инфицирования соответствовал лечению воздействий NP как в среде PDA и суспензии конидий (дополнительные рисунки S1, S2). Этот результат показал, что ингибируемый эффект был в основном из-за взаимодействия между грибами и НЧ.

В естественных условиях заражение B. cinerea обычно происходит после сбора урожая роз, особенно при транспортировке и хранении. Чтобы оценить противогрибковый эффект в естественной среде, мы затем измерили площадь колонии B. cinerea во всех срезанных цветках в условиях влажности. Результаты соответствовали результатам эксперимента с лепестками (таблица 2 и рисунок 4). Примечательно, что MWCNT продемонстрировали заметный противогрибковый эффект как в концентрациях 50, так и в 200 мг / л по сравнению с экспериментом с отделенным лепестком, подразумевая, что ингибированные эффекты углеродных наноматериалов могут быть улучшены в естественных условиях.

ТАБЛИЦА 2. Площадь колонии B. cinerea , совместно культивируемых с различными НЧ при концентрациях 50 и 200 мг / л во всех срезанных цветках (см ² ).

РИСУНОК 4. Фотографии целых роз после заражения B. cinerea , совместно культивируемых с различными наночастицами в концентрациях 50 и 200 мг / л.

Наблюдения за лепестками роз после грибковой инфекции с помощью СЭМ

Лепестки роз, обработанные различными НЧ, наблюдали с помощью SEM через 72 часа после инокуляции.Как показано на Фигуре 5, B. cinerea на краю поражений были фенотипически разными. По сравнению с контролем грибов, подвергшихся действию НЧ, было мало, и они не имели жизнеспособности. Гифы были тонкими и хрупкими, что указывает на ингибирующее действие НЧ на рост B. cinerea и предполагает, что они обладают противогрибковыми свойствами.

РИСУНОК 5. СЭМ-изображения розы после инфицированных лепестков B. cinerea , совместно культивируемых с различными наночастицами, Fe ₂ O ₃ НЧ, НЧ CuO, TiO ₂ НЧ, MWCNT, C ₆₀ и rGO в концентрациях 50 и 200 мг / л.По сравнению с контролем грибов, подвергшихся воздействию НЧ, было мало, гифы (стрелки) были тонкими и хрупкими.

Обсуждение

In vitro и in planta — это два основных метода оценки эффектов потенциальных противогрибковых агентов, таких как метаболиты (Lecomte et al., 2012; Zhang et al., 2013), коммерческие фунгициды (Dal Maso et al. ., 2014), агенты биологической борьбы (Pane, Zaccardelli, 2015; Yao et al., 2016) и эфирные масла растений (Hong et al., 2015; Варо и др., 2017). По сравнению с анализом in vitro , in vitro эксперименты имеют более практическое значение и широко используются для скрининга эффективных фунгицидов и оценки противогрибковой активности (Dal Maso et al., 2014; Hrabětová et al., 2017; Varo et al., 2017). В нашем исследовании ингибирующее действие НЧ на грибы определяли на оторванных лепестках роз через 72 часа.

В нашем исследовании три углеродных наноматериала подавляли рост in planta B.cinerea . Ингибирующее действие rGO на B. cinerea было очевидным как при низких, так и при высоких концентрациях, в то время как только 200 мг / л rGO давали значительные противогрибковые результаты. Графеновые листы могут разрушать грибковые структуры и повреждать клеточную стенку своими острыми краями (Xie et al., 2016), вызывая окислительный стресс (Akhavan and Ghaderi, 2012), показывая дополнительные противогрибковые эффекты. Эти токсикологические механизмы могут объяснить подавляющее действие rGO на B. cinerea .После воздействия MWCNT эффекты грибов на лепестки роз также подавлялись, особенно после обработки 200 мг / л MWCNT, в то время как подавляющие эффекты MWCNT 50 мг / л не были значительными, что отличалось от противогрибковых эффектов 50 мг. / L rGO. C ₆₀ значительно ингибировал рост B. cinerea только при концентрации 50 мг / л. Подобно нашим результатам, Wang et al. (2014) обнаружили, что MWCNTs и rGO могут ингибировать рост F. graminearum путем подавления прорастания спор при концентрациях 62.5, 125, 250 и 500 мг / л, тогда как ингибирующий эффект C ₆₀ не был очевиден при тех же концентрациях. Углеродные наноматериалы могут плотно контактировать со спорами, образуя агрегаты CNM-споры в системе совместного культивирования за счет сил Ван-дер-Ваальса (Wang et al., 2014). Эти агрегаты эффективно подавляют активность спор, влияя на рост грибов, и, как следствие, могут подавлять заражение розами B. cinerea . Агрегационные эффекты между углеродными наноматериалами и спорами также указали на решающую роль физических свойств наноматериалов, таких как сила Ван-дер-Ваальса.

Подобно углеродным наноматериалам, НЧ Fe ₂ O ₃ и CuO также продемонстрировали противогрибковое действие на лепестки роз, что предполагает потенциальное применение для защиты цветов от грибковой инфекции. Интересно, что ингибирующие эффекты НЧ CuO и Fe ₂ O ₃ были значительными только при концентрации 50 мг / л, но не были очевидны при концентрации 200 мг / л. Противогрибковые эффекты НЧ CuO в основном связаны с высвобождением Cu ²⁺ , который является основным механизмом токсичности наноматериалов на основе Cu, таких как Cu, CuO и НЧ Cu ₂ O (Kanhed et al., 2014; Zarzuela et al., 2017). Как и в наших результатах, НЧ CuO также ингибировали гниение древесины Gloeophyllum trabeum и T. versicolor , что указывает на потенциальное применение НЧ CuO в качестве фунгицидов (Terzi et al., 2016). Аналогичным образом, НЧ Fe ₂ O ₃ значительно подавляли инфекцию B. cinerea при концентрации 50 мг / л, в то время как противогрибковые эффекты не были очевидны после воздействия 200 мг / л Fe ₂ O ₃ НП.НЧ TiO ₂ могут вызывать повреждение клеток в Pichia pastoris , нарушая систему удаления АФК, особенно цикл и регуляцию глутатиона, что приводит к накоплению АФК (Liu et al., 2016). Однако в нашем исследовании противогрибковые эффекты НЧ TiO ₂ не были очевидны при концентрациях 50 или 200 мг / л. Учитывая аналогичный размер наночастиц TiO ₂ , эти разные результаты могут отражать различную чувствительность P.pastoris и B. cinerea . Различная чувствительность разных грибов к металлическим НЧ подчеркивает необходимость скрининга противогрибковых НЧ in planta . Помимо эффективных противогрибковых эффектов НЧ, исследованных в нашем исследовании, другие НЧ также показали противогрибковые свойства против B. cinerea . Например, НЧ Ag могут значительно ингибировать рост B. cinerea при концентрации 25 мг / л, и эффект ингибирования был дозозависимым (Derbalah et al., 2012). Кроме того, НЧ Ag могут также подавлять другие грибы, такие как A. alternata, S. sclerotiorum, Macrophomina phaseolina, Rhizoctonia solani и C. lunata (Kovačec et al., 2017). НЧ ZnO были еще одним противогрибковым металлическим НЧ, сообщалось, что НЧ ZnO могут значительно снизить ростовую активность B. cinerea при концентрациях более 3 ммоль / л, влияя на клеточные функции, особенно деформируя гифы грибов (He et al., 2011 ). Таким образом, наноматериалы могут стать идеальной заменой традиционному фунгициду.

Наблюдение

SEM после 72-часовой инкубации дополнительно показало ингибирующее действие НЧ на рост грибов. Было очевидно, что после обработки NP количество мицелия уменьшилось по сравнению с контролем, в то время как состояние роста мицелия не было активным при лечении NP, поскольку диаметр мицелия был значительно уменьшен по сравнению с контролем (Рисунок 5). Уменьшение количества мицелия можно отнести к ингибирующим эффектам углеродных наноматериалов, таких как MWCNT, SWCNT, GO и rGO, которые могут подавлять прорастание спор, блокируя водные каналы спор (Wang et al., 2014). Между тем растворение металла должно быть еще одним возможным фактором, который участвовал в подавлении роста грибов в лепестках розы (Zarzuela et al., 2017).

На сегодняшний день предложено несколько механизмов, иллюстрирующих ингибирующее действие НЧ на различные грибы. С одной стороны, плотное прилипание НЧ к поверхности клетки могло вызвать серьезные изменения, такие как физическое разрезание, блокирование водных каналов, увеличение проницаемости мембран и даже проникновение НЧ в клетки грибов, что могло привести к гибели клеток ( Wang et al., 2014). С другой стороны, существование НЧ может индуцировать накопление АФК за счет нарушения системы улавливания АФК грибов (Liu et al., 2016). Кроме того, высвобождение ионов НЧ на основе металлов является еще одним механизмом токсичности НЧ для грибов (Zarzuela et al., 2017).

Таким образом, результаты нашего исследования показали эффективную противогрибковую активность углеродных наноматериалов и металлических наночастиц на B. cinerea , указали на потенциал использования наноматериала против патогенных грибов на цветках.

Заключение

Взятые вместе, как потенциальные фунгистаты, C ₆₀ и CuO NPs могут эффективно подавлять инфекции B. cinerea и улучшать качество цветков при относительно низких концентрациях (50 мг / л), что может снизить экологические риски, связанные с высвобождением NP и снизить стоимость производства новых фунгистатов NP. Наше исследование показало огромный потенциал применения NP в садоводстве из-за их противогрибковых свойств. В нашем исследовании мы пытались повысить эффективность НЧ в ингибировании роста грибов при относительно низкой дозе воздействия, чтобы минимизировать остаток НЧ, в то время как предыдущие исследования также указывали на НЧ, такие как MWCNT и Fe ₂ O ₃ НЧ имеют относительно более низкие токсичность и может стимулировать рост и развитие растений (Ходаковская и др., 2013; Rui et al., 2016). Учитывая сложные механизмы токсичности различных НЧ, любые применения НЧ следует тщательно оценивать на предмет потенциальных экологических рисков.

Авторские взносы

YR и ZZ предложили настоящее исследование. YH, ZZ, CM, BX и YR разработали эксперименты. YH, XC, ZeZ, AA, NZ, JZ, SW, ZX и TH провели эксперименты и проанализировали данные. YH, ZZ и YR написали статью. Все авторы читали и одобрили окончательный вариант рукописи.

Финансирование

Проект поддержан Национальным фондом естественных наук Китая (No.41371471), Объединенный фонд NSFC-Гуандун (U1401234) и Ключевой национальный фонд естественных наук Китая (№ 41130526).

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https: //www.frontiersin.org / article / 10.3389 / fpls.2017.01332 / full # additional-material

Список литературы

Ахаван, О., и Гадери, Э. (2012). Бактерии Escherichia coli восстанавливают оксид графена до бактерицидного графена самоограниченным образом. Углерод 50, 1853–1860. DOI: 10.1016 / j.carbon.2011.12.035

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Андраде, Н. Ф., Мартинес, Д. С. Т., Паула, А. Дж., Сильвейра, Дж. В., Алвес, О. Л., и Соуза Филью, А. Г. (2013).Влияние температуры на окисление азотной кислотой многослойных углеродных нанотрубок промышленного качества. J. Nanopart. Res. 15, 1761. DOI: 10.1007 / s11051-013-1761-8

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Берри Т. Д., Филли Т. Р. и Бланшетт Р. А. (2014). Окислительный ферментативный ответ грибов белой гнили на однослойные углеродные нанотрубки. Environ. Загрязнение. 193, 197–204. DOI: 10.1016 / j.envpol.2014.06.013

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Биндрабан, П.С., Димкпа, К., Нагараджан, Л., Рой, А., и Раббинг, Р. (2015). Пересмотр удобрений и стратегий внесения удобрений для улучшения усвоения питательных веществ растениями. Biol. Fertil. Почвы 51, 897–911. DOI: 10.1007 / s00374-015-1039-7

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Boxi, S. S., Mukherjee, K., and Paria, S. (2016). Полые наночастицы TiO2, легированные серебром, как эффективный зеленый фунгицид против фитопатогенов Fusarium solani и Venturia inaequalis . Нанотехнологии 27: 085103. DOI: 10.1088 / 0957-4484 / 27/8/085103

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Choquer, M., Fournier, E., Kunz, C., Levis, C., Pradier, J., Simon, A., et al. (2007). Botrytis cinerea Факторы вирулентности: новое понимание некротрофного и полифагного патогена. FEMS Microbiol. Lett. 277, 1–10. DOI: 10.1111 / j.1574-6968.2007.00930.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Даль Мазо, Э., Кокинг, Дж., И Монтеккио, Л. (2014). Испытания эффективности коммерческих фунгицидов против золы усыхания in vitro и путем инъекции в ствол. Городской поселок. Городской зеленый. 13, 697–703. DOI: 10.1016 / j.ufug.2014.07.005

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Де Филпо, Г., Палермо, А. М., Рахиле, Ф., и Николетта, Ф. П. (2013). Предотвращение роста грибков в древесине с помощью наночастиц диоксида титана. Внутр. Биодетериор. Биоразложение 85, 217–222. DOI: 10.1016 / j.ibiod.2013.07.007

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дебенер, Т., и Линде, М. (2009). Изучение сложных декоративных геномов: роза как модельное растение. Crit. Rev. Plant Sci. 28, 267–280.

Google Scholar

Дербала, А. С., Элкот, Г. А. Э., Хамза, А. М. (2012). Лабораторная оценка экстрактов растений, фильтрата микробных культур и наночастиц серебра против Botrytis cinerea . Ann. Microbiol. 62, 1331–1337. DOI: 10.1007 / s13213-011-0388-1

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дитта А. и Аршад М. (2016). Применение и перспективы использования наноматериалов для устойчивого питания растений. Nanotechnol. Ред. 5, 209–229. DOI: 10.1515 / ntrev-2015-0060

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фан, Ф., Хамада, М. С., Ли, Н., Ли, Г. К. и Ло, К. X. (2017). Множественная устойчивость к фунгицидам у растения Botrytis cinerea из тепличной клубники в провинции Хубэй.Китай. Завод Дис. 101, 601–606. DOI: 10.1094 / PDIS-09-16-1227-RE

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фернандес-Асеро, Ф. Дж., Карбу, М., Эль-Ахал, М. Р., Гарридо, К., Гонсалес-Родригес, В. Э., и Канторал, Дж. М. (2011). Разработка фунгицидов на основе протеомики: новые стратегии экологически безопасного контроля грибковых заболеваний растений. Внутр. J. Mol. Sci. 12, 795–816. DOI: 10.3390 / ijms12010795

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фернандес-Ортуно, Д., Антонио Торес, Дж., Чаморро, М., Перес-Гарсия, А., и де Висенте, А. (2016). Характеристика устойчивости к шести химическим классам сайт-специфических фунгицидов, зарегистрированных для борьбы с серой гнилью клубники в Испании. Завод Дис. 100, 2234–2239. DOI: 10.1094 / PDIS-03-16-0280-RE

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Феррада, Э. Э., Латорре, Б. А., Зофоли, Дж. П., и Кастильо, А. (2016). Идентификация и характеристика заболевания цветков Botrytis японской сливы, вызываемого Botrytis cinerea и B.prunorum sp nov в Чили. Фитопатология 106, 155–165. DOI: 10.1094 / PHYTO-06-15-0143-R

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фишер, М. К., Хенк, Д. А., Бриггс, К. Дж., Браунштейн, Дж. С., Мэдофф, Л. К., Маккроу, С. Л. и др. (2012). Новые грибковые угрозы здоровью животных, растений и экосистем. Природа 484, 186–194. DOI: 10.1038 / nature10947

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гангеми, С., Miozzi, E., Teodoro, M., Briguglio, G., De Luca, A., Alibrando, C., et al. (2016). Воздействие пестицидов на рабочем месте как возможный фактор риска развития хронических заболеваний человека. Мол. Med. Rep. 14, 4475–4488. DOI: 10.3892 / mmr.2016.5817

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Жирар, И. Дж., Маклафлин, А. Г., де Киевит, Т. Р., Фернандо, Д. В. Г., и Бельмонте, М. Ф. (2016). Интеграция крупномасштабных данных и технологии РНК для защиты сельскохозяйственных культур от грибковых патогенов. Фронт. Plant Sci. 7: 631. DOI: 10.3389 / fpls.2016.00631

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Hao, Y., Yu, F., Lv, R., Ma, C., Zhang, Z., Rui, Y., et al. (2016). Углеродные нанотрубки, заполненные различными ферромагнитными сплавами, влияют на рост и развитие проростков риса, изменяя соотношение c: n и концентрации растительных гормонов. PLoS ONE 11: e0157264. DOI: 10.1371 / journal.pone.0157264

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

He, L., Лю Ю., Мустафа А. и Линь М. (2011). Противогрибковая активность наночастиц оксида цинка против Botrytis cinerea и Penicillium expansum . Microbiol. Res. 166, 207–215. DOI: 10.1016 / j.micres.2010.03.003

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хонг, Дж. К., Ян, Х. Дж., Юнг, Х., Юн, Д. Дж., Сан, М. К., и Чжун, Ю. (2015). Применение летучих противогрибковых эфирных масел растений для борьбы с антракнозом плодов перца с помощью Colletotrichum gloeosporioides . Завод Патол. J. 31, 269–277. DOI: 10.5423 / PPJ.OA.03.2015.0027

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Hrabětová, M., Cherný, K., Zahradník, D., and Havrdová, L. (2017). Эффективность фунгицидов в отношении Hymenoscyphus fraxineus и их потенциал для борьбы с усыханием золы в лесных питомниках. Для. Патол. 47: e12311. DOI: 10.1111 / efp.12311

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Джо, Ю., Ким, Б.Х. и Юнг Г. (2009). Противогрибковая активность ионов и наночастиц серебра на фитопатогенные грибы. Завод Дис. 93, 1037–1043. DOI: 10.1094 / PDIS-93-10-1037

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Jurick, W. M. I., Macarisin, O., Gaskins, V. L., Park, E., Yu, J., Janisiewicz, W., et al. (2017). Характеристика устойчивых к фунгицидам послеуборочных изолятов Botrytis cinerea из коммерчески хранящихся плодов яблони. Фитопатология 107, 362–368.DOI: 10.1094 / PHYTO-07-16-0250-R

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Канхед П., Бирла С., Гайквад С., Гаде А., Сибра А. Б., Рубилар О. и др. (2014). In vitro Противогрибковая эффективность наночастиц меди против выбранных патогенных грибов сельскохозяйственных культур. Mater. Lett. 115, 13–17. DOI: 10.1016 / j.matlet.2013.10.011

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ходаковская, М.В., Ким, Б., Ким, Дж. Н., Алимохаммади, М., Дервиши, Э., Мустафа, Т. и др. (2013). Углеродные нанотрубки как регуляторы роста растений: влияние на рост томатов, репродуктивную систему и микробное сообщество почвы. Малый 9, 115–123. DOI: 10.1002 / smll.201201225

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ковачец, Э., Регвар, М., ван Элтерен, Й. Т., Аркон, И., Папп, Т., Маковец, Д., и др. (2017). Биотрансформация наночастиц оксида меди патогенным грибком Botrytis cinerea . Химия 180, 178–185. DOI: 10.1016 / j.chemosphere.2017.04.022

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кречмер М., Лерох М., Мосбах А., Уокер А., Филлинджер С., Мернке Д. и др. (2009). Эволюция под действием фунгицидов и молекулярные основы множественной лекарственной устойчивости в полевых популяциях серого гнильца Botrytis cinerea . PLoS Pathog. 5: e1000696. DOI: 10.1371 / journal.ppat.1000696

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Леконт, М., Berruyer, R., Hamama, L., Boedo, C., Hudhomme, P., Bersihand, S., et al. (2012). Подавляющее действие метаболитов 6-метоксимеллеина и фалькариндиола моркови на развитие возбудителя грибковой фитофтороза Alternaria dauci . Physiol. Мол. Завод Патол. 80, 58–67. DOI: 10.1016 / j.pmpp.2012.10.002

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, Дж., Ли, К., и Парк, С. С. (2016). Экологически безопасное получение декорированных наночастицами углеродных нанотрубок или гибридных структур графена и их потенциальные применения. J. Mater. Sci. 51, 2761–2770. DOI: 10.1007 / s10853-015-9581-0

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лю Р. и Лал Р. (2015). Возможности созданных наночастиц в качестве удобрений для увеличения агрономического производства. Sci. Total Environ. 514, 131–139. DOI: 10.1016 / j.scitotenv.2015.01.104

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лю З., Чжан М., Хань Х., Сюй Х., Чжан Б., Ю, К. и др. (2016).Наночастицы TiO ₂ вызывают повреждение клеток независимо от апоптоза и аутофагии, нарушая систему удаления ROS в Pichia pastoris . Chem. Биол. Взаимодействовать. 252, 9–18. DOI: 10.1016 / j.cbi.2016.03.029

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мукерджи А., Маджумдар С., Сервин А. Д., Пагано Л., Дханхер О. П. и Уайт Дж. К. (2016). Углеродные наноматериалы в сельском хозяйстве: критический обзор. Фронт. Plant Sci. 7: 172. DOI: 10.3389 / fpls.2015.00172

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пейн К. и Заккарделли М. (2015). Оценка штаммов Bacillus , выделенных из филлопланы пасленовых, для биологической борьбы с фитофторозом томатов Alternaria . Biol. Контроль 84, 11–18. DOI: 10.1016 / j.biocontrol.2015.01.005

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Петерс, Р. Дж. Б., Бауместер, Х., Готтардо, С., Амента, В., Арена, М., Брандхофф, П. и др. (2016). Наноматериалы для продуктов и применения в сельском хозяйстве, кормах и пище. Trends Food Sci. Technol. 54, 155–164. DOI: 10.1016 / j.tifs.2016.06.008

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Руи, М., Ма, К., Хао, Ю., Го, Дж., Руи, Ю., Тан, X., et al. (2016). Наночастицы оксида железа как потенциальное железное удобрение для арахиса ( Arachis hypogaea ). Фронт. Plant Sci. 7: 815. DOI: 10.3389 / fpls.2016.00815

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Sawangphruk, M., Srimuk, P., Chiochan, P., Sangsri, T., and Siwayaprahm, P. (2012). Синтез и противогрибковая активность нанолистов восстановленного оксида графена. Углерод 50, 5156–5161. DOI: 10.1016 / j.carbon.2012.06.056

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сервин А., Элмер В., Мукерджи А., Де ла Торре-Рош Р., Хамди Х., Уайт Дж. К. и др. (2015). Обзор использования инженерных наноматериалов для подавления болезней растений и повышения урожайности. J. Nanopart. Res. 17, 92. doi: 10.1007 / s11051-015-2907

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сойлу, Э. М., Курт, С., Сойлу, С. (2010). In vitro и in vivo противогрибковая активность эфирных масел различных растений против возбудителя болезни серой гнили томатов Botrytis cinerea . Внутр. J. Food Microbiol. 143, 183–189. DOI: 10.1016 / j.ijfoodmicro.2010.08.015

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сойлу, С., Йигитбас, Х., Сойлу, Э. М., и Курт, С. (2007). Противогрибковые эффекты эфирных масел орегано и фенхеля на Sclerotinia sclerotiorum . J. Appl. Microbiol. 103, 1021–1030. DOI: 10.1111 / j.1365-2672.2007.03310.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Суэйн, П., Наяк, С. К., Сасмал, А., Бехера, Т., Барик, С. К., Суэйн, С. К. и др. (2014). Антимикробная активность наночастиц на основе металлов против микробов, связанных с болезнями в аквакультуре. World J. Microbiol. Biotechnol. 30, 2491–2502. DOI: 10.1007 / s11274-014-1674-4

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Терзи, Э., Картал, С. Н., Йылгёр, Н., Рауткари, Л., и Йошимура, Т. (2016). Роль различных наночастиц в предотвращении грибкового разложения, роста плесени и нападения термитов в древесине и их влияние на погодные свойства и водоотталкивающие свойства. Внутр. Биодетериор. Биоразложение 107, 77–87. DOI: 10.1016 / j.ibiod.2015.11.010

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Варо А., Мулеро-Апарисио А., Адем М., Рока Л. Ф., Рая-Ортега М. К., Лопес-Эскудеро Ф. Дж. И др. (2017). Скрининг водных экстрактов и эфирных масел из средиземноморских растений против Verticillium dahliae в оливковом. Crop Prot. 92, 168–175. DOI: 10.1016 / j.cropro.2016.10.018

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван Х., Лю Х., Чен Дж., Хань Х. и Юань З.(2014). Оценка и механизм противогрибкового действия углеродных наноматериалов в борьбе с грибковыми патогенами растений. Углерод 68, 798–806. DOI: 10.1016 / j.carbon.2013.11.072

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Уильямсон, Б., Тудзынск, Б., Тудзинский, П., и ван Кан, Дж. А. Л. (2007). Botrytis cinerea : причина болезни серой гнили. Мол. Завод Патол. 8, 561–580. DOI: 10.1111 / J.1364-3703.2007.00417.X

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Се, Дж., Ming, Z., Li, H., Yang, H., Yu, B., Wu, R., et al. (2016). Токсичность оксида графена для грибка белой гнили Phanerochaete chrysosporium . Химия 151, 324–331. DOI: 10.1016 / j.chemosphere.2016.02.097

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ян, Дж., Ци, Г., Лю, Ю., Бао, Р., Лю, З., Ян, В. и др. (2016). Гибридные графеновые аэрогели / композиционные материалы с фазовым переходом: теплопроводность, стабилизация формы и накопление световой энергии в тепловую. Углерод 100, 693–702. DOI: 10.1016 / j.carbon.2016.01.063

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Яо, Ю., Ли, Ю., Чен, З., Чжэн, Б., Чжан, Л., Ниу, Б. и др. (2016). Биологическая борьба с фитофторозом картофеля с использованием изолятов Trichoderma . Am. J. Potato Res. 93, 33–42. DOI: 10.1007 / s12230-015-9475-3

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zarzuela, R., Carb, M., Gil, M. L. A., Cantoral, J. M., and Mosquera, M.J. (2017). Нанокомпозиты CuO / SiO ₂ : многофункциональное покрытие для нанесения на строительный камень. Mater. Проект 114, 364–372. DOI: 10.1016 / j.matdes.2016.11.009

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zhang, G., Wang, F., Qin, J., Wang, D., Zhang, J., Zhang, Y., et al. (2013). Оценка эффективности противогрибковых метаболитов из Chaetomium globosum № 05, нового средства биоконтроля, против Setosphaeria turcica . Biol.Контроль 64, 90–98. DOI: 10.1016 / j.biocontrol.2012.10.005

CrossRef Полный текст | Google Scholar

границ | Обнаружение инфекции листьев серой плесенью до появления визуальных симптомов с помощью пятидиапазонного мультиспектрального датчика

Введение

Производство сельскохозяйственных растений основано на многочисленных применениях пестицидов против армии патогенных организмов, включая вирусы, бактерии и грибки. Сегодня политика Швейцарии и Европы направлена ​​на резкое сокращение применения пестицидов, а также активных соединений, таких как медь или неоникотиноиды (Директива ЕС 2009/128 / EC).Лечебная и более специфичная для участка обработка, например, отдельных культур или отдельных зараженных участков на поле может способствовать ограничению распространения пестицидов в окружающую среду. Основным требованием для достижения этой цели является раннее обнаружение патогенной инфекции. Однако выявление симптомов специалистами занимает много времени и часто бывает слишком поздно для лечения. С помощью технологий визуализации могут быть созданы прикладные системы для конкретных участков, например, против ложной мучнистой росы винограда (Oberti et al., 2016). Отображение отражательной способности с дистанционным зондированием, позволяющее неразрушающим образом идентифицировать больные растения «на ходу», может стать ключом к оптимизированным стратегиям применения с меньшим количеством применений.

В настоящее время обычными методами выявления грибковых заболеваний листьев являются обнаружение симптомов либо путем наблюдения невооруженным глазом экспертами, либо с помощью приложений для смартфонов. Кроме того, деструктивные молекулярные тесты, такие как ELISA и latera flow (например, Braun-Kiewnick et al., 2011), RT-PCR (например, Gachon and Saindrenan, 2004; Suarez et al., 2005; Fahrentrapp et al., 2013), LAMP-PCR (например, Pelludat et al., 2009) может использоваться для идентификации возбудителей. Результаты, полученные с помощью этих методов, либо слишком поздно для лечебного лечения (обнаружение симптомов), либо деструктивны и трудоемки. Однако тепловые датчики, мульти- и гиперспектральные датчики могут использоваться для выявления болезней листьев (например, Mahlein et al., 2012, 2018). Затем спектральную информацию можно использовать для идентификации болезней листьев. На коэффициент отражения листьев в видимом диапазоне (включая красный, зеленый и синий), ближнем инфракрасном (NIR) и коротковолновом инфракрасном (SWIR) в основном влияют пигменты, структура листа и внутреннее рассеяние, а также водопоглощение и химическое поглощение соответственно ( Mahlein, 2016).Между видимым и ближним ИК-диапазоном, так называемая «красноватая» (RE) область описывает крутой наклон спектральной отражательной способности растительного материала, который часто используется для построения нескольких индексов болезней (Lowe et al., 2017). Биотрофные и некротрофные грибковые заболевания могут иметь относительно слабое и сильное влияние на структуру листа, соответственно, и, следовательно, также на отражательную способность листа. Однако, как показано на сахарной свекле, болезни листьев, такие как Cercospora , пятнистость листьев ( Cercospora beticola ), мучнистая роса ( Erysiphe betae ) и ржавчина ( Uromyces betae ), могут быть дифференцированы в лабораторных условиях с помощью гиперспектральная визуализация (Mahlein et al., 2010, 2013), а заболевания были выявлены до появления видимых симптомов (Rumpf et al., 2010; Lowe et al., 2017). Препятствиями для выявления болезней в полевых условиях являются, в основном, (1) разрешение подходящих датчиков, (2) различная световая среда в полевых условиях, (3) угол наклона листа к датчику и (4) тени перекрывающихся листьев (Thomas et al., 2018). Например, увеличенный угол обзора коррелирует с повышенной чувствительностью, достигающей пика 60 ° (Oberti et al., 2014). Кроме того, стоимость датчиков может быть высокой, особенно когда требуется гиперспектральная информация (Грив и др., 2015). Недорогие мультиспектральные датчики, оснащенные узкополосной светодиодной подсветкой, продемонстрировали сопоставимые результаты в обнаружении болезней с гиперспектральными изображениями (Grieve et al., 2015). В нашем исследовании мы использовали стандартную мультиспектральную камеру MicaSense ^® Rededge (Сиэтл, Вашингтон, США) в лабораторных условиях, чтобы продемонстрировать ее использование для раннего обнаружения грибковых заболеваний на листьях. MicaSense ^® Rededge — это камера моментального снимка, собирающая пять отдельных полос менее 40 нм в красном, зеленом, синем, ближнем ИК-диапазоне и диапазоне «красных полос» на датчике через пять отдельных линз.Такие датчики в настоящее время доступны для температур ниже 3500 ° C. Предлагаемая нами методология (включая обработку изображений и анализ данных) нацелена скорее на поставщиков услуг и сельскохозяйственные научно-исследовательские институты, чем на производителей.

Серые гнили, такие как Botrytis cinerea Pers. (1794 г.) — важные болезни растений во всем мире. В качестве примера болезни листьев в представленной работе мы использовали B. cinerea , второй по значимости патоген растений в мире (Dean et al., 2012). B. cinerea — некротрофный гриб, поражающий как однолетние культуры (например, Solanum lycopersicum, Fragaria видов), так и многолетние растения, такие как Vitis vinifera (Hennebert, 1973, Staats et al., 2005, Elad et al. , 2016). Это возбудитель серой гнили на листьях и плодах большого числа видов растений (Williamson et al., 2007). Симптомы, вызванные инфекцией B. cinerea , проявляются на листьях примерно через 24–48 часов после заражения (hpi) (Asplen et al., 2015). У томата ( S. lycopersicum L.) и листья, и плоды поражены B. cinerea . Выявление инфекций листьев имеет большое значение, поскольку они могут вызвать серьезное повреждение растений, привести к уменьшению количества плодов низкого качества и увеличению плотности спор в качестве инокулята при инфекциях плодов. В Швейцарии зарегистрировано 37 активных веществ для контроля B. cinerea . В их число входят несколько фунгицидов на основе меди, фолпет, ципродинил, а также Bacillus amyloliquefaciens sp. plantarum и Bacillus subtilis для органического производства. Томат — одна из важнейших овощных культур в мире и входит в десятку лучших по урожайности (сырой вес). Целью этого исследования было выявить инфекцию листьев томата B. cinerea с использованием (недорогой) мультиспектральной визуализации, позволяющей более раннее распознавание инфекции по сравнению с визуальным обнаружением. В частности, мы исследовали (1) через какое время после заражения B. cinerea можно различить здоровую и больную ткань листа ?; и (2) какие из мультиспектральных полос наиболее информативны для обнаружения болезней?

Материалы и методы

Эксперименты с интервальной съемкой были проведены и повторены трижды.Короче говоря, листочки томатов были инокулированы патогенами или имитатором в течение 5 часов, как описано в другом месте (Rezzonico et al., 2017). Капли посевного материала удаляли бумажным полотенцем и листочки визуализировали с помощью мультиспектрального формирователя изображений через равные промежутки времени до 30 hpi. Данные, извлеченные из изображений, были использованы для разделения здоровой и инфицированной ткани.

Растительный материал

Растения томатов ( S. lycopersicum , сорт Heinz 1706) выращивали в стандартной почве (Floradur ^® Block Bio, Floragard, Oldenburg, Германия) в полурегулируемой теплице с открытыми окнами.Температура была установлена ​​на уровне 20–26 ° C с максимумом в солнечные летние дни до 40 ° C. В пасмурные дни использовалось искусственное освещение для достижения минимального постоянного освещения 80 кВт на квадратный метр в течение 16 часов в день. Один раз в неделю производили черенки материнских растений томатов, которые еженедельно обрабатывали серой (Stulln WG, Andermatt Biocontrol, Grossdietwil, Швейцария). Затем черенки помещали при относительной влажности приблизительно 100% на 1 неделю для развития корней. После этого они были акклиматизированы к тем же условиям теплицы, упомянутым выше.Молодые и полностью развернутые листочки собирали с двухнедельных черенков для испытаний по инокуляции. Для эксперимента по инокуляции пять листочков помещали в чашки Петри с агаром (1% мас. / Об.; Только вода). Листочки каждой шести чашек Петри инокулировали по каплям суспензией патогенного микроорганизма или имитации инокулята, как описано ниже.

Подготовка, посев и отбор проб посевного материала

Штамм Т4 B. cinerea выращивали на чашках с солодовым агаром 15 г / л (Fluka, Sigma-Aldrich, Buchs, Швейцария) в течение 3–8 недель.Споры собирали с помощью 20 мл виноградного сока половинной крепости (Farmer, Landi, Dotzigen, Switzerland) и разбавляли до 1,3 × 10 ⁶ спор на мл. Суспензию спор использовали непосредственно для инокуляции, нанося от одной до трех капель по 10 мкл на абаксиальную поверхность каждого листочка. Инокулированные листья хранили при 18 ° С, 80% отн. влажность и 16 часов света, но без света в течение первых 24 часов на дюйм. Пробные инокуляции проводили в тех же условиях, используя для инокуляции виноградный сок половинной крепости.Успешность заражения зафиксирована на 30 hpi.

Получение изображения

Интервальные эксперименты проводились в камере для выращивания (Fitotron SGC 120, Weiss Technik, Альтендорф, Швейцария), которая была оборудована дополнительным освещением (две галогенные лампы накаливания мощностью 400 Вт, диффузионная бумага 0,3 × 0,3 м, дополнительный рисунок S1), чтобы гарантировать равномерные условия освещения при съемке изображений. Изображения были получены с помощью мультиспектральной камеры MicaSense ^® RedEdge3 ^TM (Сиэтл, Вашингтон, США), собирающей полосы шириной 10-40 нм синего, зеленого, красного, ближнего инфракрасного и красного цветов (Таблица 1).Каждая полоса мультиобъективной камеры MicaSense ^® RedEdge3 ^TM записывает разрешение 1280 × 960 пикселей (1,2 мегапикселя). В описанной экспериментальной установке каждый пиксель покрывает приблизительно 0,2 мм ² . Для каждого временного эксперимента двенадцать чашек Петри с листочками, инокулированными патогенными микроорганизмами и имитирующими инокуляцию, располагались под камерой на расстоянии 66,6 см (дополнительный рисунок S2). Шесть чашек Петри были расположены под углом 90 °, а еще шесть — под углом примерно 64 ° к датчику.Камера и свет были активированы с помощью скрипта Python v2.7 для сбора изображений. Автоматическая процедура выключала освещение камеры для выращивания и включала галогенные лампы при каждом взятии проб. Получение изображений с интервальной съемкой началось в 05:00, 05:15 и 05:45 hpi. Изображения снимались каждые 80 минут в 17, 20 и 19 кадрах (примерно до 29 hpi), каждый с 16, 16 и 15 повторениями изображений на кадр, что в итоге привело к 272, 320 и 285 мультиспектральным изображениям (Таблица 2). . Изображения были записаны в 12-битном формате RAW и преобразованы в 16-битный формат TIFF перед обработкой.Значения сигнала датчика увеличиваются почти линейно в зависимости от входной яркости. Чтобы уменьшить количество шума на изображениях, мы использовали низкие значения усиления и выдержку около 5–20 мс. После временного эксперимента при 30 hpi статус заражения регистрировали с помощью ручной камеры с RGB-подсветкой (Sony DSC RX100IV, 20 мегапикселей). Эти изображения использовались для определения местоположения капель инфекции (области интереса, ROI) путем ручной идентификации некротических поражений.

Таблица 1. Спектральные полосы с центральной длиной волны и полосой пропускания мультиспектральной камеры MicaSense RedEdge ¹ .

Таблица 2. Ключевые данные временных экспериментов (hpi: часы после инокуляции).

Процедура обработки изображения

Мы использовали программное обеспечение ImageJ (v. 1.51), входящее в состав дистрибутива FIJI (Schindelin et al., 2012) для обработки изображений и анализа покадровой съемки. Мультиобъективная и мультисенсорная геометрия модели камеры, то есть различия в положении установки и углах обзора между линзами, вызывают значительные эффекты рассовмещения полос.Таким образом, создание мультиспектральных изображений требует совместной регистрации полос. Однако регистрация от диапазона к диапазону — это процесс, требующий значительных вычислительных ресурсов. Поэтому наш рабочий процесс основан на идее обрабатывать каждую спектральную полосу индивидуально. Вместо того, чтобы связывать полосы изображения друг с другом для составления мультиспектральных изображений, мы только вычисляем матрицы для перевода местоположений области интереса из общей ссылки в их индивидуальное местоположение на каждой полосе изображения. Рабочий процесс в основном состоит из пяти шагов, которые подробно описаны в следующих разделах и приведены на рисунке 1.Только первый шаг был применен к одиночному мультиспектральному изображению со всеми пятью полосами, в то время как все остальные шаги обработки были выполнены только на отдельных спектральных диапазонах.

Рисунок 1. Рабочий процесс получения изображения.

Идентификация ROI по общему эталону (все диапазоны)

Позиции интересующих участков на листочках, инфицированных патогеном, были идентифицированы вручную на изображениях RGB, полученных с разрешением 30 hpi. На тех же изображениях одна позиция области интереса на каждой листочке с имитацией инокулята определялась вручную по позициям капель с имитацией инокулята.Области интереса были нарисованы на изображениях RGB с помощью инструмента Oval Selection Tool и помечены в Менеджере областей интереса . Круглая форма размером 5 пикселей использовалась для представления областей интереса, покрывающих 12 пикселей полного изображения.

Создание стека и обнаружение статистических выбросов (Band-Wise)

Для каждой спектральной полосы было создано

стопок изображений, и была рассчитана средняя интенсивность каждого изображения и всего набора, чтобы идентифицировать изображения, интенсивность которых значительно отличается от диапазона интенсивности других изображений.Изображение считается статистически значимым выбросом, если разница между средней интенсивностью изображения и средней интенсивностью набора превышает стандартное отклонение интенсивности набора более чем в 2 раза. В покадровой репликации (20170726) выбросов не обнаружено. В покадровой репликации были идентифицированы два (20170901) и три (20170904) 24 (7,5%) и 17 (6%) резко отклоняющихся изображения, соответственно.

Стабилизация изображения, удаление выпадающих изображений и расчет средней интенсивности изображения в масштабе кадра (по полосе частот)

Стеки изображений были разделены по количеству кадров, и количество изображений в каждой стопке равно частоте повторения изображений.Выбросы изображений, выявленные на шаге 2, были удалены, и выравнивание изображений каждого стека было оптимизировано по отношению к первому изображению кадра с помощью подключаемого модуля Image Stabilizer . Затем все изображения каждого кадра были объединены в одно изображение, представляющее среднюю интенсивность этого кадра.

Совместная регистрация кадров в масштабе интервального эксперимента (Band-Wise)

Изображения средней интенсивности каждого кадра снова складывались и совмещались с первым изображением кадра с использованием жесткой модели 2D преобразования в подключаемом модуле регистрации на основе дескриптора (Preibisch et al., 2010). В то время как шаг 3 оптимизировал выравнивание изображения в масштабе кадра, шаг 4 был направлен на совместную регистрацию кадров друг с другом и, как таковой, на оптимизацию смещения кадра в масштабе всего промежутка времени. После завершения шага 4 количество изображений в стопках равно количеству кадров интервальных экспериментов со смещениями кадров, усредненными по всем пяти полосам: 0,31 ± 0,03 пикселя, 0,34 ± 0,02 пикселя и 0,31 ± 0,03 пикселя для покадровой репликации. один, два и три соответственно.

Перевод ROI и множественное измерение и профилирование ROI (Band-Wise)

Чтобы преобразовать области интереса, определенные на шаге 1, мы совместно зарегистрировали изображения RGB, включая наложения области интереса, в последний кадр каждой полосы.С этой целью надежный и эластичный метод регистрации 2D-изображений, представленный Wang et al. (2014). Затем совместно зарегистрированные изображения RGB служили шаблонами, на которых были отслежены и перерисованы области интереса с помощью инструмента Oval Selection Tool .

Фон ROI

В дополнение к позициям ROI на листовках с имитацией и патогенами, двенадцать ROI охватывают только фон, если он определен (рис. 2). Интенсивность фоновых областей интереса использовалась, чтобы исключить любое смещение, вызванное освещением или артефактами камеры по отношению к положению створки в экспериментальной установке.

Рис. 2. Области интереса (ROI) и фоновые области ROI экспериментов 1, 2 и 3 (A – C) . Апельсин, имитация прививки; желтый, инфицирован возбудителем; синий, фоновые области интереса; курсивные буквы, листы наклонные с углом к ​​датчику примерно 64 °; буквы не курсив, угол 90 ° к датчику.

Классификация инфицированных и здоровых тканей

Для идентификации инфицированных и здоровых участков листовок использовалась неконтролируемая схема классификации в сочетании с подходом маскировки.Сначала круговые выделения были нарисованы вокруг чашек Петри и присвоены идентификаторы чашек, чтобы можно было выполнять вычисления для каждой чашки Петри индивидуально. Мы создали маски двоичных изображений листовок, чтобы исключить любую фоновую информацию и использовать пиксели изображения, которые представляют здоровую или больную ткань. Бинарные маски листьев были вычислены из изображений с красной полосой с использованием метода пороговой обработки минимальной перекрестной энтропии, разработанного Ли и Тамом (1998) и реализованного в подключаемом модуле Auto Threshold программного обеспечения ImageJ.Затем бинарные маски листовок были присвоены полосам NIR и RE таким же образом, как и ROI [c.f. см. раздел «Трансляция ROI, измерение и профилирование множественных ROI (Band-Wise)»]. Двоичные маски в основном представляют собой черно-белые изображения, имеющие инвертирующую таблицу поиска LUT со значениями 0 и 1. Умножение стеков NIR и RE с этими масками приводит к версии стека с побитовой маской. Затем мы применили итеративный самоорганизующийся (ISO) классификатор, чтобы разделить маски изображения на два класса (неконтролируемые).Класс с более низкими значениями должен был соотноситься с инфицированными частями листовок и — наоборот .

Статистический анализ

Мы разработали модели линейной регрессии для прогнозирования временных изменений интенсивности полос (независимая переменная), полученных с помощью мультиспектрального формирователя изображений. Интенсивность нормализовали (т. Е. Делением на максимальное значение) отдельно для каждой полосы и испытания. Время наблюдения, используемое в качестве зависимой переменной, было масштабировано до анализа (т. Е. Вычтено из среднего и разделено на стандартное отклонение).

Наборы данных имеют два характерных свойства, которые имеют большое значение для статистического анализа. Во-первых, измеренные интенсивности полос представляют собой наблюдения, зависящие от времени. Чтобы учесть временную зависимость, мы использовали параметрический подход бутстрапа (Efron and Tibshirani, 1994) для получения 95% доверительных интервалов (от 2,5 до 97,5% квантилей смоделированных распределений) как для параметров регрессии, так и для показателей соответствия модели: R ² (коэффициент детерминации) и RMSE (среднеквадратичная ошибка).Мы использовали метод повторной выборки с фиксированным x, что означает, что мы производили выборку с заменой исходных остатков на каждой итерации. Количество итераций было установлено равным 1000.

Во-вторых, полуслучайное распределение чашек Петри, которое может нарушать предположение о независимых остатках. Чтобы показать, что экспериментальный план (рисунок 1) не влияет на оценки параметров, мы выполнили дополнительные линейные регрессии, используя (а) 10-кратную перекрестную проверку и (б) параметрический стратифицированный бутстреппинг.Для стратифицированного подхода бутстрэппинга мы использовали интенсивности полос фоновых точек в качестве зависимых переменных (рис. 2). Наша гипотеза заключалась в том, что если время выборки не было связано с этими фоновыми (или контрольными) интенсивностями, мы можем исключить влияние нашего экспериментального плана на результат регрессии. Интенсивность контрольных образцов была взята с заменой с использованием всего исходного образца или в пределах одного из следующих двух слоев в исходном наборе данных: (1) горизонтально и (2) вертикально распределенные чашки Петри, соответственно.

Результаты

В трех повторных экспериментах, сначала листочки были инокулированы патогенами и имитировали, а затем непрерывно отображались каждые 80 минут с помощью пятилинзовой мультиспектральной камеры. Необработанная интенсивность отражения (цифровые числа) варьировалась для красного (R), синего (B) и зеленого (G) от примерно 15000 до 28000, ближняя инфракрасная область (NIR) достигла интенсивности 42000, а красная граница (RE) — 35000 (Рисунок 3). ). Со временем красный цвет все больше отражается от ткани листа, инфицированной патогеном, тогда как отражательная способность NIR и RE снижается.В полосах R, NIR и RE различия в интенсивности отражения между пробами с имитацией и патогенами увеличивались со временем, и, следовательно, эти три полосы были более информативными, чем G и B (Таблица 3 и Рисунок 3).

Рис. 3. Интенсивность отражения полос синего, зеленого, красного, NIR (ближняя инфракрасная область) и RE (красная линия), собранных из областей интереса B. cinerea , инфицированных (BC) и имитированных (контроль, BCm). ) листья томата в опытах 1, 2 и 3.

Таблица 3. Сводная статистика R ² и среднеквадратичная ошибка (RMSE) линейной регрессии для прогнозирования интенсивности мультиспектральных полос (диапазоны от 1 до 5) для штамма T4 B. cinerea (патоген, тип 1) ) или имитация (контроль, тип 0) прививки листьев томата.

Каждую серию изображений анализировали отдельно для каждого повтора и полосы с помощью линейной регрессии (рис. 4) без учета различных углов между листами и линзами.Поскольку коэффициенты регрессии для зависимой переменной «время» незначительны ( p > 0,05), прогнозы интенсивности отражения для синей и красной полосы были постоянными для имитированных листочков (таблицы 3, 4). Напротив, мы обнаружили значительное увеличение для листочков, инфицированных патогенами, для синей (средняя оценка = 0,0260; p <0,001) и красной (средняя оценка = 0,0473; p <0,001) полосы. Интенсивность отражения зеленой полосы снижалась на протяжении всего эксперимента в листочках, инокулированных патогенными микроорганизмами, и листочках с имитацией прививки.В отличие от синей и красной полосы, не было обнаружено значимой связи между коэффициентами отражения NIR и RE от листочков, инфицированных патогенами. Интенсивность NIR была постоянной (т.е. средняя оценка имела значение p > 0,05) в здоровых листочках. На листочках, инфицированных патогеном, интенсивность красной полосы незначительно, но значительно уменьшалась. Доверительный интервал и RMSE интенсивностей NIR-отражения как здоровых, так и больных листочков были наименьшими и имели значение R ² = 0.85, что указывает на самую низкую вариабельность между экспериментальными бутстрапами и наивысшую объяснительную силу (Таблица 3).

Рис. 4. Линейные прогнозы интенсивности мультиспектральных полос (1–5) для B. cinerea штамма Т4 (патоген, Тип 1) и имитированных (контроль, Тип 0) прививок листьев томатов в зависимости от часов после инокуляции и различных наклон чашки Петри (64 ° против 90 °). Тип 1, B. cinerea -инфицирован; тип 2, имитация прививки; trial_id; try_id, копия эксперимента.

Таблица 4. Сводная статистика R ² и среднеквадратичная ошибка (RMSE) линейной регрессии для прогнозирования интенсивности мультиспектральных полос (диапазоны от 1 до 5) для штамма T4 B. cinerea (возбудитель, тип 1) ) или имитация (контроль, тип 0) прививки листьев томата.

Интенсивность створок, расположенных под углом 90 ° к датчику, обычно была выше, чем при меньшем угле 64 ° (Рисунок 3). В ближнем ИК-диапазоне разница была немного больше.Различия в интенсивности отражения между пробами с имитацией и патогеном оставались практически одинаковыми независимо от угла обзора камеры листа.

Принимая визуальный диагноз перекрытия патогенного микроорганизма и имитационного инфицированного доверительного интервала линейных прогнозов в качестве меры, которая позволяет выбрать время, в которое фиктивно инокулированная ткань может отличаться от инфицированной патогеном, мы обнаружили, что момент времени 4 (соответствует от 9 до 9:45 hpi) должен быть самым ранним возможным моментом времени в полосах красного, ближнего инфракрасного и ближнего света с учетом обоих углов (рисунок 4).

Если мы предположим, что инфицированные образцы во время первого измерения являются здоровыми (приблизительно при 5 hpi), интенсивности отражения имитируемой и инфицированной патогеном ткани смещаются друг к другу (Рисунок 5). Эта нормализация позволила улучшить различение ложных и инокулированных патогенами ROI во время измерения 5 (соответствует 10: 20–11: 05 hpi). Что касается среднего значения R ² (патоген: NIR 0,85 по сравнению с RE 0,54, имитация: NIR 0,88 по сравнению с RE 0,62) и среднего RMSE (патоген: NIR 0.0269 по сравнению с RE 0,0459, имитация: NIR 0,0196 по сравнению с RE 0,0234) NIR превосходит RE (Таблица 4). Коэффициенты линейной регрессии диапазона NIR инфицированных патогенами ROI значительно зависели от времени, в отличие от соответствующих имитационных значений ROI, полученных из значений ROI (таблицы 5, 6). Эффекты, вызванные временем, не были обнаружены в фоновых областях интереса, а интенсивности отражения в фоновых областях интереса различались незначительно (дополнительный рисунок S2). Следовательно, можно исключить любое смещение, влияющее на результирующие данные, вызванное экспериментальной установкой или артефактами сенсора.

Рисунок 5. Линейные прогнозы интенсивности мультиспектральной полосы, как на рисунке 3, с корректировкой первого времени выборки. Величина проб с имитацией инокулированных и патогенных микроорганизмов при первом отборе пробы была установлена ​​равной для имитации здоровой ткани листа при первом отборе пробы приблизительно при 5 hpi. Тип 1, B. cinerea -инфицирован; тип 2, имитация прививки; try_id, копия эксперимента.

Таблица 5. Сводная статистика оценок параметров линейных регрессий для прогнозирования интенсивности мультиспектральных полос (полосы с первого по пятый) для B.cinerea штамм Т4 (возбудитель, Тип 1) или имитация (контроль, Тип 0) прививки листьев томата.

Таблица 6. Сводная статистика оценок параметров линейных регрессий для прогнозирования интенсивности мультиспектральных полос (полосы от первого до пяти) либо B. cinerea , штамм T4 (патоген, Тип 1), либо имитация (контроль, Тип 0) посевов томатов листья.

Повторно проанализировав изображения полос NIR и RE с неконтролируемой классификацией с использованием программного обеспечения imageJ, которое формирует участки пикселей, содержащие отдельные классы (класс «имитация прививки» с более высокой интенсивностью отражения, чем класс «инфицированный патогенами»), мы смогли классифицируйте потенциально больные и здоровые участки листьев и приблизительно найдите места заражения патогенными микроорганизмами (рисунки 6, 7).На изображениях в ближнем ИК-диапазоне времен измерения 3, 4 и 5 (коррелирующих с 8:25, 9:45 и 11:05 hpi) места заражения стали слегка видны (Рисунок 6, чашка Петри I и J ). Корреляционные классификации (I ’и J’ ) стали видны с 9: 45–13: 45 hpi, а артефакты на границах листа с момента измерения 9 (16:25 hpi) и далее. Классификация изображений RE обнаружила болезненные пятна на 16:25 hpi (рис. 7). Сравнивая вручную потенциальные симптомы в NIR и RE на изображениях 9:45 hpi с некрозами, видимыми на изображениях RGB, сделанных примерно при 30 hpi с классификацией 16:25 hpi, качественно было обнаружено перекрытие пораженных и здоровых областей.Однако количественные результаты классификации изображений NIR и RE были нечеткими из-за артефактов классификации на ребрах и краях листьев. Включая потенциальные артефакты, процент некротической поверхности листа, обнаруженный с помощью NIR и RE, достигал до 43% и 35% при углах листа 90 ° и 42% и 11% при углах листа 63 °, соответственно (дополнительная таблица S1). Однако эти максимумы появляются при 16:25 hpi и коррелируют с видимыми артефактами.

Рисунок 6. Интервальная съемка интенсивностей отражения в ближнем инфракрасном диапазоне (NIR) для имитированных инокулированных и B. листьев томатов, инфицированных циереной из испытания 3. Последовательность слева направо соответствует как типу инфекции, так и наклону чашки Петри и включает чашки D (имитация посева, наклон 64 °), C (имитация посева, угол 90 ° к датчику), I (инфицированный патогеном, 90 °) и J (инфицированный патогеном, 64 °). Монтажные изображения I ^∗ и J ^∗ представляют собой двоичные маски приблизительных местоположений патогенной инфекции (черные клетки), полученные на основе неконтролируемой классификации данных ISO.Первая строка, изображения RGB, снятые с разрешением приблизительно 30 hpi; красные метки обозначают инфицированные и поврежденные участки листа. Красным квадратом выделены чашки Петри, сфотографированные во время измерения 4, 5 и 7. Красный квадрат обозначает листочки на чашках Петри. Измерения проводились с интервалом 80 минут. Время измерения 3, 4, 5,… соответствует 8:25, 9:45, 11: 05,…, hpi. Полоса размера соответствует 100 пикселям, что соответствует примерно 7 см.

Рис. 7. Замедленные суммирования интенсивностей отражения RE (красные грани) чашек Петри D, , C, I и J .Последовательность данных и структура рисунка такие же, как на рисунке 6. Размерная полоса соответствует 100 пикселям, что соответствует примерно 7 см.

Обсуждение

Этот документ был нацелен на демонстрацию применения недорогих мультиспектральных датчиков в качестве полезного инструмента для выявления инфекции листовых патогенов на предвизуальной стадии вместо использования только невооруженным глазом. Мы продемонстрировали применение этого раннего подхода к скринингу с использованием некротрофного гриба B. cinerea в лабораторных условиях.Используемый мультиспектральный формирователь изображения представлял собой пятиполосный мультилинзовый сенсор. Наши результаты показывают, что узкополосные датчики в ближнем инфракрасном диапазоне подходят для обнаружения поражения грибковыми заболеваниями на предвизуальной стадии. Отражение листьев в обоих испытанных углах (90 ° и 64 °) можно было достаточно проанализировать с помощью только одной полосы, что указывает на то, что для обнаружения болезни будет достаточно однополосного датчика. Однако для маскирования и вычитания фона могут быть полезны дополнительные полосы, такие как красный и зеленый. Если требуется несколько полос мультилинзовых датчиков, точная совместная регистрация полос (т.е., перемещение и вращение изображений, когда каждый соответствующий пиксель относится к одному и тому же местоположению отображаемого объекта) увеличивает количество этапов вычислений и время, по крайней мере, на коэффициент используемой полосы. Следовательно, однообъективные модели мультиспектральных камер будут полезной альтернативой. В отличие от мультиспектральных формирователей изображения на основе светодиодов (Grieve et al., 2015), камеры с фильтрами, пропускающими только узкие полосы света, могут быть полезны в реальных условиях, поскольку они не полагаются на близость, темноту и дополнительные Светодиодный источник света.

Мы измерили возрастающую интенсивность отражения в красной и синей полосах, относительно постоянную отражательную способность в зеленой полосе и уменьшающуюся отражательную способность в ближних ИК и RE полосах (рис. 3). Это согласуется с выводами Mahlein et al. (2010), которые обнаружили схожие паттерны заражения, изучая листья сахарной свеклы, инфицированные грибковыми заболеваниями, такими как C. beticola — и U. betae . Напротив, Zhao et al. (2014) обнаружили повышенную интенсивность отражения в ближнем инфракрасном диапазоне для инфекций Puccinia striiformis , которые вызывают полосовую ржавчину у пшеницы.Было обнаружено, что спектральные признаки в листьях ячменя увеличиваются в измеренном диапазоне от 400 до 2400 нм при заражении сетчатой ​​пятнистостью, бурой ржавчиной или мучнистой росой (Thomas et al., 2018). Кроме того, было обнаружено, что интенсивность отражения зависит от стадии роста (Zhao et al., 2014).

В лабораторных условиях с использованием штамма B. cinerea T4 в качестве примера грибкового патогена мы смогли выявить различия в моделях линейной регрессии здоровой и больной ткани уже на 9 hpi с полосой NIR.Полосовой фильтр NIR представляет собой полосу шириной 40 нм с центральной длиной волны 840 нм. Полоса NIR имела наименьший доверительный интервал при самом раннем разделении ложных и инфицированных патогенами ROI. Этот вывод качественно подтверждает результаты Xie et al. (2017), которые построили гиперспектральные данные B. cinerea — инфицированной и здоровой ткани. Их результаты показывают, что длина волны 746 нм является наиболее информативной. Полоса RE собирает отражающую способность около 717 нм. RE — это область, в которой интенсивность отражения увеличивается больше всего (Xie et al., 2017), что может объяснить большую изменчивость, чем в ближнем инфракрасном диапазоне.

Мы проанализировали отражательную способность патогенных микроорганизмов и имитированной ткани путем сравнения определенных ROI для здоровой и пораженной болезнью ткани листа. В реальных условиях различные углы положения солнца и листьев относительно камеры вызывают разную интенсивность отражения (Pinter et al., 1985; Maes et al., 2014; Oberti et al., 2014). Поэтому, переводя эту искусственную установку в полевые условия, следует учитывать только различия отражательной способности от одного и того же листа.Мы исследовали два угла (90 ° и 64 °), под которыми листья были расположены по отношению к датчику камеры. Используя гиперспектральную визуализацию Erysiphe necator инфицированной ткани листьев винограда в лабораторных условиях, Oberti et al. (2014) указали, что углы меньше 90 ° приводят к лучшей дифференциации больной и здоровой ткани. Важность угла листа для обнаружения заболеваний с помощью гиперспектральной визуализации была подтверждена нашими результатами в диапазонах волн RE и NIR. Для обеих полос меньший угол приводит к меньшим и ранее разделенным доверительным интервалам интенсивности отражения.С этой целью необходимо провести дополнительную работу по выяснению причин этого.

Естественное заражение обычно не происходит в местах, сопоставимых с искусственным падением инфекции, которое мы использовали в нашем эксперименте, а из небольших очагов заражения и, возможно, из отдельных инфекционных единиц. С одной стороны, это может привести к задержке обнаружения, поскольку участки инфицированной ткани меньше, поскольку экспериментальные области интереса и разрешение датчика ограничены. С другой стороны, грибковые инфекции могут приводить к определенным формам, которые необходимо изучить в будущих исследованиях.Более того, различия в интенсивности отражения могут быть также вызваны другими биотическими и абиотическими стрессами. Например, дефицит воды в томатах приводит к более низкой интенсивности отражения, чем у хорошо поливаемых растений томатов (Susiè et al., 2018). Дефицит воды приводит к появлению пятен различной формы или даже поражению целых листьев только по сравнению с грибковыми инфекциями. Различные формы в сочетании с интенсивностью могут быть ключом к разделению биотического и абиотического стресса. Потенциальные артефакты, которые мы обнаружили, классифицируя заболевание из здоровой ткани (рис. 6, 7), могут быть вызваны абиотическим стрессом, вызванным: e.г., использованная экспериментальная установка с оторванными листами. В будущих экспериментах необходимо учитывать абиотические и дополнительные биотические стрессы, чтобы подтвердить специфичность данных по отражательной способности.

Из-за технических ограничений мы использовали полурандомизированную экспериментальную установку. Однако мы исключили любое смещение, вызванное артефактами настройки или сенсора, с перекрестной проверкой всех областей интереса и стратифицированной начальной загрузкой фоновых областей интереса. Фактор «время» оказался несущественным в стратифицированном бутстрэппинге.Таким образом, мы можем исключить любое смещение в линейной регрессии, вызванное планом эксперимента. Наблюдаемые различия в интенсивности отражения в первой точке измерения (5 hpi) были наиболее заметны в красной и синей полосах третьего эксперимента. Это могло быть потенциально вызвано изменением настроек камеры или освещения. Однако это была систематическая ошибка, которую исправили путем нормализации.

Неконтролируемая классификация с использованием программного обеспечения imageJ имела ограниченный успех по сравнению с результатами линейной регрессии.Больные ткани можно было идентифицировать на изображениях в ближнем ИК-диапазоне от 9: 45–13: 45, что коррелирует с результатами линейной регрессии. Артефакты, такие как границы листьев и жилки, стали видны начиная с 16:25 hpi. Это может быть связано со старением тканей и началом старения, потому что мы использовали анализ отделенного листа. Принимая во внимание потенциальные специфические пространственные формы биотических и абиотических стрессов (например, изменения интенсивности кругового расширяющегося отражения вокруг места заражения по сравнению с изменениями вдоль жилок листа) и принимая во внимание доступные мультиспектральные изображения с низким разрешением, логическая схема: подходы к машинному обучению, основанные на логическом видении (Muggleton et al., 2018) могут быть полезными инструментами для сбора информации с мультиспектральных изображений низкого разрешения. Кроме того, демонстрация изменений отражательной способности в течение первых 24 часов грибковых инфекций может коррелировать с сообщениями о резких изменениях уровня экспрессии генов. В Arabidopsis thaliana , зараженном B. cinerea , несколько сотен генов по-разному регулировались на 12 и 24 hpi с учетом дополнительного расстояния от места заражения (Mulema and Denby, 2012). Rezzonico et al.(2017) обнаружили для патосистемы томата- B. cinerea дифференцированную генную регуляцию не только между пробами, инокулированными имитацией и патогеном, но также между различными патогенами и методами инокуляции. Недавно было показано, что при взаимодействии ячменя и мучнистой росы специфические полосы отражения коррелируют с изменениями экспрессии генов, вызванными патогенами (Kuska et al., 2019). Гены JIP23 (белки, индуцированные жасмонатом), RuBisCO (малая субъединица рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилазы) и PR5 (кодирующий тауматин-подобный белок) среди семи протестированных генов были проанализированы с помощью количественных реальных время ПЦР в чувствительном сорте ячменя Hordeum vulgare , инфицированном Blumeria graminis f.sp. hordei . Их экспрессия за пять выборок в течение 72 hpi показала высокую значимость при анализе локального соседства и коррелировала с отражательной способностью от пораженной ткани, наиболее сильной в диапазонах волн от 660 до 820 нм (Kuska et al., 2019).

Подводя итог, наша работа продемонстрировала, что стандартные мультиспектральные камеры подходят для раннего, предсимптоматического обнаружения инфекций серой гнили в листьях томатов. Вычислительная постобработка для исправления сдвигов, вызванных системой нескольких линз, сложна, подвержена ошибкам и требует много времени.В будущих экспериментах следует отдавать предпочтение однолинзовым системам. В будущих экспериментах следует изучить адаптацию процесса к полевым условиям и множественным воздействиям окружающей среды, таким как угол наклона листьев и артефакты из-за неоднородного фона, тяжести заболевания, биотических и абиотических стрессов.

Авторские взносы

JF разработал эксперименты. FR провела все эксперименты, настроила мультиспектральную съемку и собрала снимки. MG извлекла данные из изображений. Компания BP провела статистический анализ.Рукопись написали JF, MG и BP. Все авторы прочитали и одобрили окончательную версию рукописи.

Финансирование

Проект финансировался за счет внутреннего конкурсного гранта ZHAW.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Мы благодарны Филиппу Нико за предоставление B.cinerea , штамм T4, INRA Centre de Recherche PACA, Монфаве, Франция.

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2019.00628/full#supplementary-material

Сноски

1. например, http://ephytia.inra.fr
2. https://www.psm.admin.ch/de/schaderreger/10373 (по состоянию на апрель 2019 г.).
3. www.fao.org/faostat/en/ (по состоянию на сентябрь 2016 г.).
4. Дата обращения 18.10.2018

Список литературы

Асплен, М. К., Анфора, Г., Бионди, А., Чой, Д.-С., Чу, Д., Даане, К. М. и др. (2015). Биология инвазии пятнистого крыла Drosophila ( Drosophila suzukii ): глобальная перспектива и приоритеты на будущее. J. Pest Sci. 88, 469–494. DOI: 10.1007 / s10340-015-0681-z

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Браун-Кевник, А., Альтенбах, Д., Оберхансли, Т., Биттерлин, В., Даффи, Б. (2011). Быстрый иммуноферментный анализ с боковым потоком для фитосанитарного обнаружения Erwinia amylovora и диагностики бактериального ожога на месте. J. Microbiol. Методы 87, 1–9. DOI: 10.1016 / j.mimet.2011.06.015

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дин Р., Ван Кан, Дж. А. Л., Преториус, З. А., Хаммонд-Косак, К. Э., Ди Пьетро, ​​А., Спану, П. Д. и др. (2012). Топ-10 грибковых возбудителей молекулярной патологии растений. Мол. Завод Патол. 13, 414–430. DOI: 10.1111 / j.1364-3703.2011.00783.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эфрон Б. и Тибширани Р. (1994). Введение в Bootstrap. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Чепмен и Холл.

Google Scholar

Элад, Ю., Пертот, И., Прадо, А.М.С., и Стюарт, А. (2016). «Растение-хозяин Botrytis spp.», В книге Botrytis-the Fungus, The Pathogen and Its Management в сельскохозяйственных системах , ред.Элад, С. Филлинджер (Швейцария: Springer), 413–486.

Google Scholar

Фарентрапп Дж., Михл Г. и Брейер М. (2013). Количественный ПЦР-анализ для обнаружения фитоплазмы bois noir в тканях винограда и насекомых. Vitis 52, 85–89.

Google Scholar

Gachon, C., and Saindrenan, P. (2004). ПЦР-мониторинг развития грибков в режиме реального времени в Arabidopsis thaliana, инфицированном Alternaria brassicicola и Botrytis cinerea . Plant Physiol. Biochem. 42, 367–371.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Грив Б., Хаммерсли С., Махлейн А.-К., Эрке Э.-К. и Гольдбах Х. (2015). «Локализованные мультиспектральные датчики изображения сельскохозяйственных культур: разработка и проверка экономичного датчика стресса и болезней растений», в Труды симпозиума по применению датчиков (SAS) (Задар: IEEE).

Google Scholar

Хеннеберт, Г. Л. (1973). Botrytis и Botrytis-подобные роды. Persoonia 7, 183–204.

Google Scholar

Куска, М. Т., Беманн, Дж., Намини, М., Эрке, Э.-К., Штайнер, У., и Махляйн, А.-К. (2019). Выявление когерентности специфической экспрессии генов и свойств оптического отражения генотипов ячменя, различающихся реакциями устойчивости к мучнистой росе. PLoS One 14: e0213291. DOI: 10.1371 / journal.pone.0213291

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли К. и Там П.К.-С. (1998). Итерационный алгоритм определения порога минимальной кросс-энтропии. Распознавание образов. Lett. 19, 771–776.

Google Scholar

Лоу А., Харрисон Н. и Френч А. П. (2017). Методы анализа гиперспектральных изображений для обнаружения и классификации раннего начала болезней и стресса растений. Заводские методы 13:80. DOI: 10.1186 / s13007-017-0233-z

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Maes, W.Х., Минчин, П. Э. Х., Снелгар, У. П., и Степь, К. (2014). Раннее обнаружение инфекции Psa у киви с помощью инфракрасной термографии в масштабе листа и сада. Функц. Plant Biol. 41, 1207–1220. DOI: 10.1071 / FP14021

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Mahlein, A.-K. (2016). Обнаружение болезней растений с помощью датчиков изображения — параллели и особые требования для точного земледелия и фенотипирования растений. Завод Дис. 100, 241–251. DOI: 10.1094 / pdis-03-15-0340-fe

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Махлейн, А.К., Куска, М. Т., Беманн, Дж., Польдер, Г., и Вальтер, А. (2018). Гиперспектральные датчики и технологии визуализации в фитопатологии: современное состояние. Annu. Rev. Phytopathol. 56, 535–558. DOI: 10.1146 / annurev-phyto-080417-050100

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Mahlein, A.-K., Oerke, E.-C., Steiner, U., and Dehne, H.-W. (2012). Последние достижения в распознавании болезней растений для точной защиты растений. Eur. J. Plant Pathol. 133, 197–209.DOI: 10.1007 / s10658-011-9878-z

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Mahlein, A.K., Rumpf, T., Welke, P., Dehne, H.W., Plümer, L., Steiner, U., et al. (2013). Разработка спектральных показателей для обнаружения и идентификации болезней растений. Remote Sens. Environ. 128, 21–30. DOI: 10.1016 / j.rse.2012.09.019

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Mahlein, A.K., Steiner, U., Dehne, H.W., и Oerke, E.C. (2010). Спектральные сигнатуры листьев сахарной свеклы для обнаружения и дифференциации болезней. Precis. Agric. 11, 413–431. DOI: 10.1186 / 1746-4811-8-3

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Muggleton, S., Dai, W.-Z., Sammut, C., Tamaddoni-Nezhad, A., Wen, J., and Zhou, Z.-H. (2018). Метаинтерпретирующее обучение на зашумленных изображениях. Мах. Учиться. 107, 1097–1118.

Google Scholar

Мулема, Дж. К., и Денби, К. (2012). Пространственный и временной транскриптомный анализ взаимодействия Arabidopsis thaliana — Botrytis cinerea . Мол. Биол. Реп. 39, 4039–4049.

PubMed Аннотация | Google Scholar

Оберти Р., Марчи М., Тирелли П., Кальканте А., Ирити М. и Боргезе А. Н. (2014). Автоматическое обнаружение мучнистой росы на листьях виноградной лозы путем анализа изображений: оптимальный диапазон углов обзора для повышения чувствительности. Comput. Электрон. Agric. 104, 1–8. DOI: 10.1016 / j.compag.2014.03.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Оберти, Р., Марчи, М., Тирелли, П., Кальканте, А., Ирити, М., Тона, Э. и др. (2016). Выборочное опрыскивание виноградных лоз для борьбы с болезнями с помощью модульного сельскохозяйственного робота. Биосист. Англ. 146, 203–215. DOI: 10.1016 / j.biosystemseng.2015.12.004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пеллюдат К., Даффи Б. и Фрей Дж. (2009). Дизайн и разработка микрочипа ДНК для быстрой идентификации множества европейских карантинных фитопатогенных бактерий. Eur. J. Plant Pathol. 125, 413–423.

Google Scholar

Пинтер, П. Дж., Джексон, Р. Д., Элейн Эзра, К., и Гаусман, Х. У. (1985). Влияние солнечного угла и архитектуры кроны на спектральную отражательную способность шести сортов пшеницы. Внутр. J. Remote Sens. 6, 1813–1825. DOI: 10.1080 / 01431168508948330

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Прейбиш, С., Заальфельд, С., Шинделин, Дж., И Томанчак, П. (2010). Программное обеспечение для регистрации данных микроскопии селективного плоского освещения на основе шариков. Nat. Методы 7: 418. DOI: 10.1038 / nmeth0610-418

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рампф Т., Махлейн А.-К., Штайнер У., Эрке Э.-К., Дене Х.-В. и Плюмер Л. (2010). Раннее обнаружение и классификация болезней растений с помощью машин опорных векторов на основе гиперспектрального отражения. Comput. Электрон. Agric. 74, 91–99. DOI: 10.1016 / j.compag.2010.06.009

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шинделин, Дж., Arganda-Carreras, I., Frize, E., Kaynig, V., Longair, M., Pietzsch, T., et al. (2012). Фиджи: платформа с открытым исходным кодом для анализа биологических изображений. Nat. Методы 9, 676–682. DOI: 10.1038 / nmeth.2019

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Staats, M., van Baarlen, P., and van Kan, J. A. L. (2005). Молекулярная филогения патогенного рода растений Botrytis и эволюция специфичности хозяина. Мол. Биол. Evol. 22, 333–346.DOI: 10.1093 / molbev / msi020

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Суарес, М. Б., Уолш, К., Бунхэм, Н., О’Нил, Т., Пирсон, С., и Баркер, И. (2005). Разработка анализов ПЦР в реальном времени (TaqMan ^® ) для обнаружения и количественного определения Botrytis cinerea in planta. Plant Physiol. Biochem. 43, 890–899.

Google Scholar

Susiè, N., ibrat, U., Širca, S., Strajnar, P., Razinger, J., Knapiè, M., и другие. (2018). Различение абиотического и биотического стресса от засухи у томатов с помощью гиперспектральной визуализации. Sens. Приводы B Chem. 273, 842–852. DOI: 10.1016 / j.snb.2018.06.121

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Thomas, S., Kuska, M. T., Bohnenkamp, ​​D., Brugger, A., Alisaac, E., Wahabzada, M., et al. (2018). Преимущества гиперспектральной визуализации для обнаружения болезней растений и защиты растений: техническая перспектива. J. Plant Dis. Prot. 125, 5–20.

Google Scholar

Уильямсон, Б., Тудзинский, Б., Тудзинский, П., и Ван Кан, Дж. А. Л. (2007). Botrytis cinerea: причина болезни серой гнили. Мол. Завод Патол. 8, 561–580. DOI: 10.1111 / j.1364-3703.2007.00417.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Се, К., Ян, К., и Хэ, Ю. (2017). Гиперспектральная визуализация для классификации здоровых и пораженных серой гнилью листьев томатов с разной степенью инфицирования. Comput. Электрон. Agric. 135, 154–162. DOI: 10.1016 / j.compag.2016.12.015

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zhao, J., Huang, L., Huang, W., Zhang, D., Yuan, L., Zhang, J., et al. (2014). Гиперспектральные измерения степени выраженности полосатой ржавчины на отдельных листьях пшеницы. Eur. J. Plant Pathol. 139, 407–417.

Google Scholar

Серая плесень | WSU Tree Fruit

Таблица 1. Сравнение основных симптомов серой гнили, гнили Phacidiopycnis и голубой плесени.

Инфекция и жизненный цикл организма

Инокулят Botrytis может выжить за счет органических веществ в саду или мумий, оставленных на деревьях или упавших на землю.При определенных неблагоприятных условиях, таких как очень низкие или очень высокие температуры, Botrytis может вызвать склероции, которые позволят ему выжить, пока условия не улучшатся. Когда температура становится умеренной, из склероций и спорулятов вырастает мицелий. Образующиеся споры грибов распространяются через ветер, брызги воды или зараженные материалы, попадающие в сад. Хотя Botrytis , как и многие другие патогены, может легко заразить фрукты через трещины, ранки или проколы, возникающие при сборе урожая, заражение серой гнилью обычно начинается раньше в саду.Грибок может поражать цветы во время цветения и плоды в период вегетации. Инфекции остаются скрытыми (неактивными) до тех пор, пока плоды не хранятся в течение нескольких месяцев, а затем развиваются симптомы. Споры Botrytis часто встречаются на стеблях и чашечках чашечки и обычно вызывают инфекцию в этих областях. (Рис. 1A, B, F). Вторичное заражение плодов через контакт плодов (гнездование) во время хранения является обычным явлением (рис. 1I), особенно когда плоды не были полностью покрыты фунгицидом, применяемым при сборе урожая, и при высокой относительной влажности.Со временем скрытые инфекции могут передаваться в упакованных фруктах, и симптомы могут развиться во время транспортировки или в продуктовых магазинах.

Культурный контроль

Поскольку большинство заражений Botrytis происходит в саду, санитарные меры включают удаление гниющих или мумифицированных фруктов и органических остатков с пола сада для уменьшения количества инокулята перед сбором урожая. Это уменьшит количество зараженных фруктов и, следовательно, ограничит развитие серой гнили при хранении. Более того, хороший урожай и обработка, направленная на то, чтобы свести к минимуму проколы и синяки на фруктах, еще больше ограничат инфекции, которые могут возникнуть через раны.Некоторые сорта, которые имеют тенденцию к расщеплению, такие как Gala и Honeycrisp, необходимо собирать при правильной зрелости, чтобы свести к минимуму раскол в чаше стебля, и необходимо обеспечить хорошее покрытие фунгицидами, чтобы обеспечить наличие достаточного количества фунгицидов для предотвращения заражения через расщепление. Обрезка стеблей некоторых сортов, таких как Honeycrisp, минимизирует травмы и снижает риск заражения.

Химический контроль

Поскольку Botrytis выживает и поражает фрукты в саду, своевременное применение эффективных фунгицидов является ключом к снижению инфекций перед сбором урожая.Недавние исследования показали хорошую эффективность в борьбе с серой гнилью с помощью четырех предуборочных опрыскивателей в сезон, применяемых: (1) во время цветения или опадания лепестков, чтобы уменьшить количество спор на цветках и фруктах, (2) на стадии плодов (1,5-2 дюйма). диаметр), (3) середина июля с последующим (4) окончательным опрыскиванием за 7 дней до сбора урожая. Настоятельно рекомендуется чередовать фунгициды из разных групп FRAC (Таблица 2), чтобы избежать устойчивости к фунгицидам. Наиболее эффективными предуборочными фунгицидами являются фунгициды из FRAC 1, 7, 9, 11 и 17 (груша).Другие многоцелевые фунгициды, такие как Зирам и Каптан, являются хорошими партнерами при ротации или баковой смеси для повышения эффективности и снижения устойчивости к фунгицидам. Во время сбора урожая существует четыре фунгицида на одном участке послеуборочной обработки, предназначенных для послеуборочного применения (Таблица 2). Тиабендазол (например, Мертект) широко использовался в PNW с 1970-х до начала 2000-х годов, когда два новых послеуборочных фунгицида, флудиоксонил (например, Scholar) и пириметанил (например, Penbotec) были зарегистрированы для борьбы с гниением урожая. В 2016 году дифеноконазол (напр.Академия дифенконазол + флудиоксонил) был зарегистрирован для послеуборочного применения в семечковых фруктах и ​​других товарах. В садах без устойчивых популяций четыре помеченных фунгицида обладают высокой эффективностью против серой гнили, причем пириметанил является наиболее эффективным из-за лучшей системной активности. На протяжении десятилетий послеуборочные фунгициды применялись для полива урожая или для распыления на упаковочной линии. Однако в последние годы термонебулизация (также называемая туманом, аэрозолем или сухим нанесением) стала обычным явлением в индустрии семечковых фруктов PNW.Хотя нанесение тумана может быть более эффективным в снижении распространения спор Penicillium и Mucor по сравнению с поливом, оно все же требует некоторой оптимизации для патогенов перед сбором урожая, таких как Botrytis . Составы для нанесения тиабендазола, пириметанила и флудиоксонила посредством тумана уже существуют, тогда как сухая рецептура дифеноконазола находится на рассмотрении. Послеуборочные фунгициды необходимо применять как можно скорее после сбора урожая. Чем дольше время после сбора урожая, тем выше риск развития гнили при хранении.

Таблица 2 Перечень предуборочных и послеуборочных фунгицидов, зарегистрированных для борьбы с серой гнилью и другими гнилями семечковых плодов.

Управление устойчивостью к фунгицидам

Botrytis cinerea считается патогеном высокого риска по развитию устойчивости к фунгицидам.Пластичный геном и обильная споруляция гриба увеличивают риск того, что многие споры будут подвержены действию применяемого фунгицида, что увеличивает риск отбора по устойчивости. Следовательно, первым важным шагом в ограничении устойчивости к фунгицидам является проведение надежных ежегодных санитарных обработок перед уборкой урожая (удаление мумий и листового опада, борьба с сорняками) для удаления или уменьшения остаточного инокулята от предыдущих сезонов и ограничения воздействия фунгицидов. Продолжительные периоды хранения, до 12 месяцев, также могут увеличить риск развития устойчивости к фунгицидам из-за постоянного воздействия фунгицида на грибок.Устойчивость к обоим активным ингредиентам Pristine (пираклостробину и боскалиду), наиболее часто используемому фунгициду перед уборкой урожая, была зарегистрирована в Вашингтоне (Kim and Xiao, 2010) и подтверждена в недавних исследованиях (Amiri, неопубликованные данные). В отношении послеуборочных фунгицидов устойчивость к TBZ была впервые зарегистрирована в 2010 г. в PNW (Zhao et al., 2010), а недавние исследования показали, что около 20% всего населения штата было устойчиво к TBZ, а также к топсину-M (Amiri, неопубликованные данные). Согласно недавним исследованиям, устойчивость к PYR (Penbotec) колеблется от 0 до 40% в Вашингтоне (Amiri et al., 2019), тогда как около популяций Botrytis проявили толерантность к FDL (Scholar) (Amiri, неопубликованные данные). Учитывая известные риски и ограниченное количество фунгицидов, доступных до и после сбора урожая, очень важно, чтобы эти материалы использовались надлежащим образом, чтобы ограничить развитие устойчивости к фунгицидам. Производители должны чередовать фунгициды из разных групп FRAC (1, 3, 7, 11, 19), используемые для борьбы с мучнистой росой в начале вегетационного периода и с другими патогенами в конце сезона.Настоятельно рекомендуется не применять TBZ (FRAC 1) после уборки урожая, если перед уборкой был применен Topsin-M (FRAC 1). Во время сбора урожая очень важно применять разные группы FRAC каждый сезон, чтобы нарушить цикл выбора устойчивости к фунгицидам. Два наиболее эффективных фунгицида PYR (FRAC 9) и FDL (FRAC 12) можно менять ежегодно. Academy (DIF + FDL) показала хорошую эффективность против серой гнили после 6 месяцев хранения в холодильнике (Amiri and Pandit, 2019). В штате Вашингтон Academy Academy можно использовать для полива при уборке урожая, если упаковщики соблюдают определенные методы обращения с фунгицидными отходами (https: // agr.wa.gov/wastepesticide). Рецептура для сухого нанесения Academy находится в стадии разработки. Для других штатов и регионов, пожалуйста, свяжитесь с местными агентствами для получения дополнительной информации. Несмотря на то, что устойчивость к большинству фунгицидов была подтверждена документально, наши недавние исследования показали, что большая часть наших производителей и упаковщиков все еще находится ниже порогового уровня устойчивости, который может вызвать нарушение контроля. Недавние исследования показали, что частота сопротивления варьируется между производителями и упаковщиками в зависимости от частоты использования.Поэтому рекомендуется изучить, какие уровни устойчивости встречаются на каждом предприятии, чтобы выбрать подходящие фунгициды.

Осторожно используйте пестициды. Применяйте их только к растениям, животным или участкам, указанным на этикетках. При смешивании и применении пестицидов соблюдайте все меры предосторожности, указанные на этикетках, чтобы защитить себя и окружающих. Игнорирование указаний на этикетке является нарушением закона. Если пестициды попали на кожу или одежду, снимите одежду и тщательно промойте кожу.Храните пестициды в оригинальных контейнерах и храните их вне досягаемости детей, домашних животных и домашнего скота.

ЗАКОНОМ ТРЕБУЕТСЯ СЛЕДОВАТЬ НА ЭТИКЕТКЕ. Это юридический документ. Всегда читайте этикетку перед использованием любого пестицида. Вы, как производитель, несете ответственность за безопасное использование пестицидов. Торговые наименования (торговые марки) приведены только для справки. Никакого различия не предполагается, и другие пестициды с тем же активным ингредиентом могут быть подходящими. Никакого одобрения не предполагается.

Список литературы

Amiri A., Ali MDE., De Angelis DR., Mulvaney KA. И Pandit LK. 2019. Распространенность и распространение Penicillium expansum и Botrytis cinerea в упаковочных цехах для яблок в штате Вашингтон и их чувствительность к послеуборочному фунгициду — пириметанилу. Материалы IV Международного симпозиума по послеуборочной патологии. Скукуза, Южная Африка. (В печати)

Амири А. и Пандит Л.К. 2019. Оценка дифеноконазола как фунгицида после уборки урожая для борьбы с десятью основными патогенами семечковых плодов.APS-Тихоокеанский дивизион . Фитопатология 109-11-S3.8.

Амири А. и Али. MD.E. 2016. Распространенность гниения яблони при хранении: уроки общегосударственного исследования 2016 года. Http://treefruit.wsu.edu/news/prevalence-of-storage-decays-of-apple-lessons-from-the-2016-statewide- обзор /

Розенбергер и Сяо, 2014. Послеуборочные болезни. страницы 75-86 в Сборнике болезней и вредителей яблони и груши. Второе издание, American Phytopathological Society Press. Св. Павел. MN.

Ким Ю.К.и Сяо CL. 2010. Устойчивость к пираклостробину и боскалиду в популяциях Botrytis cinerea из хранимых яблок в штате Вашингтон. Болезни растений 94: 604-612.

Чжао Х., Ким Ю.К. и Сяо К.Л. 2010. Устойчивость к тиабендазолу и исходная чувствительность к флудиоксонилу и пириметанилу в популяциях Botrytis cinerea яблони и груши в штате Вашингтон. Послеуборочная биология и технология 56: 12-18.

Коли-Смит-младший, Верхофф К. и Джарвис В. 1980. Биология Botrytis .Академик Пресс, 318 стр.

Соммер, Н. Ф. 1985. Роль контролируемой среды в подавлении послеуборочных болезней. Канадский журнал патологии растений 7: 331-339.

Контакты

Д-р Ачур Амири,
Патология после уборки урожая
Исследовательский центр древесных плодов
Уэнатчи, Вашингтон
[email protected]
509-293-8752

статьи treefruit.wsu.edu могут быть переизданы только с предварительного разрешения автора © Вашингтонский государственный университет.Перепечатка статей с разрешения должна включать: Первоначально опубликованные компанией Washington State Tree Fruit Extension на treefruit.wsu.edu и ссылку на исходную статью.

Botrytis Fruit Rot / Серая плесень на клубнике

Ботритисовая гниль, или серая гниль, как ее часто называют, является серьезным заболеванием во всех районах выращивания клубники и вызывает беспокойство в течение многих лет.Болезнь представляет собой проблему не только в полевых условиях, но и во время хранения, транспортировки и сбыта плодов клубники из-за начала сильной гнили, когда плоды начинают созревать. Другие части, пораженные грибком, включают листья, крону, лепестки, цветоносы и шляпки плодов. Коронная гниль обсуждается в другом месте. Заболевание наиболее сильно проявляется во время цветения и сбора урожая в сезоны с продолжительными периодами облачности и дождя, дополняемыми прохладными температурами.

Серая гниль может присутствовать на всех стадиях развития плодов клубники.Самый диагностический симптом — гниющие плоды с бархатистым ростом серой гнили (рис. SS-1). Светло-коричневые поражения обычно развиваются на конце стебля плода из-за цветочных инфекций, но могут также возникать на сторонах плода, где соприкасаются почва, стоячая вода, зараженные ягоды или лепестки цветов (Рисунок SS-2, Рисунок SS-3 ). Зараженные ягоды могут оставаться твердыми, но покрыться серыми спорами и мицелием. Высокая влажность способствует образованию плесени, которая видна в виде хлопчатобумажной массы от белого до серого цвета (Рисунок SS-1, Рисунок SS-2).На недоразвитых плодах поражения могут развиваться медленно, плоды могут принять неправильную форму и погибнуть до созревания. Полностью сгнившие плоды становятся сухими, жесткими и мумифицированными.

Рисунок SS-1: Симптомы серой гнили Botrytis на спелой клубнике.

Ф.Дж. Лоус

Рисунок SS-2: Признаки серой гнили: а) на плодах в системе спутанных рядов; б) на фруктах в системе пластического выращивания; c) на плодах, на которые упали лепестки цветов, что позволило возбудителю болезни напрямую проникнуть в плоды; г) на отмирающих тканях листа и черешка.

F.J. Louws

Botrytis может выходить в поле при пересадке листвы.Грибок может жить в зеленой ткани, но быть скрытым или бездействующим и не вызывать симптомов. Botrytis может поражать множество различных культур, и поэтому сорняки, окружающие поле, могут быть важным источником патогена. Патоген также может производить темные затвердевшие структуры, называемые склероциями, которые могут сохраняться в почве в течение многих лет. Основываясь на исследованиях в Северной Каролине, похоже, что большинство инфекций происходит из-за первоначального посева на ткани листьев и кроны, перемещаемые вместе с трансплантатами. В случае бессимптомных инфекций листьев, когда инфицированный лист земляники начинает отмирать, патоген переходит в активную стадию, заселяя лист и получая питательные вещества из мертвой ткани (рис. SS-3a).Затем образуются споры, и при подходящих условиях окружающей среды (между 18-24 ° C и влажной или дождливой погодой) они рассеиваются брызгами воды и / или ветром на вновь появившихся листьях или цветках. Большинство гнилей плодов начинается с инфекций на стадии цветения; патоген прорастает в цветок, а затем заселяет конец стебля клубники. Когда ягоды начинают созревать, грибок и погодные условия становятся благоприятными, патоген может колонизировать плоды, вызывая коричневую гниль на концах стебля (Рисунок SS-3c) и плесень (Рисунок SS-1; Рисунок SS-2a, б) часто наблюдается в поле (это может быть до 24 или более дней с момента заражения цветением).Некоторое заражение плодов происходит при прямом росте из опавших лепестков цветов (Рисунок SS-2c) или мертвых листьев (Рисунок SS-2d; Рисунок SS-3a).

Рисунок SS-3: Цикл заражения B. cinerea на посадках клубники. Серая гниль на разных частях клубники; а) Спороношение на мертвом черешке и листе; б) заражение плодов из колонизированной мертвой ткани; в) инфекция плодов, передающаяся через цветок.

F.J. Louws

Культурный

1.Рост растений и выбор сортов:

B. cinerea обычно ассоциируется с листьями трансплантата, и двухлетние исследования показали, что нет никаких различий, связанных с источником или разновидностью растения. В настоящее время невозможно получить здоровые растения, и это не должно быть обузой для садоводов. Однако методы производства пробок могут способствовать большему количеству латентных инфекций или проблем с гнилью кроны (рассматривается в другом месте). Аналогичным образом, чрезмерное использование определенных фунгицидов во время фазы размножения приводит к появлению устойчивых популяций и плохому контролю с помощью этих фунгицидов на полях для выращивания фруктов.Растения с более прямолинейным кроном (например, Sweet Charlie) или с густым ростом, как правило, имеют более высокий уровень проблем с серой гнилью. В противном случае устойчивость хозяина к серой гнили Botrytis отсутствует.

2. Монитор

Было показано, что избыток азота увеличивает гниение плодов при благоприятных погодных условиях. Чтобы избежать чрезмерного удобрения, планируйте программы внесения удобрений в соответствии с отчетами об анализе содержания питательных веществ в тканях листьев. Исследования показали, что повышение уровня азота сверх оптимального уровня не увеличивает урожайность, а только усугубляет проблемы с гнилью плодов.

Обеспечьте достаточное расстояние между растениями для улучшения циркуляции воздуха в кроне. Тем не менее, для получения оптимальных урожаев следует выбирать расстояние между растениями, а не бороться с болезнями. Посадка на приподнятых грядках улучшает дренаж, а также увеличивает поток воздуха, что снижает уровень заболеваний. Пластиковая мульча помогает защитить от контакта растений и почвы с поверхностью, от сорняков, которые могут содержать инокулят Botrytis , а также снижает влажность растительного покрова. Капельное орошение обеспечивает прямой источник воды и удаляет лишнюю влагу с фруктов и листьев.

САНИТАРИЯ: Удаление мертвых и отмирающих тканей с поля может быть полезно осенью, но, вероятно, наиболее эффективно ранней весной, незадолго до цветения, чтобы снизить уровень посевного материала. Санация включает удаление мертвых и отмирающих листьев с растений клубники и стоит около 300 долларов США за год. Листья можно сбросить на землю, где они быстро загнивают и не становятся источником спор. Экономический анализ пользы от санитарии не проводился. В исследованиях, в которых проводилась санитария, урожайность, как правило, была самой высокой, и производители получали самые высокие выгоды, если не использовались фунгициды (например,грамм. системы органического производства). В случае использования фунгицидов экономическая выгода от санитарии для борьбы с серой гнилью сомнительна. Не следует проводить санитарную обработку, если известно, что присутствует возбудитель антракнозной гнили ( Colletotrichum acutatum ), поскольку он распространяет возбудитель антракноза. Производители, которые удаляют листья, также вытаскивают заросшие сорняки из ям, поднимают части растений из-под пластика и ищут другие потенциальные проблемы.

Собранные плоды следует контролировать на предмет наличия болезней, а инфицированные ягоды удалять, где это возможно.Быстрое удаление тепла полей и сохранение фруктов при температуре около 34 ° F [1-2 ° C] и повышение уровня углекислого газа во время транспортировки (концентрация 12-15% в газонепроницаемых мешках для хранения) при сборе поможет избежать проблем с B. cinerea . .

Химико-биологический

Фунгициды играют важную роль в лечении этого заболевания. Применение фунгицидов имеет решающее значение на проблемных полях в период раннего и полного цветения. Эти фунгициды нацелены на ограничение заражения цветов, которое приводит к заражению плодов, и должны ограничивать потребность в поздних внесениях на плоды.Несколько своевременных опрыскиваний, начинающихся с первого цветения, менее затратны и более эффективны для борьбы с серой гнилью, чем частое применение фунгицидов во время сбора урожая.

Производители должны использовать фунгициды, чтобы избежать развития устойчивых популяций. Подробный график фунгицидов и ресурсы для проверки профиля устойчивости полевой популяции перечислены в нашем региональном руководстве Strawberry IPM Guide , обновляемом ежегодно.

Для производителей органических продуктов: бдительно управляйте ростом растений, как описано выше, и применяйте санитарные меры для растений, удаляя мертвые и отмирающие листья непосредственно перед цветением.Имеется некоторый опыт использования компостных чаев, продуктов биологической борьбы и других продуктов (продуктов биологической борьбы), который может быть дополнительно обсужден со специалистом по клубнике. Своевременно собирайте урожай и убирайте тепло поля как можно скорее, чтобы фрукты остыли перед отправкой или продажей.

Антагонистические грибы, такие как Trichoderma harzianium Rifai и Gliocladium roseum Bainier, использовались в Европе и Бразилии в качестве альтернативы фунгицидам.Испытания эффективности в США предоставляют ограниченную информацию об эффективных биологических средствах контроля для систем производства пластической культуры. В северо-восточном регионе выращивания рядков пчел эффективно использовались для доставки полезных грибов к цветам, что привело к снижению заболеваемости серой гнилью.

Помните, Botrytis работает в поле весь сезон. Не дожидайтесь пика цветения или завязывания плодов, чтобы приступить к мерам контроля. Планируйте заранее и разработайте свою программу управления, чтобы предотвратить развитие болезни в критические моменты сезона, особенно в период раннего цветения.

Botrytis cinerea — неспециализированный некротрофный гриб, который производит сероватые массы мицелия, конидиеносов и конидий на поверхности сгнивших тканей. Гифы возбудителя разветвленные, септатные, гиалиновые . B. cinerea образует бесполые конидии на конидиеносах, которые образуются непосредственно из гиф. Конидиеносцы обычно имеют увеличенную базальную клетку, толстые, высокие (часто 2-5 мм), темно-коричневые и неравномерно разветвленные около вершины.Конидии (8–14 x 6–9 мкм) представляют собой одноклеточные, многоядерные, эллипсоидно-обратнояйцевидные формы и имеют гладкую поверхность (рис. P-1). B. cinerea образует черные эллиптические склероции размером до 5 мм в диаметре (рис. P-2). Склероции нечасто встречаются на растениях клубники в поле, но иногда появляются на мертвых черешках (Sutton, 1998).

Телиоморф B. cinerea, Botryotinia fuckeliana не обнаружен на растениях клубники во время производства.

Рисунок P-1. Многоядерные, от эллипсоида до обратнояйцевидных конидий B. cinerea.

Гаррет Ридж

Рисунок P-2.Склероции, образованные B. cinerea на некротизированном стебле клубники.

Гаррет Ридж

Ключевым диагностическим признаком плодовой гнили Botrytis является сероватая масса мицелия, конидиофоров и конидий B.cinerea на поверхности сгнившей ткани. При отсутствии симптомов инкубация плодов или крон с симптомами в течение 24-48 часов во влажной камере обычно приводит к обильному спороношению гриба.

Воздействие дневного света или УФ-излучения необходимо для обильного спорообразования на агаровой среде. Чистые культуры могут быть получены путем изоляции кончиков гиф от растущей границы колонии на питательной агаризованной среде (Leyronas et al., 2012).

Симптомы и признаки плодовой гнили Botrytis можно спутать с гнилью Rhizopus.В отличие от гнили Rhizopus, с гнилью плодов Botrytis связана небольшая утечка или ее отсутствие. Вместо этого гнилые фрукты становятся жесткими, сушатся и мумифицируются. Рост корневища гнили черный и очень нечеткий.

Рисунок DP-1. Споруляция Botrytis cinerea на кусках кроны зараженного растения клубники после инкубации в течение 3 дней во влажной камере.

Гаррет Ридж

Лейронас, К., Даффо, М., и Никот, П. С. 2012. Сравнение эффективности методов изоляции для Botrytis cinerea . Микология 3: 221–225.

Саттон, Дж. С. 1998. Botrytis Fruit Rot (серая плесень) и Blossom Blight. Стр. 28–31 в: Compendium of Strawberry Diseases, 2nd edition, Maas, J. L. (ed.). APS Press. Сент-Пол, Миннесота.

Фрэнк Лоус

Заведующий кафедрой садоводства
Садоводство

Дополнительную информацию можно найти на следующих веб-сайтах NC State Extension:

Дата публикации: 8 апреля 2014 г.
Исправлено: 12 апреля 2018 г.

Н.C. Cooperative Extension запрещает дискриминацию и домогательства независимо от возраста, цвета кожи, инвалидности, семейного и семейного положения, гендерной идентичности, национального происхождения, политических убеждений, расы, религии, пола (включая беременность), сексуальной ориентации и статуса ветерана.

Борьба с серой гнилью Botrytis в клубнике и малине

Дождливая погода и высокая относительная влажность способствуют развитию серой гнили Botrytis в клубнике и малине.Доступен ряд эффективных фунгицидов, помогающих справиться с этим заболеванием. Чередуйте классы фунгицидов, чтобы избежать развития устойчивости к фунгицидам.

Серая гниль Botrytis, вызываемая грибком Botrytis cinerea , является одним из наиболее серьезных заболеваний плодовой гнили, поражающим клубнику и малину. Типичные симптомы включают распространяющуюся коричневую гниль и пушистую серую гниль на созревающих ягодах. Частые дожди, высокая относительная влажность и умеренные температуры способствуют развитию этого заболевания.Поскольку серая гниль развивается на зараженных ягодах, они становятся источником вторичного заражения соседних ягод. Гриб серая гниль зимует на старых листьях и растительных остатках и может обильно образовывать споры на мертвом и разлагающемся растительном материале. Споры переносятся по воздуху, и их обычно много на клубничных и малиновых полях. По возможности удалите с поля спорулирующие ягоды и уничтожьте их, чтобы ограничить доступность инокулята.

Существует ряд отличных фунгицидов для борьбы с серой гнилью в клубнике: Switch (ципродинил и флудиоксонил) и Pristine (пираклостробин и боскалид) обеспечивают превосходный контроль, и оба содержат два разных активных ингредиента, один из которых является системным, что расширяет спектр их действия.Pristine также обеспечивает превосходную борьбу с грибковыми пятнами на листьях и антракнозной гнилью плодов.

Новыми фунгицидами клубники, которые обладают превосходной активностью против серой гнили Botrytis, являются Fontelis (пентиопирад) и Inspire Super (дифеноконазол и ципродинил). Elevate (фенгексамид) — местный системный фунгицид с хорошей или отличной активностью против серой гнили. Captevate представляет собой смесь каптана и фенгексамида и обладает более широким спектром действия, чем один Elevate, поскольку он также защищает от антракноза и пятен на листьях. Scala (пириметанил) — это новый фунгицид, предназначенный для борьбы с серой гнилью Botrytis в клубнике и похожий на один из активных ингредиентов Switch.

Роврал (ипродион) — старый фунгицид с хорошей активностью против серой гнили Botrytis, но его можно применять только один раз для клубники и до четырех раз за сезон для малины; активность усиливается добавлением стикера-спредера. Что касается более старых фунгицидов для клубники, бак-смесь из Topsin M (тиофат-метил) и Captan (каптан) обеспечивает хорошую эффективность против широкого спектра грибов, включая серую гниль. Тирам (тирам) — клубничный фунгицид широкого спектра действия, который также обладает хорошей эффективностью против серой гнили, но является строго защитным средством.

Напоминаем, что Cabrio (пираклостробин) и Abound (азоксистробин) не подходят для борьбы с серой гнилью, но эффективны против антракноза и других болезней плодовой гнили и пятнистости листьев. Все вышеупомянутые фунгициды имеют нулевой интервал до сбора урожая, за исключением Топсина М (один день), Скала (один день) и Тирама (три дня) в клубнике.

Не забудьте чередовать фунгициды в разных классах фунгицидов для контроля устойчивости. Таблица, показывающая классы фунгицидов, доступна в «Руководстве по выращиванию фруктов в штате Мичиган, 2014 г.», бюллетене E-154 Университета штата Мичиган. Будьте осторожны, используя старые фунгициды, такие как Captan, Rovral и Thiram, когда пчелы собирают пищу, поскольку эти фунгициды могут быть токсичными для расплода, когда рабочие пчелы приносят их обратно в улей. Некоторые другие фунгициды могут обладать токсичностью в сочетании с определенными инсектицидами или адъювантами.Лучше всего распылять вечером в сухую погоду или вообще не использовать эти материалы.

Работа доктора Шильдера частично финансируется AgBioResearch МГУ.

Вы нашли эту статью полезной?

Расскажите, пожалуйста, почему

Представлять на рассмотрение

Серая плесень (Botrytis Blight) — Wisconsin Horticulture

Сильная серая гниль может помешать правильному развитию цветков роз.

Джеффори Шрауфнагель *, Технический колледж района Милуоки, Брайан Худельсон, UW-Madison Plant Pathology
Пересмотрено: 11.05.2010
Номер позиции: XHT1122

Что такое серая гниль? Серая гниль (или Ботритис) — распространенное и часто серьезное грибковое заболевание, которое может поражать все виды растений. Серая гниль — особенно серьезная проблема для цветущих растений и растений, выращиваемых в теплицах.

Как выглядит серая гниль? Серая плесень вызывает появление коричневых пятен на лепестках, которые увеличиваются, убивая лепестки и, в конечном итоге, остальную часть цветка.Ранние инфекции могут помешать раскрытию цветов. На таких растениях, как тюльпаны, крокусы и нарциссы, серая гниль может распространяться с цветов на луковицы, что приводит к гниению луковиц. На листьях Botrytis вызывает некротические (мертвые) участки неправильной формы, которые могут иметь вид «яблочко». Botrytis также может вызвать язвы на стебле (локализованные впадины), которые в конечном итоге могут увеличиться и опоясать стебель.

Откуда взялась серая гниль? Серая плесень вызывается грибком Botrytis cinerea, который выживает на мертвых растительных тканях в виде темно-коричневых или черных многоклеточных структур, называемых склероциями, и толстых одноклеточных спор с темными стенками, называемых хламидоспорами.Botrytis производит большое количество пыльных серых репродуктивных спор, которые разносятся ветром или брызгами воды. Споры Botrytis быстро погибают при высыхании и чаще всего поражают нежные ткани, такие как лепестки. Чтобы заразить твердые ткани, такие как здоровые листья, спорам Botrytis требуется внешний источник пищи, такой как питательные вещества, вытекающие из ран или отмирающие ткани, такие как старые лепестки цветов.

Как спасти растение с серой гнилью? Незамедлительно удалите больные листья и цветы.Обрежьте больные ветви на 4–6 дюймов ниже места заражения, оставив чистый срез. Дезинфицируйте инструменты для обрезки между срезами, погрузив их не менее чем на 30 секунд в 10% раствор отбеливателя или спирт (также можно использовать дезинфицирующие средства в виде спреев, содержащие не менее 70% спирта).

Как избежать проблем с серой гнилью в будущем? Удалите мертвые или умирающие ткани с растений и поверхности почвы. Избегайте механических или химических повреждений растений путем чрезмерного удобрения или неправильного использования пестицидных спреев.