ΓΕΝΕΤΙΚΗ ΒΕΛΤΙΩΣΗ. 9η ΙΑΛΕΞΗ ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΓΙΑ ΑΝΘΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑ ΣΤΙΣ ΑΣΘΕΝΕΙΕΣ

Transcript

1 ΓΕΝΕΤΙΚΗ ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΦΥΤΩΝ 9η ΙΑΛΕΞΗ ΒΕΛΤΙΩΣΗ ΓΙΑ ΑΝΘΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑ ΣΤΙΣ ΑΣΘΕΝΕΙΕΣ

2 Ανθεκτικότητα Γενικά Η εξέλιξη των καλλιεργούµενων φυτών είναι το αποτέλεσµα φυσικής και τεχνητής επιλογής Η επιλογή για αυξηµένες αποδόσεις και καλύτερη ποιότητα έµµεσα συνέβαλε και προς αυξηµένη ανθεκτικότητα σε ασθένειες και εχθρούς (αρνητική επιλογή των ευπαθών φυτών) Παραδοσιακές ποικιλίες (land races): εξελίχθηκαν και καλλιεργούνται σε συγκεκριµένες περιοχές για πολλά χρόνια όπου συνυπήρχαν παράλληλα µε τις ασθένειες και τους εχθρούς που τοπικά ενδηµούσαν

3 Ανθεκτικότητα Γενικά Σήµερα κάθε πρόγραµµα βελτίωσης περιλαµβάνει κοµµάτι ανθεκτικότητας για τις σηµαντικότερες ασθένειες της καλλιέργειας Η ενσωµάτωση χαρακτηριστικών ανθεκτικότητας στις ασθένειες και τους εχθρούς µιας ποικιλίας είναι πλέον επιβεβληµένη λόγω: 1. Της µείωσης του κόστους παραγωγής 2. Της µείωσης των κινδύνων εκείνων που εφαρµόζουν τις φυτοπροστατευτικές ουσίες 3. Της αποφυγής των υπολειµµάτων των φυτοφαρµάκων στα γεωργικά προϊόντα 4. Της προστασίας του περιβάλλοντος

4 Ανθεκτικότητα Ορολογία Ξενιστής (host): οργανισµός σε βάρος του οποίου αναπτύσσεται το παράσιτο Παράσιτο (parasite): οργανισµός (ή ιός) που ζει πάνω ή µέσα σε άλλον οργανισµό και εις βάρος του Παθογόνο (pathogen): παράσιτο που µπορεί να προκαλέσει ασθένεια Ασθένεια (disease): επιβλαβής απόκλιση ενός οργανισµού από την κανονική λειτουργία των φυσιολογικών του διεργασιών (προκαλούνται από µύκητες, βακτήρια και ιοί ενώ για τα ζωικά παράσιτα χρησιµοποιείται ο όρος εχθρός (pest)

5 Ανθεκτικότητα Ορολογία Ανθεκτικότητα (resistance): ικανότητα του φυτού ξενιστή να ελαχιστοποιεί τις δυσµενείς επιδράσεις από τον παρασιτισµό. Είναι µία δυναµική σχέση αλληλεπίδρασης µεταξύ φυτού και παθογόνου που εδράζεται σε γονίδια τόσο του ξενιστή όσο και του παρασίτου και θεµελιώθηκεαπότησυνεξέλιξήτους Ευπάθεια (susceptibility): αδυναµία του φυτού να περιορίσει τις ζηµιογόνες επιδράσεις του παρασιτισµού Ανθεκτικότητα και ευπάθεια αξιολογούνται ως µικρή, µέτρια ή µεγάλη ανάλογα µε την ένταση των συµπτωµάτων συγκεκριµένης ασθένειας

6 Ανθεκτικότητα Ορολογία Αποφυγή ασθένειας (disease avoidance ή escape): δυνατότητα ενός φυτού να αποφεύγει την επαφή του µετοπαράσιτο(στοχρόνοήτοχώρο) Ανοσία (immunity): η πλήρης ικανότητα του φυτού να αποφεύγει τη µόλυνση (αλλιώς η απόλυτη ανθεκτικότητα) Ανεκτικότητα (tolerance): ικανότητα του φυτού να αναπτύσσεται και να παράγει κανονικά παρά τηνπροσβολήτουαπότοπαθογόνο(δεν µειώνεται ένταση της προσβολής) Υπερευαισθησία (hypersensitivity): ταχεία νέκρωση των µολυσµένων κυττάρων του φυτού γύρω από τα σηµεία εισόδου του παρασίτου που περιορίζει την εξάπλωσή του

7 Ανθεκτικότητα Ταξινόµηση Α. Ανάλογα µε τον τρόπο κληρονοµικότητας: µονογονιδιακή ή ολιγογονιδιακή, πολυγονιδιακή και κυτταροπλασµατική Β. Ανάλογα µε τηνεπιδηµιολογία της ασθένειας: οριζόντια ή µη εξειδικευµένη (αποτελεσµατική εναντίον όλων των φυλών ή των στελεχών του συγκεκριµένου παρασίτου, αλλά µετρίως δραστική και σταθερή στο χρόνο) κατακόρυφη ή εξειδικευµένη (αποτελεσµατική εναντίον µίας/ενός ή ορισµένων φυλών ή στελεχών του συγκεκριµένου παρασίτου)

8 Ανθεκτικότητα Ταξινόµηση Γ. Ανάλογα µε τηνταξινόµηση των φυτών µε βάση τα συµπτώµατα της ασθένειας: Ποσοτική: συνεχής παραλλακτικότητα των συµπτωµάτων που προκαλεί το παθογόνο στα φυτά από την πλήρη ανθεκτικότητα έως την ευπάθεια (µη ευδιάκριτες κατηγορίες) Ποιοτική: ασυνεχής παραλλακτικότητα των συµπτωµάτων (καθορισµένες κατηγορίες ανθεκτικά, ενδιάµεσα, ευπαθή) ΣΥΣΧΕΤΙΣΕΙΣ ΑΝΘΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑΣ ΟΡΙΖΟΝΤΙΑ ΠΟΣΟΤΙΚΗ ΠΟΛΥΓΟΝΙ ΙΑΚΗ ΚΑΤΑΚΟΡΥΦΗ ΠΟΙΟΤΙΚΗ ΟΛΙΓΟΓΟΝΙ ΙΑΚΗ

9 ΟΡΙΖΟΝΤΙΑ ΑΝΘΕΚΤΙΚΟΤΗΤΑ αποτελεσµατική ενάντια: σε όλες τις φυλές ή τα στελέχη του παρασίτου παραλλακτικότητα συµπτωµάτων: συνεχής διάρκεια στο χρόνο: σταθερή για µακρύ διάστηµα αποτελεσµατικότητα: µέτρια επίδραση συνθηκών περιβάλλοντος: µεγάλη κληρονοµικότητα: ελέγχεται από πολλά γονίδια ΚΑΤΑΚΟΡΥΦΗ ΑΝΘΕΚ. σε ορισµένες φυλές ή στελέχη του παρασίτου ασυνεχής ξεπερνιέται γρήγορα µεγάλη µικρή ή καθόλου ελέγχεται από ένα ή ελάχιστα γονίδια

10 Παραλλακτικότητα του Παθογόνου Στη φύση, στους πληθυσµούς κάθε είδους µύκητα ή βακτηρίου έχουµε πολλές φυλές ή στελέχη (αντίστοιχα), όπως σε ένα φυτικό είδος έχουµε διάφορες ποικιλίες Η καλλιέργεια ποικιλιών ανθεκτικών σε κάποιες φυλές ή στελέχη του παθογόνου ασκεί πίεση επιλογής προς την επικράτηση εκείνων που προσβάλλουν τις «ανθεκτικές» αυτές ποικιλίες Ακόµα, τα παθογόνα µεταλλάσσονται και µπορούν να ξεπεράσουν την ανθεκτικότητα που εµφανίζει ένα φυτό γρήγορα λόγω του µεγάλου αριθµού γενεών που έχουν στη µονάδα του χρόνου

11 Παραλλακτικότητα του Παθογόνου Όλες οι µορφές ανθεκτικότητας µπορούν να ξεπεραστούν από τα παθογόνα Η οριζόντια είναι πιο σταθερή (διαρκέστερη) από την κατακόρυφη που είναι πιο εύθραυστη Η διαφορά εξηγείται από την φύση της κληρονοµικότητας (τον αριθµό των φυτικών γονιδίων που την ελέγχουν και τα οποία αλληλεπιδρούν µε αντίστοιχα γονίδια του παθογόνου) Ηκατακόρυφη, που ελέγχεται από ένα ή λίγα γονίδια, ξεπερνιέται ευκολότερα από το παθογόνο που πρέπει να εµφανίσει µεταλλάξεις σε ένα ή λίγα αντίστοιχα γονίδια

12 Μέθοδοι Αξιολόγησης για Ανθεκτικότητα Η διαπίστωση της ανθεκτικότητας γίνεται µε τη µόλυνση των φυτών µε το παθογόνο και την αξιολόγηση των προκαλούµενων συµπτωµάτων Η διάκριση των ανθεκτικών φυτών από ένα πληθυσµό προϋποθέτει τη µόλυνση των φυτών και την ανάπτυξη του παθογόνου για µεγάλο χρονικό διάστηµα ώστε ο ξενιστής να φτάσει στα όρια της αντίδρασής του επιδεικνύοντας τη µέγιστη εκδήλωση ανθεκτικότητας ή ευπάθειας Ηέκθεσηστοπαράσιτοπρέπειναγίνειυπότις βέλτιστες (άριστες) συνθήκες για το παράσιτο και υπό τις ίδιες συνθήκες (ποσότητα µολύσµατος, θερµοκρασία, υγρασία κλπ)

13 Τρόποι προσβολής και ανάπτυξης ασθένειας Φυσική µόλυνση (όταν οι περιβαλλοντικές συνθήκες είναι ευνοϊκές για την ανάπτυξη της ασθένειας) Παρεµβολή ευπαθών φυτών (φυτών δεικτών, τεχνητά µολυσµένων) Τεχνητή µόλυνση (in situ ή in vitro δαπανηρή αλλά εξασφαλίζει οµοιοµορφία στη µόλυνση και σε συγκεκριµένο στάδιο ανάπτυξης του φυτού και διασφαλίζει τις, κατά το δυνατόν, άριστες συνθήκες για το παθογόνο) Ευκταίο η επιλογή για ανθεκτικότητα να γίνεται σε όσο πρωιµότερο στάδιο ανάπτυξης(οικονοµία)

14 Συλλογή και ιατήρηση του Παθογόνου Συλλογή: από φυσικούς πληθυσµούς που επικρατούν στο περιβάλλον καλλιέργειας του φυτού. Παραλλακτικότητα ανάµεσα στις αποµονώσεις (πχ σύνθεση, µολυσµατικότητα). ιασφάλιση της αντιπροσωπευτικότητας µε πολλές αποµονώσεις ιατήρηση: προκειµένου να υπάρχει µόλυσµα όποτε χρειαστεί Υποχρεωτικά παράσιτα (ωίδια, περονόσποροι) απαιτούν ζωντανούς ιστούς για τη διατήρηση Προαιρετικά παράσιτα διατηρούνται και in vitro σε θρεπτικά υποστρώµατα και ευνοϊκές συνθήκες Χρήση θετικών (ευπαθών) και αρνητικών (ανθεκτικών) µαρτύρων

15 Αξιολόγηση και Ταξινόµηση των Φυτών Στόχος της τεχνητής µόλυνσης η εκδήλωση της διαφοράς µεταξύ ευπαθών και ανθεκτικών Αυτή η διαφορά είναι άλλοτε ευδιάκριτη και άλλοτε όχι (πρέπει να ποσοτικοποιηθεί) Αριθµητική κατάταξη ανάλογα µε τηνένταση των συµπτωµάτων σε µια κλίµακα (0-5 ή 0-9) Ηβαθµολογία δίνεται ανάλογα µε την επιφάνειατουφυτούήτουφύλλουπουέχει προσβληθεί Λαµβάνεται υπόψιν και ο τύπος της µόλυνσης (ύπαρξη σποριογένεσης)

16 Πηγές ανθεκτικότητας Προϋπόθεση βελτίωσης της ανθεκτικότητας σε ασθένεια, η ύπαρξη παραλλακτικότητας Η αναζήτηση γίνεται σε: Προγράµµατα άλλων ερευνητών Καλλιεργούµενες ποικιλίες και υβρίδια του είδους (δεν µεταφέρονται ανεπιθύµητοι χαρακτήρες και δεν εµφανίζονται προβλήµατα γονιµότητας κατά τις διασταυρώσεις) Άγριαφυτάτουίδιουείδους(µεταφορά όµως και ανεπιθύµητων χαρακτήρων) Στενά συγγενικά είδη ή γένη (προβλήµατα γονιµότητας κατά τις διασταυρώσεις) Τεχνητές µεταλλαγές (υψηλό κόστος αβέβαιο αποτέλεσµα)