Zaraza ziemniaka: choroba dynamiczna

Czynniki sprzyjające zarazie

Epidemia zarazy ziemniaka powtarza się każdego roku. Atakuje raz mocniej, raz słabiej, powodując pojedyncze lub szerokie fale choroby praktycznie w każdym momencie okresu wegetacyjnego. Poważna epidemia nawiedziła kraje europejskie w latach 2007, 2012, 2014 i 2016. W ubiegłym dziesięcioleciu liczba okresów charakteryzujących się silną presją zarazy zdawała się wzrosnąć w porównaniu do wcześniejszej dekady. Stało się tak prawdopodobnie w wyniku ekstremalnych opadów, które uważa się, że występują współcześnie z większą częstotliwością. Poważne w skutkach epidemie wywoływane są okresami długich lub intensywnych opadów deszczu. W tym czasie bowiem powstają sprzyjające warunki dla zakażenia zarazą. Opady deszczu nawilżają łan i glebę.

Wilgotne gleby przedłużają obecność wody w łanie po zakończeniu opadów, sprzyjając w ten sposób wytwarzaniu zarodników. Przenoszą one także chorobę na bulwy poprzez tzw. zarodniki pływkowe, wywołujące zarazę bulwy. Przy opadach deszczu występuje też zachmurzenie, co pozwala zarodnikom na dłuższe przetrwanie. Mogą one także uniemożliwić rolnikom zabezpieczenie na czas plantacji skutecznymi środkami grzybobójczymi.

Trudne prognozowanie

Epidemie zarazy ziemniaka są często niespodziewane, mimo że istnieją narzędzia, za pomocą których można ją przewidzieć. Jest wiele wariantów rozprzestrzeniania się choroby:

• Fale choroby pojawiają się jednocześnie na zaskakująco szerokim obszarze – zakażenia wykrywane są na dużej ilości pól w odległości kilku kilometrów, a następnie szybko rozprzestrzeniają się na inne uprawy ziemniaków na sąsiadujących polach.
• Zaraza ziemniaka jest zdolna pokonywać wiele kilometrów w krótkim okresie czasu.
• Rozwija się także w ramach jednej uprawy z zainfekowanych sadzeniaków bądź z miejsca składowania odpadów ziemniaka, a także z samosiewów ziemniaka obecnych na innej uprawie.
• Epidemię czasem wywołują obecne w glebie oospory, powstałe w sezonie na liściach ziemniaka zakażonych odpowiednimi typami kojarzeniowymi, funkcjonujące jako struktury przetrwalnikowe zarazy ziemniaka, odporne na mróz i suszę. W takiej postaci są zdolne do przetrwania w glebie kilka lat. Oospory mogą zarazić łan znajdujący się nad ziemią, jeśli wylądują na niższych liściach łanu na powierzchni gleby lub tuż nad nią poprzez rozpryski uderzeń wody podczas opadów.

Wystąpienie każdego z powyższych punktów zapalnych epidemii zależy w dużym stopniu od warunków lokalnych. Często zidentyfikowanie źródła wystąpienia choroby okazuje się trudne.

Nowe przyczyny - groźne skutki

Występowanie oospor zarazy ziemniaka w Europie wskazuje na możliwość rekombinacji DNA. Dlatego powstają nowe szczepy zarazy, tak zwane genotypy, które mogą dziedziczyć mieszankę cech po genotypach rodzicielskich. Stało się to możliwe od czasu sprowadzenia kilka dekad temu do Europy typu kojarzeniowego A2 z Meksyku. W konsekwencji populacja patogenu zarazy ziemniaczanej stała się bardziej zróżnicowana. Możliwość rekombinacji płciowej umożliwiła patogenowi dużo szybszą adaptację niż miało to miejsce przed wprowadzeniem typu kojarzeniowego A2 (wówczas w Europie występował jedynie typ kojarzeniowy A1, a adaptacja była możliwa wyłącznie przez mutacje DNA patogenu). Adaptacja do warunków typowych dla kontynuacji cyklu rozwojowego choroby (uprawa, pogoda, przetrwanie zimy) doprowadziła do przetrwania bardziej dostosowanych genotypów i proces ten będzie postępował – zaraza ziemniaka stała się o wiele bardziej dynamiczna niż dwadzieścia lat temu. Być może właśnie to jest najtrafniejsze wyjaśnienie przyczyn wyraźnego wzrostu występowania tak silnych infekcji.

Euroblight, czyli poszukiwanie odpowiedzi

Pojawienie się genotypów zarazy ziemniaka w Europie ocenia się za pomocą ustrukturyzowanej metody opracowanej przez Euroblight. To sieć ekspertów, zajmujących się zarazą ziemniaka, która istnieje od 2013 r. Powstała dzięki wsparciu i sponsoringowi ze strony szeregu instytucji i spółek, w tym również firmy Bayer. Dynamikę populacji badano także przed rokiem 2013, jednak raczej w zakresie indywidualnych projektów krajowych. Program monitorowania zarazy ziemniaka został wdrożony w celu zwiększenia wiedzy na temat struktury populacji zarazy w całej Europie. W każdym sezonie naukowcy, doradcy i przedstawiciele z branży pobierają dużą liczbę próbek zarazy ziemniaka i przekazują je do wyznaczonych laboratoriów w celu identyfikacji genotypu. Wyniki są analizowane i publikowane na stronie internetowej Euroblight (http://euroblight.net) w formie map, przedstawiających występowanie genotypu w poszczególnych krajach i rozłożenie częstotliwości według krajów.

Najważniejsze wnioski

Wyniki programu monitorowania Euroblight pokazują, że populacja zarazy stała się genetycznie zróżnicowana. Każdego roku bada się wiele próbek nowych unikalnych genotypów (zaliczonych do grupy „inne”, oznaczonych kolorem szarym na mapach). Potwierdza to hipotezę, że oospory stanowią istotne pierwotne źródło epidemii. Kiedy unikalny genotyp staje się coraz częściej wykrywany, w kolejnych sezonach zostaje wyróżniony jako linia klonalna. W próbkach z lat 2013‑16 zidentyfikowano 18 linii klonalnych. Linie klonalne dominują w populacjach zarazy ziemniaczanej w Europie północno-zachodniej, podczas gdy unikalne genotypy stanowią większość próbek w Europie wschodniej i północnej. Mapy sugerują, że występowanie największych linii klonalnych, takich jak EU_6_A1 („pink-6”) oraz EU_1_A1 („orange-1”) jest związane z określonym regionem w Europie. Eksperci nie wyjaśnili jeszcze mechanizmu odpowiedzialnego za tego rodzaju regionalne prawidłowości.