Pathosystem - Pathosystem - Wikipedia

Bir patoloji sistemi bir alt sistemidir ekosistem ve parazitlik fenomeni ile tanımlanır. Bitki patolojisi, konakçı türün bir bitki olduğu bir sistemdir. parazit bireyin yaşam süresinin önemli bir bölümünü tek bir ev sahibi bireyde yaşayarak ve ondan besin alarak geçirdiği herhangi bir türdür. Parazit bu nedenle bir böcek, akar, nematod, parazitik Angiosperm, mantar, bakteri, mikoplazma, virüs veya viroid. Bununla birlikte, bitki popülasyonlarını otlatan memeli ve kuş otçulları gibi diğer tüketiciler, normalde bitki patolojisinin kavramsal sınırlarının dışında kabul edilir.[1]

Bir konak, bir parazite karşı direnç özelliğine sahiptir. Ve bir parazit, bir konukçu üzerinde parazitik yetenek özelliğine sahiptir. Parazitlik, bu iki özelliğin etkileşimidir. Pathosystem kavramının temel özelliği, parazitizmle ilgili olması ve ne konakçı ne de parazitin kendi başına incelenmesi ile ilgilenmemesidir. Pathosystem kavramının bir diğer özelliği de parazitizmin popülasyonlar açısından, sistemin üst düzeylerinde ve ekolojik yönleriyle çalışılmış olmasıdır. Pato sistem kavramı da multidisiplinerdir. Gibi çeşitli mahsul bilimi disiplinlerini bir araya getirir. entomoloji nematoloji bitki patolojisi, ve bitki ıslahı. Aynı zamanda vahşi popülasyonlar ve tarım, bahçecilik ve orman mahsulleri ile tropikal, subtropikal ve hem geçimlik hem de ticari tarım için de geçerlidir.

Vahşi bir bitki patolojisinde, hem konakçı hem de parazit popülasyonları genetik çeşitlilik ve genetik esneklik. Tersine, bir mahsul ev sahibi popülasyonu normal olarak genetik tekdüzelik ve genetik esneklik sergiler (yani, klonlar, saf çizgiler, hibrit çeşitler) ve parazit popülasyonu, karşılaştırılabilir bir tekdüzelik varsayar. Bu ayrım, vahşi bir patolojinin yanıt verebileceği anlamına gelir. seçim basınçları ama bir mahsul pato sistemi bunu yapmaz. Bu aynı zamanda, bir kilitleme sisteminin (aşağıya bakınız) yabani bitki patolojisinde çalışabileceği, ancak mahsul patolojisinde çalışamayacağı anlamına gelir.

Pathosystem dengesi parazitin konağın hayatta kalmasını tehlikeye atmadığı anlamına gelir; ve konakçıdaki direncin parazitin hayatta kalmasını tehlikeye atmaması. Bu, vahşi bitki patolojilerinin sistemler olarak evrimsel olarak hayatta kalmasından aşikardır. jeolojik zaman.[2]

Gen-gen ilişkisi[3] yaklaşık bir botanik eşdeğeridir antijenler ve antikorlar memelilerde. Konaktaki her bir direnç geni için karşılık gelen veya eşleşen bir gen vardır. gen parazitte. Parazitin genleri konağın genleriyle eşleştiğinde, direnç çalışmaz.

Bitkilerde parazitlere karşı iki tür direnç vardır:

  • Dikey direnç[4] gen-için-gen ilişkisini içerir. Bu tür bir direnç, genetik olarak tekli genler tarafından kontrol edilir, ancak bu tür birkaç gen, tek bir konakçı veya parazit bireyde mevcut olabilir. Dikey direnç geçici dirençtir çünkü parazitin bazı suşlarına karşı çalışır, ancak diğerlerine karşı değildir,[4] bir eşleşmenin olup olmamasına bağlı olarak. İçinde tarım dikey direnç, soyağacı yetiştirmeyi gerektirir ve geri geçiş. Yirminci yüzyılda tercih edilen direniş olmuştur.
  • Yatay direnç[4] gen-gen ilişkisi içermez. Dikey direnç eşleştikten sonra her zaman kalan dirençtir. Genetik olarak kontrol edilir poligenler ve birçok antik klonun ifade ettiği gibi dayanıklı bir dirençtir. Tarımda kullanımı, popülasyon ıslahı ve tekrarlayan kitle seçimi gerektirir.

Enfeksiyon bir parazit bireyin, bir konukçu bireyle parazitlik amacıyla yaptığı temastır. İki tür enfeksiyon vardır:

  • Allo-enfeksiyon[5] parazitin ev sahibinden uzaklaştığı ve bu konukçuya gitmesi gerektiği anlamına gelir. Herhangi bir konakçının ilk enfeksiyonu bir allo-enfeksiyon olmalıdır. Dikey direnç, yalnızca allo-enfeksiyonu kontrol edebilir. Normalde bunu enfeksiyonlarla eşleşen allo enfeksiyonlarının oranını azaltan bir kilitleme sistemi (aşağıya bakınız) ile yapar.
  • Otomatik enfeksiyon[5] parazitin bulaştığı konakta veya konakta kaynaklandığı anlamına gelir. Otomatik enfeksiyon ve eşleşen bir allo-enfeksiyonun tüm sonuçları, yalnızca yatay direnç. Bunun nedeni, parazit bireyin aseksüel olarak çoğalmasıdır. klon (veya cinsel olarak çoğalır ve hızla ulaşır. homojenlik Eşleşen bireyler) ve oto-enfeksiyon böylece enfeksiyonla eşleşir.

Bir epidemi ev sahibi popülasyon pahasına yapılan bir parazit popülasyonunun büyümesidir. İki tür salgın vardır:

  • Sürekli salgınlar[1] asalaklıkta kırılma yok; gen-için-gen ilişkileri yoktur; içerirler yaprak dökmeyen ağaçlar ve bazıları çok yıllık otlar.
  • Süreksiz salgınlar[1] Ilıman bir kış veya tropikal gibi olumsuz bir mevsimde konakçı dokusunun olmaması nedeniyle parazitlikte düzenli aralıklar vardır. kuru mevsim; bazı parazitlerine karşı genellikle gen-gen ilişkisi vardır; yıllık bitkileri, bazı çok yıllık bitkileri ve yaprak ve meyvelerini içerirler. yaprak döken ağaçlar ve çalılar.

Gene gen ilişkisi - n / 2 modeli

N / 2 modeli ("ikiden fazla" veya "yarım en" olarak telaffuz edilir), bir yabani bitki patolojisinde gen-için-gen ilişkisinin işleyiş modunu önerir.[6] Görünüşe göre, her konakçı ve parazit bireyin gen-gen ilişkisindeki genlerin yarısına sahip olduğu bir kilitleme sistemi olarak işlev görür (yani, n / 2 genler, burada n, bu ilişkideki gen çiftlerinin toplam sayısıdır) . Konaktaki her gen, mekanik bir kilitteki bir tambura eşdeğerdir ve parazitteki her gen, mekanik bir anahtardaki çentiğe eşdeğerdir. Her n / 2 gen kombinasyonunun, hem konakçı hem de parazit popülasyonlarında eşit bir sıklıkta ve rastgele bir dağılımla gerçekleşmesi koşuluyla, eşleşen allo enfeksiyonlarının sıklığı minimuma indirilecektir. Örneğin, altı çift genle, her konakçı ve parazit bireyin üç geni olacak ve yirmi farklı kilit ve anahtar olacaktır; On iki gen sistemiyle, 924 altı genli kilit ve anahtar olacaktır. Her kilit ve anahtarın eşit frekansı ve rastgele dağılımı verildiğinde, eşleşen allo-enfeksiyon sıklığı sırasıyla 1/20 ve 1/924 olacaktır. Bu rakamlar, iki terimli açılım ile gösterilen Pascal üçgeni.[7][6]

Bu kilitleme sistemi, konakçı popülasyonun genetik tekdüzeliğe sahip olduğu bir mahsul patolojisinde çalışamaz. Bir mahsul patolojisi genellikle şehirdeki her kapının aynı kilide sahip olması ve her ev sahibinin her kilide uyan aynı anahtara sahip olması ile eşdeğerdir. Bir kilitleme sistemi, tekdüzelik yüzünden mahvolur ve bu, genetik olarak tek tip mahsullerimizi dikey dirençle korurken elde ettiğimiz şeydir. Ayrıca dikey direncin neden tarımda geçici direniş olduğunu da açıklıyor. Bu tür bir hata, alt optimizasyon olarak adlandırılır ve çok düşük bir sistem seviyesinde çalışmaktan kaynaklanır. Kilitleme sistemi, yalnızca patolojik sistemin sistem düzeyinde gözlemlenebilen, ortaya çıkan bir özelliktir. Karşılaştırılabilir biyolojik ortaya çıkışlar, balık ve akın kuşlar popülasyonun altındaki herhangi bir sistem seviyesinde gözlenemeyen. N / 2 modeli, patolojik sistem kavramından ortaya çıkan en önemli hipotezdir.[2] Gen-için-gen ilişkisinin temelde işlemesi gerektiği de tartışılabilir. heterojenlik vahşi patolojide çünkü 'büyük bir kararsızlık'patlama ve çöküş '[4] modern bitki yetiştiriciliğinin evrimsel bir hayatta kalma değeri olmayacaktı.[2]

Gen-gen ilişkisi yalnızca süreksiz bir pato sistemde gelişebilir.[1] Bunun nedeni, bir kilitleme sistemi olarak işlev görmesidir. Eşleşen bir allo-enfeksiyon, kilidin açılmasına eşdeğerdir. Sezonun sonunda tüm eşleşen (yani kilidi açılmış) konakçı dokular kaybolur. Yeni bir büyüme mevsiminin başlamasıyla birlikte, tüm süreksiz konakçı doku (örneğin, yaprak döken bir ağacın yeni yaprakları, yeni filizlenen yıllık fidan veya çok yıllık bir bitkinin yeni ortaya çıkan dokusu) eşsizdir ve her konakçı birey, işleyen dikey bir dirence sahiptir. Bu, yeniden kilitlemeye eşdeğerdir. Bu eşleşme ve eşleşmeme (veya kilit açma ve yeniden kilitleme) değişimi, herhangi bir kilitleme sisteminin temel bir özelliğidir ve yalnızca süreksiz bir patolojik sistemde mümkündür. Tersine, sürekli bir patolojide, bireyin hayatının geri kalanı boyunca parazitlenmesi için, her konakçı bireyde sadece bir eşleşen allo-enfeksiyon gerekir; bu, bazı yaprak dökmeyen ağaçlarda yüzyıllarca sürebilir. Gen-gen ilişkisi böyle bir hastalık sisteminde işe yaramaz ve sonuç olarak evrim geçirmeyecektir.

Sürekli bir vahşi pato sistemden türetilen ürünler (ör. aroidler muz, manyok, narenciye, kakao, hindistan cevizi, hurma, zencefil, mango, palmiye yağı, zeytin, papaya, ananas, piretrum, sisal, şeker kamışı, tatlı patates, çay, zerdeçal, vanilya, tatlı patates) için geni yok tersine birkaç hatalı rapora dayanmayan gen ilişkileri.

Yatay direnç

Yatay direnç, eşleşen bir allo-enfeksiyon meydana geldikten sonra her zaman kalan dirençtir.[5] Yatay direncin oluşmadığını varsaymak, mutlak bir duyarlılık varsaymak olacaktır. Böyle bir duyarlılık seviyesi deneysel olarak kanıtlanmamıştır ve teorik olarak imkansızdır. Yatay direnç, poligenik olarak miras alınır ve minimum ve maksimum değerleri arasında herhangi bir seviyede sergilenebilir. Maksimum seviyesi, maksimum epidemiyolojik yeterlilik koşulları altında bir parazitin neredeyse tam kontrolünü sağlamalıdır.[2] Kapsamlı yatay direnç için ıslah, eşzamanlı nicel iyileştirmeler gerektirecek ve nihayetinde belirli bir tarımsal ekosistemde epidemiyolojik yeterliliğe sahip tüm parazitleri kontrol edecektir.[6] (5). Bununla birlikte, epidemiyolojik yeterlilik çok değişken olduğu için, kültivar Bir tarımsal ekosistemle dengede olan bu, başka bir tarımsal ekosistemde muhtemelen dengesizdir, bazı parazitlere karşı çok fazla, diğerlerine çok az direnç gösterir.

İlk önce Vanderplank tarafından tanımlanan parazit girişimi kavramı özellikle önemlidir.[8] ona saha denemelerindeki şifreli hata dedi. Parazit müdahalesi, dikey direncin gösterilmesini etkilemez, ancak yüksek seviyelerde yatay direncin kanıtlarını tamamen yok edebilir.[2] Henüz yeni kabul edilen bu faktör, büyük ölçüde, yirminci yüzyıl boyunca yatay direnişin neredeyse tamamen ihmal edilmesini açıklıyor.

Tek bir dikey dirence sahip tek tip bir konakçı popülasyonun alanı ne kadar büyükse, direnç o kadar tehlikeli olur. Bunun nedeni, eşleşen parazit için artan seçim baskısı ve eşleştirme gerçekleştiğinde artan bir kayıptır. Dikey direncin tekdüzelik alanı ne kadar büyükse, tehlike o kadar büyüktür.[2][4] Tersine, yüksek yatay dirençlere sahip tek tip bir konakçı popülasyonun alanı ne kadar büyükse, yatay direnç o kadar etkili olur. Bunun nedeni, yatay olarak dirençli bir konakçı popülasyonunun alanı arttıkça parazit müdahalesinin azalması ve en azından bir bölgenin tüm mahsulünün tüm çeşitlerinde yüksek düzeyde yatay dirence sahip olmasıdır. Yatay direncin tekdüzelik alanı ne kadar büyükse, güvenlik o kadar büyük olur.[2]

Parazitlerine yatay direnç için mahsul bitkilerinin ıslahında, bitki ıslahı, bitki patolojisi ve mahsul entomolojisi disiplinlerinin tek bir disiplinde birleştirildiği kabul edilmelidir.

Referanslar

  1. ^ a b c d Robinson, Raoul A. (1987) Crop Pathosystems'de Konak Yönetimi. Macmillan, New York, Collier-Macmillan, Londra, 263 s
  2. ^ a b c d e f g Robinson, R.A. (2010) Kendi Kendini Düzenleyen Tarımsal Ekosistemler; Paylaşım Kitapları Yayınlama http://www.sharebookspublishing.com
  3. ^ Flor, H.H. (1942); "Melampsora lini'deki patojenitenin kalıtımı." Phytopath., 32; 653-669.
  4. ^ a b c d e Vanderplank, J.E. (1963); Bitki Hastalıkları; Salgın Hastalıklar ve Kontrol. " Academic Press, New York ve Londra, 349 s.
  5. ^ a b c Robinson, R.A. (1976); "Plant Pathosystems." Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 184 pp.
  6. ^ a b c Robinson, R.A. (1996) Direnişe Dönüş; Pestisit Bağımlılığını Azaltmak İçin Bitki Islahı ”. agAccess, Davis, Kaliforniya, 480 s.
  7. ^ Kişi, C.O. (1959); "Konak parazit sistemlerinde gen için gen ilişkileri." Yapabilmek. J. Bot. 37; 1101-1130.
  8. ^ Vanderplank, J.E. (1968); "Bitkilerde Hastalık Direnci." Academic Press, New York & London, 206 s.