www.kws.com KWS SAAT AG P. O. Box 14 63 37555 Einbeck Tel.: 00 49 /55 61/311-628 Fax: 00 49 /55 61/311-928 E-Mail: j.philipps@kws.de www.kws.com Vi fixar starten
Innehållsförteckning Vad är Rhizomania? Ursprung, historia och spridning av sjukdomen Biologi: virusets livscykel Blad- och rotsymptom Skador och effekter Reducerad skörd och kvalitet Förändringar av kvalitetsparametrar. Bevis för sjukdomen Vad kan lantbrukaren göra för att minska rhizomaniahotet? Användning av toleranta sorter Rhizomaniaförädling Förädling med konventionella metoder Förädling med biotekniska metoder Sammanfattning Symptom Bevis på sjukdom Framtidsutsikter 4 5 5 6 9 10 13 15 18 18 2 3
Vad är Rhizomania? Rhizomania är en växtsjukdom hos familjen Chenopodiaceae orsakad av viruset BNYVV (Beet Necrotic Yellow Vein Virus), som överförs och sprids av en jordburen svamp, Polymyxa betae. Ursprung, historia och spridning av sjukdomen Sjukdomen Rhizomania orsakade betydande skördeförluster i sockerbetsodlingen i norra Italien på mitten av femtiotalet. De senaste årtiondena har man funnit Rhizomania på många platser i Europa. Virussjukdomen sprids med en jordbunden svamp, Polymyxa betae, och har hittats i alla betydande områden där det odlas betor, inkl. i USA, CIS, Kina och Japan. Fig. 1: Spridning av Rhizomania i Europa 0,1 10% 10 30% 30 70% +70% Rhizomania är en sjukdom som överförs av Polymyxa betae, en svamp som finns i jorden. Under optimala förhållande, dvs. en jordtemperatur på 15 25 C, ett neutralt till svagt alkaliskt ph-värde och en hög markfuktighet, utvecklas s.k. simmande sporer (zoosporer) från de vilande svampsporerna i jorden. Efter det att värdplantan, som förutom sockerbetor också inkluderar andra Beta- och Chenopodium arter (t.ex. foderbetor, mangold, rödbetor, och spenat) infekterats, utvecklas plasmodier, som antingen frigör fler zoosporer eller bildar vilande sporer som kan orsaka infektioner under åtminstone 20 år framåt. Biologi: virusets livscykel Rhizomania kan spridas genom förflyttning av jord vid jordbearbetning, sådd, sprutning, och med bevattningsutrustning, skördemaskiner och transportfordon. Jordpartiklar kan också spridas med vatten, (dräneringsvatten, avloppsvatten, bevattning), vind, och t.o.m. på skor, vilt och fåglar. 4 5
Fig. 2: Mikroskopisk bild av jordsvampen Polymyxae betae, som visar svampens överlevnadsorgan i rotvävnaden hos en ung sockerbeta. Fordon behäftade med jord som färdas långa sträckor och produkter med minimal jordhalt (t.ex. utsädespotatis) är ofta orsak till smittspridningen. Enligt de senaste forskningsresultaten kan viruset inte överföras med betfrön (genom systemisk infektion), och virusbärande vektorer kan inte spridas genom processat och pelleterat utsäde. Insekter och nematoder är inte vektorer. Under odlingssäsongen utvecklas vid ett högt infektionstryck, ett antal blad- och rotsymptom som tyder på brist på näring (kväve, bor och mangan) och vatten. Fig. 3: Gula fläckar längs bladnerven Blad- och rotsymptom De rhizomaniasymptom som är viktiga för en diagnos i fält uppträder både på blad och rot. Endast i extrema fall vissnar plantorna i ett tidigt utvekklingsstadium. Symptomen på sjukdomen som gett upphov till namnet gult nervvirus tydliga gula fläckar längs bladnerven observeras sällan och är ett resultat av en systemisk infektion av viruset. Typiska bladsymptom visar sig som gula fläckar i fältet, och kan förväxlas med kvävebrist eller nematodangrepp. Under torra förhållande kan plantor vissna trots att jorden har god markfukt på platsen. Fig. 4: Gulnande fläckar i fält 6 7
Fig. 5: Enskilda plantor med förändrad blast Enstaka plantor med ljus färg, långa stjälkar och ovanligt smala blad indikerar en Rhizomania infektion. Ett tidigt virusangrepp ger upphov till ett hämmat växtsätt. Andra typiska symptom på roten är bildandet av rotskägg, som beror på ständig död och nybildning av sidorötterna, och en missformad rot. Om man skär i de nedre rotdelarna så finner man en brun missfärgning, ibland kombinerad med symptom på förruttnelse orsakad av sekundära organismer. Fig. 7: Brun missfärgning i roten Fig. 6: Rotskägg Reducerad skörd och kvalitet Ovan beskrivna symptom orsakar förluster i rotskörden upp till 80% beroende på angreppets svårighetsgrad. Förlusten i rotskörd ökar med angreppets svårighetsgrad. Innan man får stora skördeförluster så uppenbarar sig dock ett antal symptom som indikerar infektion av sjukdomen, utan att nödvändigtvis ge låga rotskördar som resultat. Skador och effekter 8 9
Förändringar av kvalitetsparametrar. Möjliga indikatorer kan vara förändringar av kvalitetsparametrar som är uppenbara i enstaka lass levererade till fabriken. En väldigt låg sockerhalt (upp till 6% lägre än hos icke angripna betor.) Ett relativt högt Natriumtal (en ökning över 10mmol/100g socker eller 2 mmol/100g betor) kan vara tidiga tecken på en infektion. Ett relativt lågt blåtal (runt 5mmol/100g socker eller 1mmol/100g betor lägre än hos icke infekterade betor). Ett relativt högt innehåll av icke utvinnbart socker. Den låga sockerhalten och det höga natriumtalet leder till ökade orenheter i betan. Om alla parametrar här ovan uppfylls är det med största sannolikhet troligt att rhizomanian är involverad. Ytterligare tillförlitlighet kan man bara få med hjälp av test i laboratorium. Ett alarmerande tecken är en starkt reducerad rotskörd kombinerad med en låg sockerhalt samt en ökning av kalium och speciellt natriumvärdena. P.S. Jordpackning orsakar inte inre missfärgningar i rötterna. Alla symptom som beskrivs här ovan kan också orsakas av andra biologiska och ickebiologiska faktorer och är därför inte helt tillförlitliga för rhizomania. Bevis för sjukdomen kan bara säkerställas efter ett genomförande av ELISA-test på laboratorium. I detta test extraheras saft från misstänkta rotdelar och blandas med antikroppar som är specifika för viruset. Efter ytterliggare analyser får man en färgreaktion i provet om man hittar rhizomania. Testet kan utföras direkt på rotdelar från plantor där man misstänker angrepp, eller indirekt på jordprov från ett misstänkt fält. I jordprovet odlar man en mottaglig sort i c:a 6 8 veckor under optimala förhållanden, för att sedan ta prov på dessa rotdelar. Fig. 8: Genomförande av Elisa testen Skador och effekter Om lantbrukaren upptäcker de ovan beskrivna symptomen (gulfläckig blast, nedvissnande betor trots tillräcklig markfukt och hämmat växtsätt) i sitt betfält, är det möjligt att det är ett rhizomaniaangrepp. Det finns dock viss risk för att förväxla symptomen med kvävebrist eller ett nematodangrepp. Närvaro av rotskägg på betorna och missfärgade områden i pålroten stärker ytterligare misstanken om ett virusangrepp. 10 11
Denna s.k. fångstplantmetod används när det saknas uppenbara bevis för ett angrepp i ett fält. Fig. 9: Fångstplanttest och direkt test av rötterna sådd av en mottaglig sort ackumulering av vatten jordprov tillväxt vid 22 25 C i 6 8 veckor Vad kan lantbrukarna göra för att minska hotet från rhizomania? Två tillförlitliga tester för rhizomania: Man tar prov på rötter från fångstplantor eller direkt från betor där man misstänker ett angrepp. rötterna skärs av laboratorieanalys med ELISA metoden rotsaft extraheras fältprov från misstänkt beta Spridning av rhizomania i jord involverar en smittbärare, och oftast är människan orsak till smittspridningen. Rhizomania kan spridas med maskiner och utrustning, men även med skor, som för jord med sig från ett fält till ett annat. Vidare kan spridning ske genom bevattning, om smittan finns i vattnet som används för bevattning. Därmed är möjligheterna att begränsa smittspridningen små. Lantbrukare och rådgivare som besöker ett stort antal fält bör rengöra sina skor mellan varje fält, speciellt i infekterade områden. Man kan dock inte begära att varje enskild lantbrukare skall rengöra sina maskiner efter varje jordbearbetning innan han flyttar till nästa fält. Detta är viktigare att ta hänsyn till vid maskinsamverkan och i de fall man anlitar maskinstation. Dessa orsaker gör att man har svårt att helt begränsa smittspridningen. Fig. 10: Odling av fångstplantor i material från jordprovet. 12 13
Rhizomaniaförädling Användning av toleranta sorter Den kontinuerliga vidareutvecklingen av rhizomaniatoleranta sorter, ger i dagsläget lantbrukaren möjligheten att odla sockerbetor på rhizomaniainfekterade jordar utan risk för skördebortfall. KWS toleranta sorter uppnår, både vid angrepp och ikke angrepp, en utvinnbar sockerhalt, som ligger på samma nivå som standardsorterna vid ickeangrepp. Förutom denna vidareutveckling vad gäller avkastning har även andra kvalitetskännetecken, som t.ex. blåtalet, kunnat förbättrats. Med sin tolerans mot rhizomania ligger dagens sorter på samma låga blåtal som standardsorterna vid ickeangrepp. I områden där rhizomania är allmänt förekommande kan användningen av toleranta sorter minska spridningen av sjukdomen. Det är klart visat att uppförökningen av viruset har minskat betydligt vid användning av toleranta sorter jämfört med mottagliga sorter. Det är viktigt att minimera uppförökningen av viruset, eftersom även de mest toleranta sorterna kan, under svåra infektionsförhållande, lida skördeförluster. På det här viset kan betodlingen fortskrida framgångsrikt framtill att det finns helt resistenta sorter att tillgå. Det är en förhoppning att alla sorter slutligen skulle kunna bli helt resistenta mot rhizomania. Förädling med konventionella metoder Den klassiska förädlingen av rhizomaniatoleranta sorter har alltid varit ett viktigt arbete hos KWS. Dessa toleranta sorter har tagits fram genom att korsa in toleranta egenskaper från olika vildbetor. Denna toleransnivå har sedan kombinerats med den höga avkastningspotentialen som finns i förädlingsmaterial hos KWS, genom ett återkorsningsprogram utfört i växthus. På detta sätt har KWS tagit fram toleranta sorter som både vid odling på smittad eller smittfri mark har en avkastning som nästan är lika hög som hos de icketoleranta sorter som odlas på icke angripen mark. Förädling med biotekniska metoder Förutom klassisk förädling har försök gjorts med andra biotekniska metoder. På så sätt skulle en genmodifierad sockerbeta kunna erbjuda en långvarig lösning på rhizomaniaproblematiken, eftersom forskare på sätt och vis har lyckats vaccinera betan mot sjukdomen. KWS arbetar med genteknik för att utveckla sockerbetssorter som är resistenta mot virussjukdomen rhizomania. Forskarna har lyckats isolera genen som tillverkar virusets skalprotein. Genom att använda cellbiologi och molekylära metoder kan det vara möjligt att överföra denna genen till sockerbetan, och på så vis framställa en transgenetisk beta. Beroende på vaccinet, så orsakar den överförda genen en resistenseffekt mot sjukdomen hos betan. Man väntar sig snabba och konstanta framsteg inom forskningen kring genteknik för att få bukt med rhizomania. Odlingen av toleranta sorter motverkar skördeförluster, men kan ännu inte motverka spridningen av rhizomania viruset. Om man däremot använder en genetiskt modifierad beta kan man helt förhindra att viruset utvecklas i värdplantan. De första försöken har uppvisat uppmuntrande resultat. 14 15
Genom användandet av genteknik är det möjligt att överföra vissa specifika egenskaper. Men genteknik kommer inte att ersätta konventionella förädlingsmetoder; de kommer att komplettera varandra. Med hjälp av genteknik Växter, bakterier, svampar, virus genresurser Traditionellt Växter av samma art Fig. 12: Förädlingsmetod Utvärdering, isolering, syntes av gener Fig. 11: Hur man producerar virusresistenta plantor En sockerbeta angripen av rhizomania Steg 1: Isolering av viruset från en angripen beta. integratie Integration van genen av gener i in plantencellen växtceller regeneratie Regeneration tot av planten hel växt Variation 2 4 år Korsning Utvärdering av viktiga evaluatie anlag van belangrijke karaktereigenschappen Steg 2: Isolering av genen som producerar virusets skalprotein och överföring av denna gen till kärnan hos enskilda sockerbetsceller. jaren, locaties År, platser, herhalingen replikering FÖRSÖK Urval 8 12 år Avkastning, opbrengst resistens resistentie Steg 3: Dessa celler regenereras till plantor. Virusets skalprotein finns i alla dessa plantors celler och utgör en skyddsmekanism mot invaderande rhizomaniavirus. Dessutom överförs en markerad gen som används för att identifiera cellerna som har blivit resistenta. Steg 4: En rhizomania resistent sockerbeta. Urval Officiella försök SORT 16 17
Sammanfattning Rhizomania är en virussjukdom som kan orsaka stora förluster i skörd och betkvalitet. Symptom Fläckvis gulfärgning av betblad i fält Långa bladskaft och smala blad Dvärgväxt samt utveckling av rotskägg på betor Brunfärgning av rot efter tvärsnitt. Ytterligare kännetecken Ökade natriumvärden Lägre sockerhalt Lägre blåtal Minskad rotskörd Bevis på sjukdom: ELISA test på laboratorium. En kemisk kontroll av rhizomania är inte möjlig, den enda användbara åtgärden för närvarande är odling av toleranta sorter. En slutlig lösning på problemet med rhizomania kan bara ske genom resistensförädling och eventuellt med hjälp av genteknik. Framtidsutsikter Den fortsatta spridningen av virussjukdomen rhizomania som skulle kunna ha betytt slutet för sockerbetsodlingen hos många betodlare, kan kontrolleras genom sockerbetsförädling. De nya aktuella KWS sorter som finns att tillgå för odlaren nu ger hög avkastning och en kvalitet som motsvarar den hos standardsorterna under förhållanden som är fria från angrepp. 18 19