Αξιολόγηση επιφανειοδραστικών ουσιών για την αντιμετώπιση του βακτηριακού έλκους της τομάτας

Abstract

Το βακτηριακό έλκος της τομάτας, που προκαλείται από το βακτήριο Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis (Cmm), αποτελεί μία από τις σοβαρότερες αδροβακτηριώσεις σε όλες σχεδόν τις περιοχές που καλλιεργείται η τομάτα. Οι τρόποι αντιμετώπισης της ασθένειας βασίζονται στην πρόληψη, κυρίως με μείωση και καταστροφή του παθογόνου στο σπόρο, την αμειψισπορά και την εφαρμογή της ηλιοαπολύμανσης του εδάφους. Η επίκτητη διασυστηματική αντοχή ή ανοσοποίηση (Systemic Acquired Resistance, SAR) θα μπορούσε να αποτελέσει έναν ακόμη τρόπο αντιμετώπισης του παθογόνου βακτηρίου, δεδομένου ότι υπάρχουν ερευνητικά δεδομένα επιτυχούς αντιμετώπισης ασθενειών των φυτών. Το εύρος επιτυχούς εφαρμογής της επίκτητης διασυστηματικής αντοχής περιλαμβάνει φυτοπαθογόνους μύκητες, βακτήρια και ιούς. Η εκδήλωση της SAR μπορεί να λάβει χώρα και με τη χρήση χημικών ουσιών. Με βάση αυτά τα δεδομένα έγινε προσπάθεια αξιολόγησης τεσσάρων κατιονικών επιφανειοδραστικών παραγόντων του βρωμιούχου αμμωνίου (Α, Β, C και D) για την ικανότητά τους να επάγουν τον αμυντικό μηχανισμό των φυτών τομάτας εναντίον του Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis και οι οποίοι δεν έχουν μελετηθεί μέχρι σήμερα για την ικανότητα τους να επάγουν την επίκτητη διασυστηματική αντοχή στα φυτά. Η αξιολόγηση των επιφανειοδραστικών παραγόντων πραγματοποιήθηκε με πειράματα παθογένειας στο σύστημα αλληλεπίδρασης ξενιστή- παθογόνου τομάτα-Cmm. Η εφαρμογή των 4 επιφανειοδραστικών ουσιών έγινε σε διαφορετικές συγκεντρώσεις, προκειμένου να διαπιστωθεί ποια συγκέντρωση για κάθε παράγοντα υπερτερεί έναντι των άλλων στον περιορισμό των συμπτωμάτων της ασθένειας. Διαπιστώθηκε ότι η επέμβαση με τον παράγοντα Α έδωσε τα καλύτερα αποτελέσματα σε σχέση με τους άλλους 3 παράγοντες, ενώ η συγκέντρωση των 10 mM, ήταν πιο αποτελεσματική σε σύγκριση με τις συγκεντρώσεις των 50mM και 1mM καθώς και με τα φυτά μάρτυρες, περιορίζοντας στατιστικά σημαντικά τα επίπεδα της ασθένειας κατά 22,5%. Η επέμβαση με τον παράγοντα Β στη συγκέντρωση 10mM, ήταν πιο αποτελεσματική σε σύγκριση με τις συγκεντρώσεις των 50mM και 1mM καθώς και με τα φυτά μάρτυρες στην αντιμετώπιση της ασθένειας σε ποσοστό 11,7%. Επιπλέον η εφαρμογή του παράγοντα C στα φυτά μείωσε τα συμπτώματα της ασθένειας κατά 11,8% στη συγκέντρωση των 50 mM η οποία δεν διέφερε όμως στατιστικά σημαντικά από τη C10 επέμβαση. Αντιστοίχως, η επέμβαση με τον παράγοντα D στη συγκέντρωση 10mM, ήταν πιο αποτελεσματική σε σύγκριση με τις συγκεντρώσεις των 50mM και 1mM καθώς και με τους μάρτυρες μειώνοντας τα επίπεδα της ασθένειας σε ποσοστό 21,4%. Επιπλέον, για τους παράγοντες Α και Β έγινε προσπάθεια αξιολόγησής τους σε μοριακό επίπεδο μέσω ανίχνευσης γονιδίων άμυνας (χιτινάσες, PR-1 και PR-2 γονίδια). Η εφαρμογή τους έγινε σε φυτά τομάτας στη συγκέντρωση των 10 mM για καθέναν από τους δύο παράγοντες, όπου από τα πειράματα παθογένειας που προηγήθηκαν, διαπιστώθηκε ότι ήταν οι πιο αποτελεσματικές για την αντιμετώπιση της ασθένειας. Η έκφραση των χιτινασών ανιχνεύτηκε στα φυτά που είχαν δεχθεί τον παράγοντα Α. Για το PR-2 γονίδιο παρατηρείται μια μεταγραφή του γονιδίου στις 12 ώρες μετα την εφαρμογή των παραγόντων, ενώ η έκφραση αυτή εντοπίζεται και στις 36 ώρες. Για το PR-1 γονίδιο παρατηρείται η πιο σαφής έκφραση στις 36 ώρες από την εφαρμογή των ουσιών στα φυτά. Η επαγωγή του γονιδίου αυτού συνδέεται με τη σύνθεση της αντίστοιχης πρωτεΐνης, ώστε η έκφρασή του είναι πιθανή ένδειξη επαγωγής των λανθανόντων μηχανισμών αντοχής στα φυτά.

The bacterial canker of tomato, caused by the bacterium Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis (Cmm), is one of the major bacterial wilt in almost all areas where tomato is cultivated. The control of the disease is based on prevention, particularly by reducing and destroying the pathogen in seed, crop rotation and the application of soil solarization. The Systemic Acquired Resistance (SAR), could be another way to deal with the pathogenic bacterium Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis, since there are research data of successful treatment against other diseases. The range of successful application of acquired systemic resistance includes plant pathogenic fungi, bacteria and viruses. The triggering of SAR can take place with the use of chemicals substances. Based on these data, was attempted the evaluation of four cationic surfactants of ammonium bromide (factor A, B, C and D), for their ability to induce the defense mechanisms of tomato plants against Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis and which have not been studied so far for their ability to induce systemic acquired resistance in plants. The cationic surfactants were evaluated through pathogenicity experiments in the system host-pathogen interaction tomatoCmm. The application of 4 surfactant substances took place at different concentrations

in

order to determine what concentration of each factor outweighs the others in reducing the symptoms of the disease. It was found that the application with factor A gave better results than the other 3 factors, while the concentration of 10 mM, was more effective than the concentrations of 50mM and 1mM, and the control plants significantly reducing levels disease in 22.5%. The application of the factor B at concentration 10mM, was more effective than the concentrations of 50mM and 1mM and control of plants in the treatment of the disease at a rate of 11.7%. Moreover, the application of C factor in plants reduced the symptoms up to 11.8% in the concentration of 50 mM, which did not differ significantly with the C10 application. Similarly, the application of the D factor in concentration 10mM, was more effective than the concentrations of 50mM and 1mM, as well as at control plants by reducing the levels of disease at a rate of 21.4%. Furthermore, for the factors A and B was attempted molecular evaluation, by detection of defense genes (chitinases, PR-1 and PR-2 genes). The application was made on tomato plants in the concentration of 10 mM for each of the two factors, since the pathogenicity tests seemed to take the best results. The expression of chitinases genes detected in plants treated with factor A. For PR-2 gene, is observed transcription in 12 hours after application of factors and this expression is detected in 36 hours as well. For the PR-1 gene, there is expression at 36 hours after application of substances in plants. The up-regulation of this gene is associated with the composition of the corresponding protein, so that is a possible indication of induction of plant-defense mechanisms.