BAKTERIE PATOGENICZNE DLA CEBULI JAKO POTENCJALNE ZAGROŻENIE DLA INNYCH GATUNKÓW WARZYW

Zeszyty Nukowe Instytutu Ogrodnictw 2014, 22: 63-71 BAKTERIE PATOGENICZNE DLA CEBULI JAKO POTENCJALNE ZAGROŻENIE DLA INNYCH GATUNKÓW WARZYW ONION PATHOGENIC BACTERIA AS A POTENTIAL RISK FOR OTHER VEGETABLES Bet Kowlsk, Urszul Smolińsk Instytut Ogrodnictw Konstytucji 3 Mj 1/3, 96-100 Skierniewice Bet.Kowlsk@inhort.pl Astrct The pthogenicity nd virulence of Burkholderi gldioli, Enterocter cloce, Pseudomons mrginlis nd Pseudomons viridiflv strins, otined from disesed onion uls, were evluted towrds crrot, Chinese cge nd culiflower. The study ws conducted under the lortory conditions. The most pthogenic cteri ws gldioli which cused disese symptoms on ll studied species of vegetles. E. cloce isoltes expressed ggressiveness only to Chinese cge. The most susceptile plnt to ll pthogens tested ws Chinese cge. Key words: soft rot, cteri, pthogenicity, crrot, Chinese cge, culiflower WSTĘP Choroy kteryjne wrzyw stnowią w Polsce rdzo powżny prolem. Szczególnie nieezpieczną choroą jest miękk zgnilizn, któr występuje n wrzywch w polu, tkże podczs trnsportu i przechowywni. Gtunki kterii, które wywołują miękką zgniliznę to głównie Pectocterium crotovorum susp. crotovorum, Pseudomons mrginlis, Pseudomons viridiflv i Burkholderi gldioli (Agrios 2005; Schwrtz i Mohn 2008). Prwie wszystkie wrzyw są nrżone n miękką zgniliznę, któr może rozwijć się rdzo szyko w przechowlni lu w orocie towrowym. Choro t zncznie zmniejsz ilość i oniż jkość wrzyw przeznczonych n sprzedż. Początkowe ojwy miękkiej zgnilizny to młe plmki wyglądjące jk nsiąknięte wodą, które gwłtownie powiększją się i występują z-

Kowlsk, U. Smolińsk równo n powierzchni, jk i w głęi penetrownej tknki. Tknk w oręie porżonego frgmentu przyier rwę kremową, jest śluzowt i przeksztłc się w lekko zirnistą msę. Powierzchni porżonych orgnów może pozostć nieuszkodzon, podczs gdy wewnętrzne tknki zmieniją się w mętną, półpłynną ppkę. Z czsem cły orgn może ulec przeksztłceniu w miękką, wodnistą, zgniłą msę. Z gnijących tknek wydziel się odrżjący odór. Często jest on wynikiem rozkłdu tknki przez wtórnie wnikjące kterie sprotroficzne. Z rozwój tej choroy odpowiedzilne są m.in. enzymy pektolityczne, które odgrywją znczącą rolę w ptogenezie. Enzymy te rozkłdją łńcuch pektynowy n krótsze elementy, ż do struktur zwierjących kilk lu tylko jedną cząsteczkę kwsu glkturonowego. Aktywność enzymów prowdzi do rozkłdu lszki środkowej komórek roślinnych i powoduje mcercję i dezintegrcję tknek, czemu towrzyszy plzmoliz i zmiernie komórek (Toth i in. 2003). Pojwinie się nowych ptogenów lu nowych choró wywoływnych przez ptogeny innych gospodrzy roślinnych stje się zjwiskiem corz rdziej powszechnym. W Polsce i n świecie w osttnich ltch ukzuje się corz więcej prc dotyczących nowych ptogenów, wywołujących choroy roślin (Schollenerger i in. 2008). Schollenerger i Zmorski (2008) zoserwowli w Polsce choroę eustomy wywoływną przez Burkholderi gldioli. Stoynov i in. (2013) w ltch 2006-2011 stwierdzili po rz pierwszy choroę ceul śnieżycy iłej, którą powodowły kterie Burkholderi gldioli i Pseudomons mrginlis. Autorki prezentownej prcy we wcześniejszych dnich zdignozowły choroy ceuli (Allium cep L.), których czynnikmi sprwczymi yły kterie niewystępujące jko ptogeny tego wrzyw w Polsce (Kowlsk 2010; Kowlsk i in. 2015). Wskutek glolizcji i intensywnej wyminy hndlowej, ptogeny rozprzestrzeniją się rdzo szyko. W świetle przedstwionej sytucji nie możn wykluczyć, że ptogeny kteryjne, intensywnie porżjące ceulę w osttnich ltch, mogą stnowić zgrożenie dl innych gtunków roślin. Ztem celem niniejszej prcy yło sprwdzenie w wrunkch lortoryjnych czy zidentyfikowne we wcześniejszych dnich kterie chorootwórcze dl ceuli mogą wywoływć zminy choroowe tkże n innych gtunkch wrzyw. 64

Bkterie ptogeniczne dl ceuli MATERIAŁ I METODY W dnich wykorzystno ptogeniczne dl ceuli izolty kteryjne zdeponowne w Prcowni Mikroiologii Instytutu Ogrodnictw w Skierniewicch trzy izolty Burkholderi gldioli: Bg 259, Bg 285, Bg 435; trzy izolty Enterocter cloce: Ec 166, Ec 160, Ec 153; dwnście izoltów Pseudomons mrginlis: Pm 17, Pm 19, Pm 34, Pm 47, Pm 106, Pm 120, Pm 179, Pm 185, Pm 439, Pm 483, Pm 503, Pm 513; sześć izoltów Pseudomons viridiflv: Pv 52, Pv 114, Pv 161, Pv 172, Pv 486, Pv 508. Dodtkowo wykorzystno tkże trzy izolty uzyskne z Bnku Mikroorgnizmów w Belgii: Burkholderi cepci LMG 6962, Burkholderi gldioli pv. lliicol LMG 6979 i Pectocterium crotovorum susp. crotovorum NCPPB 1747. Wszystkie dne izolty pochodziły z ceul z ojwmi choroowymi. Potwierdzono ich ptogeniczność według postultów Koch orz przeprowdzono identyfikcję z pomocą testów iochemicznych i molekulrnych (Kowlsk 2010; Kowlsk i in. 2015). W prezentownych dnich wykonno testy ptogeniczności w wrunkch lortoryjnych, sprwdzjąc zdolność dnych izoltów do mcercji orgnów wyrnych wrzyw. Testy przeprowdzono wykorzystując róże klfior ( Fremont F1 ) i liście kpusty pekińskiej ( Bilko F1 ) z nstępującymi izoltmi gldioli i E. cloce orz korzenie mrchwi ( Nerec F1 ) z izoltmi gldioli, E. cloce, P. mrginlis, P. viridiflv, tkże ze szczepmi referencyjnymi wymienionymi powyżej. Doświdczeni zostły przeprowdzone w wrunkch lortoryjnych zgodnie z metodyką testu ptogeniczności oprcowną we wcześniejszych dnich (Kowlsk 2010). Korzenie mrchwi zostły orne i pokrojone w plstry. Liście kpusty pekińskiej zostły pokrojone n frgmenty 4 4 cm. Kwit klfior zostł podzielony n młe róże. Frgmenty te zostły przemyte w ieżącej wodzie, sterylizowne powierzchniowo w 70% etnolu przez 30 sekund i w 0,5% NOCl przez 5 min, nstępnie przepłukne dwukrotnie w sterylnej wodzie destylownej. Frgmenty orgnów wrzyw sześć plstrów mrchwi, sześć frgmentów róż klfior, trzy frgmenty liści kpusty pekińskiej zostły umieszczone w szlkch Petriego o średnicy 180 mm, które wcześniej zostły wyłożone zwilżoną, sterylną iułą filtrcyjną. N kżdy frgment nniesiono 20 µl zwiesiny kteryjnej o gęstości 1,0-2,5 10 8 jtk ml -1. Liście kpusty pekińskiej przed inokulcją kterimi uszkodzono z pomocą igły lortoryjnej. Dl kżdej kterii przygotowno po trzy szlki 65

Kowlsk, U. Smolińsk z dnym gtunkiem wrzyw (powtórzeni). Komincję kontrolną stnowiły wrzyw nie inokulowne kterimi. Szlki Petriego inkuowno w 28 ºC przez 4 dni. Nstępnie ocenino zminy choroowe n frgmentch wrzyw. W przypdku klfior i mrchwi stopień porżeni tknek określno jko procent porżonej powierzchni, ntomist w przypdku kpusty pekińskiej mierzono średnicę plmy z ojwmi choroowymi. Kżde doświdczenie zostło przeprowdzone trzy rzy. Uzyskne wyniki oprcowno metodą nlizy wrincji. Do oceny istotności różnic między średnimi użyto testu Newmn-Keuls (p = 0,05). WYNIKI I DYSKUSJA Bkteri gldioli okzł się njrdziej wirulentn spośród dnych gtunków. Wszystkie izolty tego gtunku wykzły ptogeniczność w stosunku do korzeni mrchwi, róż klfior i liści kpusty pekińskiej. Izolty Bg 259, Bg 285 i Bg 435 wywoływły miękką zgniliznę, której zminy choroowe osiągnęły odpowiednio 55, 100 i 89% powierzchni róż klfior (rys. 1), około 50-60% powierzchni krążków mrchwi (rys. 2) orz 6,9; 7,6 i 5,9 mm średnicy plm choroowych n liścich kpusty pekińskiej (rys. 3). Izolty referencyjne cepci LMG 6962 i gldioli pv. lliicol LMG 6979 n krążkch mrchwi wywoływły ojwy choroowe sięgjące nieml 100% ich powierzchni (rys. 4). Stopień porżeni; The degree of infesttion (%) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 d c kontrol control gldioli 259 gldioli 285 gldioli 435 E. cloce 166 d d d E. cloce 160 E. cloce 153 Średnie oznczone tymi smymi litermi nie różnią się istotnie przy p = 0,05 Mens followed y the sme letter re not significntly different t p = 0.05 Rys. 1. Stopień porżeni róż klfior przez izolty gldioli i E. cloce Fig. 1. The degree of infesttion of culiflower curds y cteril isoltes of gldioli nd E. cloce 66

Średnic ojwów choroowych; The dimeter of infesttion (mm) Stopień porżeni; The degree of infesttion (%) Bkterie ptogeniczne dl ceuli 70 60 50 40 30 20 10 0 kontrol control gldioli 259 gldioli 285 gldioli 435 E. cloce 166 E. cloce 160 E. cloce 153 Ojśnieni: ptrz rys. 1 Explntions: see Fig. 1 Rys. 2. Stopień porżeni krążków mrchwi przez gldioli i E. cloce Fig. 2. The degree of infesttion of crrot roots y cteril strins of gldioli nd E. cloce 8 7 6 5 4 c 3 2 1 c c 0 kontrol control gldioli 259 gldioli 285 gldioli 435 E. cloce 166 E. cloce 160 E. cloce 153 Ojśnieni: ptrz rys. 1; Explntions: see Fig. 1 Rys. 3. Średnic ojwów choroowych wywołnych przez gldioli i E. cloce n frgmentch liści kpusty pekińskiej Fig. 3. The dimeter of infesttion of Chinese cge leves y cteril strins of gldioli nd E. cloce 67

control; kontrol P. mrg. 17 P. mrg. 19 P. mrg. 34 P. mrg. 47 P. mrg. 106 P. mrg. 120 P. mrg. 179 P. mrg. 185 P. mrg. 439 P. mrg. 483 P. mrg. 503 P. mrg. 513 P. viridifl. 52 P. viridifl 114 P. viridifl. 161 P. viridifl. 172 P. viridifl. 486 P. viridifl. 508 cepci gldioli P. crot. Stopień porżeni; The degree of infesttion (%) Kowlsk, U. Smolińsk 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Ojśnieni: ptrz rys. 1; Explntions: see Fig. 1 Rys. 4. Stopień porżeni krążków mrchwi przez kteryjne izolty P. mrginlis, P. viridiflv, cepci LMG 6962, gldioli pv. lliicol LMG 6979, P. crotovorum susp. crotovorum NCPPB 1747 Fig. 4. The degree of infesttion of crrot roots y cteril isoltes P. mrginlis, P. viridiflv, cepci LMG 6962, gldioli pv. lliicol LMG 6979, P. crotovorum susp. crotovorum NCPPB 1747 W literturze znjduje się wiele doniesień n temt infekcji różnych gtunków roślin przez gldioli. N przykłd izolowno tę kterię z roślin Gldiolus sp., Iris sp., Eustom grndiflorum (Coenye i Vndmme 2003; Stoynov i in. 2007), roślin z rodziny Orchidcee (Keith i in. 2005), śnieżycy leśnej (Stoynov i in. 2013), szfrnu (Fiori i in. 2011), kukurydzy (Gijon-Hernndez i in. 2011) i ryżu (Nndkumr i in. 2009). Jednocześnie określono, że kteri t powoduje miękką zgniliznę tych gtunków roślin. gldioli występuje tkże w wrunkch nturlnych w wodzie, gleie i ryzosferze, ztem uwżn jest z oportunistyczny ptogen. Brk jest dnych n temt wywoływni przez tę kterię choró n mrchwi, klfiorze i kpuście pekińskiej. N podstwie uzysknych wyników możn zkłdć, że kteri gldioli może stnowić potencjlne zgrożenie dl korzeni mrchwi, róż klfior i kpusty pekińskiej. Nleży jednk pmiętć, że pojwienie się choroy w wrunkch polowych jest konsekwencją szeregu czynników iotycznych (relcj roślin ptogen) i iotycznych (np. tempertur, wilgotność). 68

Bkterie ptogeniczne dl ceuli Bdne trzy izolty E. cloce różniły się między soą ptogenicznością i wirulencją w stosunku do kpusty pekińskiej. Izolty Ec 166 i Ec 160 wywoływły njrdziej rozległe zminy, plmy choroowe osiągły odpowiednio średnicę 5,1 i 3,0 cm. Ntomist izolt Ec 153 nie wywoływł zmin choroowych n liścich kpusty pekińskiej (rys. 3). Szczepy kteryjne tego smego gtunku mogą różnić się stopniem wirulencji w stosunku do tkownych gtunków roślin. Jest to zjwisko dorze udokumentowne w literturze (Thomidis i in. 2005; Kowlsk 2010; Mikiciński i in. 2010; Elnn i in. 2014). Zjwisko to tkże wystąpiło w dnich prowdzonych z izoltmi E. cloce. W nturze E. cloce występuje w gleie, w wodzie, n nsionch roślin. W sprzyjjących wrunkch powoduje zgniliznę ceuli (ng. enterocter ul decy) (Schroeder i in. 2009; Kowlsk 2010). Zsięg choroy nie jest duży, le z roku n rok wzrst licz miejscowości, w których kteri t jest wykrywn jko ptogen ceuli. Są doniesieni, że ptogen ten, oprócz ceuli, porż tkże ppję (Nishijim i in. 1987) i imir (Nishijim i in. 2004). W literturze rk jest informcji n temt ptogeniczności kterii E. cloce w stosunku do kpusty pekińskiej, jednk wyniki dń wskzują, że kteri może stnowić zgrożenie dl kpusty pekińskiej. Bdne izolty P. viridiflv nd P. mrginlis nie wywoływły istotnych zmin choroowych n korzenich mrchwi. Jedynie pięć izoltów P. mrginlis powodowło zminy choroowe n frgmentch korzeni osiągjące około 18-20% powierzchni, jednkże różnice nie yły istotne sttystycznie (rys. 4). Bkterie Pseudomons szczególnie P. viridiflv i P. mrginlis są powszechnie znne jko ptogeny wywołujące miękką zgniliznę różnych gtunków roślin. W literturze świtowej są tkże doniesieni n temt zmin choroowych wywoływnych przez te kterie n korzenich mrchwi, szczególnie podczs przechowywni (Godfrey i Mrshll 2002; Khl i in. 2012). Podsumowując, uzyskne wyniki świdczą o zdolnościch chorootwórczych dnych izoltów kterii w stosunku do mrchwi, kpusty pekińskiej i klfior, nleży jednk podkreślić, że fkt ten nie upowżni do stwierdzeni, że ptogeny te wywołją zminy choroowe w wrunkch polowych. WNIOSKI 1. Izolty gldioli Bg 259, Bg 285 i Bg 435 wyosonione z porżonych ceul wywoływły zminy choroowe w postci gnilnych plm n różch klfior Fremont F1, korzenich mrchwi Nerec F1 i liścich kpusty pekińskiej Bilko F1. 69

Kowlsk, U. Smolińsk 2. Izolty E. cloce Ec 166 i Ec 160 powodujące miękką zgniliznę ceuli wywoływły gnilne zminy n liścich kpusty pekińskiej Bilko F1. 3. Stopień porżeni krążków mrchwi przez izolty P. mrginlis i P. viridiflv nie różnił się istotnie od kontroli, ztem możn przypuszczć, że izolty te nie stnowią zgrożeni dl mrchwi Nerec F1. Litertur Agrios G.N. 2005. Plnt Pthology. Elsevier Acdemic Press, s. 656-662. Coenye T., Vndmme P. 2003. Diversity nd significnce of Burkholderi species occupying diverse ecologicl niches. Environmentl Microiology 5(9): 719-729. DOI: 10.1046/j.1462-2920.2003.00471.x. Elnn K., Elnggr S., Bkeer A. 2014. Chrcteriztion of Bcillus ltitudinis s new custive gent of cteril soft rot. Journl of Phytopthology 162(11-12): 712-722. DOI: 10.1111/jph.12250. Fiori M., Ligios V., Schiffino A. 2011. Identifiction nd chrcteriztion of Burkholderi isoltes otined from cteril rot of sffron (Crocus stivus L.) grown in Itly. Phytopthologi Mediterrne 50(3): 450-461. Gijon-Hernndez A., Teliz-Ortiz D., Meji-Snchez D., De L Torre-Almrz R., Crdens-Sorino E., De Leon C., Mor-Aguiler A. 2011. Lef stripe nd stem rot cused y Burkholderi gldioli, new mize disese in Mexico. Journl of Phytopthology 159(5): 377-381. DOI: 10.1111/j.1439-0434.2010.01776.x. Godfrey S.A.C., Mrshll J.W. 2002. Identifiction of cold-tolernt Pseudomons viridiflv nd P. mrginlis cusing severe crrot posthrvest cteril soft rot during refrigerted export from New Zelnd. Plnt Pthology 51(2): 155-162. DOI: 10.1046/j.1365-3059.2002.00679.x. Khl M., Blsco L., Joutsjoki V. 2012. Moleculr chrcteriztion of spoilge cteri s mens to oserve the microiologicl qulity of crrot. Journl of Food Protection 75(3): 523-531. DOI: 10.4315/0362-028X.JFP-11-185. Keith L.M., Sewke K.T., Zee F.T. 2005. Isoltion nd chrcteriztion of Burkholderi gldioli from orchids in Hwii. Plnt Disese 89(12): 1273-1278. DOI: 10.1094/PD-89-1273. Kowlsk 2010. Chrkterystyk kterii ptogenicznych występujących n ceuli (Allium cep L.) i metody ich zwlczni. Prc doktorsk, Skierniewice, s. 129. Kowlsk, Smolińsk U., Oskier M. 2015. Burkholderi gldioli ssocited with soft rot of onion uls in Polnd. Journl of Plnt Pthology (w druku) DOI: 10.4454/JPP.V97I1.007. 70

Bkterie ptogeniczne dl ceuli Mikiciński A., Soiczewski P., Sulikowsk M., Pułwsk J., Treder J. 2010. Pectolytic cteri ssocited with soft rot of cll lily (Zntedeschi spp.) tuers. Journl of Phytopthology 158(4): 201-209. DOI: 10.1111/j.1439-0434.2009.01597.x. Nndkumr R., Shhjhn A.K.M., Yun X.L., Dickstein E.R., Groth D.E., Clrk C.A. i in. 2009. Burkholderi glume nd gldioli cuse cteril pnicle light in rice in the Southern United Sttes. Plnt Disese 93(9): 896-905. DOI: 10.1094/PDIS-93-9-0896. Nishijim K.A., Couey H.M., Alvrez A.M. 1987. Internl yellowing, cteril disese of ppy fruits cused y Enterocter cloce. Plnt Disese 71: 1029-1034. DOI: 10.1094/PD-71-1029. Nishijim K.A., Alvrez A.M., Hepperly P.R., Shintku M.H., Keith L.M., Sto D.M. i in. 2004. Assocition of Enterocter cloce with rhizome rot of edile ginger in Hwii. Plnt Disese 88(12): 1318-1327. DOI: 10.1094/PDIS.2004.88.12.1318. Schollenerger M., Zmorski C. 2008. Now choro kteryjn eustomy. Progress in Plnt Protection/Postępy w Ochronie Roślin 48(2): 520-523. Schollenerger M., Zmorski C., Czyż J., Mieleck M. 2008. Znne ptogeny kteryjne n mniej znnych gospodrzch. Zeszyty Prolemowe Postępów Nuk Rolniczych 529: 183-189. Schroeder K., du Toit L.J., Schwrtz H.F. 2009. First report of Enterocter cloce cusing onion ul rot in the Columi Bsin of Wshington Stte. Plnt Disese 93(3): 323. DOI: 10.1094/PDIS-93-3-0323A. Schwrtz H.F., Mohn S.K. 2008. Compendium of onion nd grlic diseses nd pests. APS Press, s. 127. Stoynov M., Georgiev L., Monchev P., Bogtzevsk N. 2013. Burkholderi gldioli nd Pseudomons mrginlis pthogens of Leucojum estivum. Biotechnology & Biotechnologicl Equipment 27(5): 4069-4073. DOI: 10.5504/BBEQ.2012.0139. Stoynov M., Pvlin I., Monchev P., Bogtzevsk N. 2007. Biodiversity nd incidence of Burkholderi species. Biotechnology & Biotechnologicl Equipment 21(3): 306-310. DOI: 10.1080/13102818.2007.10817465. Thomidis T., Tsipouridis C., Exdktylou E., Drogoudi P. 2005. Comprison of three lortory methods to evlute the pthogenicity nd virulence of ten Pseudomons syringe pv. syringe strins on pple, per, cherry nd pech trees. Phytoprsitic 33(2): 137-140. DOI: 10.1007/BF03029971. Toth I.K., Bell K.S., Holev M.C., Birch P.R.J. 2003. Soft rot erwinie: from genes to genomes. Moleculr Plnt Pthology 4(1): 17-30. DOI: 10.1046/j.1364-3703.2003.00149.x. 71