Ünite 2: Parazitizm ve Hastalık Gelişimi

Parazitizm ve Patojenisite

Patojenler tarafından bitkinin enfekte edilmesiyle oluşan hastalığa enfeksiyon hastalığı denir. Enfeksiyon hastalıklarında patojenler bitki üzerinde yayılır ve diğer bitkilere geçerek onları da etkiler. Hastalık geniş alanlardaki bitkilerde yaygın ve şiddetli olarak görülmesine epidemi denir.

Organizmalar ihtiyaç duydukları gıdaları farklı yollarla elde ederler. Bazıları diğer organizmaların üzerinde veya içinde yaşayarak gıdalarını elde ederler. Bunlara parazit organizmalar denir. Parazitin konukçudan gıda temin etmesine parazitizm denir. Parazitlerin su ve mineralleri konukçu oldukları bitkiden sağlamaları konukçu bitkiyi olumsuz etkiler. Parazitizm genellikle patojenisite ile ilişkilendirilir. Bunun nedeni parazitin konukçuya saldırması ile hastalık için gerekli ortamın oluşup bitkinin hasta olması durumudur.

Bitki hastalıklarında parazitler veya konukçu bitki tarafından salgılanan maddeler bitkiye zarar verir. Zararlı maddelerden etkilenmiş bitkilerin çeşitli bölümleri veya fonksiyonları zarar görür. Patojenisite bitkinin fonksiyonlarını engelleme kabiliyetinin derecesini ifade eder.

Biyotrof özellik gösteren organizmalar doğadaki canlı konukçularda gelişip çoğalabilir. Bunlara obligat parazit denir.

Obligat olmayan parazitler ise canlı veya ölü konukçularda yaşamını sürdürebilir. Ayrıca suni besi yerlerinde de yaşayabilirler Obligat olmayan parazitlerin bir kısmı ölü organik maddeler üzerinde saprofitik gelişim gösterebilirler. Bunlar yarı biyotrof olup fakültatif saprofit olarak isimlendirilirler.

Nektrotrof özellik gösteren obligat olmayan parazitlerin bazıları ölü organik maddeler üzerinde yaşamlarını sürdürürler. Bazı zamanlarda bu parazitler canlı bitkilere saldırıp parazitik duruma geçerler. Bunlara fakültatif parazit denir.

Obligat olan ve olmayan parazitler istila şekilleri ve gıda temini konusunda farklı yöntemler izlerler. Obligat olmayan parazitler salgıladıkları enzimlerle konukçu bitki hücrelerini öldürürler. Patojen gelişmek için öldürdüğü hücrelerin içeriğini kullanır. Obligat parazitler ise konukçu bitki hücrelerini öldürmezler ve gıdalarını konukçu bitkilerin hücrelerine girip veya yakın temasa geçip sağlarlar. Obligat patojenlerde konukçu bitkinin besin maddeleri parazit tarafından absorbe edilir. Bu da konukçu bitkinin hastalık belirtileri (simptom) göstermesine neden olur. Konukçu bitki çoğu zaman ölmez fakat konukçu bitkinin ölmesi parazitin de ölmesine neden olabilir.

Patojenlerin Konukçu Dizisi

Patojenler bitkilerin belirli organ ve dokularına saldırarak enfekte olmalarını sağlar. Patojenlerin bir kısmı bir bitki ürününü etkilerken, diğer kısmı ise birçok bitki türünü etkilemektedir. Patojenler enfekte ettikleri bitkinin çeşitli bölümlerinde yaşamlarını sürdürürler. Bazı patojenler bitkinin birden fazla bölümünü enfekte edebilmektedir. Bitkinin bölümlerinin yaşı da patojenlerin saldırısında önemli faktördür. Bazı patojenler bitkinin genç bölümlerine saldırırken, bazı patojenler ise bitkinin olgun bölümlerini tercih etmektedir.

Obligat parazitler besinlerini sadece konukçularından sağlamaktadırlar ve yavaş bir gelişim gösterirler. Obligat olmayan parazitler ise pek çok farklı bitki türüne saldırabilme özelliğine sahiptir.

Bitkilerde Hastalık Gelişimi

Bitkilerde hastalık oluşması için patojenle konukçu bitkinin temas halinde olması gerekir. Ayrıca çevre şartlarının da hastalık gelişimi için uygun olması gerekir. Patojenin bitkiye temas ettiği anda havanın çok sıcak veya soğuk olması patojenin saldırı girişimleri başarısızlıkla sonuçlanabilir. Veya bitki patojenin saldırılarına direnç gösterebilir. Bu durumda hastalık durumu oluşmaz. Hastalığın oluşması çevre şartları, patojen ve konukçu bitkinin uygun şartlar içinde olması gerekir.

Bitkilerde Hastalık Gelişim Dönemleri

Bitkilerde hastalıklar patojenler tarafından oluşturulurlar ve genelde bulaşıcıdırlar. Patojeni tanımak gelişimini ve davranışlarını bilmek patojenle mücadelede önemli bir faktördür. Enfeksiyon hastalıklarında hastalık devri adı verilen birbirini takip eden seri olaylar zinciri gerçekleşmektedir. Bu olaylar patojenin gelişimini ve bitkideki değişiklikleri içerir. Hastalık devri yedi dönemden oluşmaktadır. Bunlar sırasıyla şöyledir:

• İnokulasyon
• Penetrasyon
• Enfeksiyon
• Konukçu bitkide patojenin gelişmesi
• Patojenin çoğalması
• Patojenin yayılması
• Kışlama

İnokulasyon patojen ile konukçu bitkinin temasa geçmesidir. İnokulum ise patojenin miktarıdır.

İnokulum tipleri primer inokulum ve sekonder inokulum olmak üzere ikiye ayrılır. Kış ve ilk baharda ilk enfeksiyonları oluşturan primer inokulumdur ve oluşturduğu enfeksiyona primer enfeksiyon denir. Primer enfeksiyon sonucunda oluşan inokulum ise sekonder inokulum olup sekonder enfeksiyonları oluşturur. Hastalık şiddetinin derecesi ve ürün kaybının miktarı primer inokulumun bitkiye yakınlık derecesine göre değişir.

İnokulum kaynakları farklı yerlerde görülebilmektedir. Ağaç ve çalı gibi çok yıllık bitkilerde inokulum dal, gövde veya kökte bulunur. Bitki hastalıklarında genelde inokulum çok yıllık yabancı otlarda bulunur ve bu bitkilerden diğer bitkilere yayılır. Bazen inokulum enfekteli bitkilerin parçalanmasıyla serbest kalır ve diğer bitkilere yayılır. Bazen inokulumun diğer bitkilere yayılması böcek ve akar gibi vektörlerle gerçekleşir.

İnokulumun yayılması ve bitkiye ulaşması rüzgar, su, böcek, akar, fungus, insan ve hayvanlarla olur. Rüzgar ve yağmurla küçük miktarlarda konukçu bitkinin yüzeyine geldiğinden bitkide enfeksiyon oluşturamamaktadır. Bu nedenle hava yoluyla inokulum kaybı yüksek olmaktadır. Buna karşın patojenlerin vektörlerle konukçu bitkiye taşınması patojenlerin enfeksiyon oluşturmaları açısından daha etkilidir.

İnokulasyon başarısı birçok etkiye bağlıdır. Bunlar; primer ve sekonder inokulum miktarı, inokulumun serbest kalması, vektörlerin aktivitesini belirleyen ve uzun süren nemli ve uygun sıcaklıkların bulunması, hava akımlarının yönü, inokulumun konukçuya olan mesafesi, konukçu bitkini sıklığıdır.

Antogonistik mikroorganizmalar yani diğer organizmaların gelişimini olumsuz etkileyen organizmalar inokulasyonun başarısını etkiler.

Penetrasyon hastalık etmeninin konukçu bitkinin bünyesine girmesiyle oluşur. Patojenler doğrudan, doğal açıklıklardan ve yaralardan giriş yaparlar. Funguslar bitkiye giriş için üç yolu da kullanırlar. Bakteriler doğrudan giriş hariç diğer ikisini kullanırlar. Virüsler yaralardan penetrasyon yaparken, parazitik yüksek bitkiler doğrudan giriş yaparlar.

Penetrasyonun olması hastalık oluşacağı anlamına gelmez. Konukçu bitkilerin penetrasyon yapan organizmaya karşı hassas olması gerekir.

Doğrudan penetrasyon sadece funguslar ve parazitik yüksek bitkiler tarafından yapılamaktadır. İnce hif, appresorium, (hifin ucundaki şişkinlik) veya enfeksiyon yastığı (penetrasyonda rol oynayan hif kitlesi) ile doğrudan penetrasyonu funguslar yapar. Funguslar hücreler arası gelişim gösterirler ve haustoriun (dallı özel absorbsiyon organı) oluşturup besinlerini temin ederler.

Yaralardan penetrasyon bakteriler, virüsler, viroidler ve fungusların konukçu bitkilerde açılmış yaralardan giriş yapmasına denir. Bakteri ve fungusların giriş için tercih ettiği yaralar taze, yaşlı, zarar görmüş ve ölmüş olabilir. Giriş yapan fungus ve bakteriler yara özsuyunda veya yara üzerindeki suda çimlenip çoğalırlar. Daha sonra yakındaki bitkilere saldırıp toksin ve enzimleriyle hücreleri zayıflatır yada öldürürler.

Doğal açıklıklardan penetrasyon stoma, lentisel, nektar boşlukları gibi boşluklardan bakteri ve fungusların geçiş yapmasıdır. Stoma yüzeyindeki sudan stoma boşluğuna ulaşan bakteriler çoğalıp enfeksiyona neden olurlar.

Lentiseller hava geçişine imkan veren meyve veya yumrulardaki doğal açıklıklardır. Bazı fungus ve bakteriler bu yolu kullanıp hücreler arasındaki bölümlerde çoğalırlar

Enfeksiyon patojenin gıda maddelerini konukçudan sağlamaya başlamasıdır. Enfeksiyon sonrası patojenler çoğalırlar.

İnkubasyon periyodu enfeksiyonun başlaması ile simptomların ortaya çıkışı arasında geçen süredir. Çevre koşullarıyla patojen-konukçu kombinasyonu inkubasyon periyodunun uzunluğunu belirler. Bu süre tek yıllık bitkilerde daha kısa, çok yıllık bitkilerde ise daha fazladır. Bu simptomlar bitkinin çeşitli bölümlerinde görülebilir.

Enfeksiyon süresi boyunca patojenlerin salgıladığı enzim, toksinler ve büyüme düzenleyicileri konukçu bitki hücresinin yapısını bozar.

Konukçu bitkide patojenlerin gelişmesi enfeksiyonun başlaması ile olur. Fungusların çoğu hücre arası ve hücre içi yayılım gösterirler.

Bakteriler hücreler arası gelişirler fakat hücre duvarını eritince hücre içi gelişirler.

Virüsler, viroidler ve mollikütler hücreler içinde bulunup, hücreden hücreye plasmodesma (mikroskobik küçük kanal) yoluyla yayılır ve sistemik enfeksiyona neden olurlar.

Patojenlerin çoğalması çeşitli şekillerdedir. Patojenlerin yapısı diğer sağlıklı bitkilere yayılacak özelliktedir. Fungusların üremeleri eşeyli ve eşeysiz sporlar ile olur. Bakteriler ve mollikütler bölünerek ürerler. Virüsler sağlıklı konukçu hücrelerin içinde çoğalırlar. Parazit yüksek bitkiler tohumları yoluyla vejetatif olarak çoğalırlar.

Patojenlerin yayılmas ı birkaç farklı şekilde görülebilir. Patojenlerin birçoğu kendi kendine hareket edemezler. Çok azı serbest suda en fazla birkaç cm ilerler. Toprakta da yayılma kabiliyetleri sınırlıdır. Bu yüzden çevreye yayılmaları için yardımcı elemanlara gereksinim duyarlar. Su, böcekler ve diğer hayvanlar ve insanlar buna örnektir.

Hava yolu ile yayılma toprak üstündeki fungus sporlarının ve parazitik yüksek bitkilerin tohumlarının hava yoluyla geniş alanlara yayılmasıyla gerçekleşir. Sporlar havanın hareket yönüne doğru yukarıya yani atmosferin üst katmanlarına veya uzak bölgelere taşınır. Yağmur damlalarının yardımıyla yeryüzüne inerler. Sporlar konukçuların üzerine gelirse bitkide enfeksiyon başlatırlar.

Bakteri hücresi ve fungus sporları rüzgarla da taşınabilmektedir. Rüzgarla uzun mesafe taşınan diğer patojenler virüs, bakteri ve mollikütlerdir.

Su ile yayılma üç yönde etkili olur. Bunlar;

• Funguslar suya karışıp yayılırlar
• Fungus ve bakterilerin serbest kalıp etrafa sıçraması yağmurda çarpan su damlaları ile olmaktadır.
• Yağmur sırasında havada olan fungus sporları ve bakteriler damlalarla bitki üzerine inerler.

Böcek, akar, nematod ve diğer vektörlerle yayılma böcekler en önemli vektördür. Bazı böceklerle patojenler arasında özelleşmiş ilişki bulunmaktadır. Bazı funguslar ile bakteriler ise böceğe tutunup sağlıklı bitkilere taşınmaktadır. Patojenin taşınması böceğin türüne, rüzgar gibi çevre şartlarına ve böcek ile patojen arasındaki ilişkiye bağlıdır.

Tüm hayvanlar üzerlerine bulaşan bakteri ve fungusları taşımada önemli rol oynarlar.

Polen, tohum, fide ve fidan ile yayılmada polenler rol oynarlar. Taşınma sırasında yeni oluşan tohum enfekte olur ve diğer sağlıklı bitkileri de hasta eder.

Patojenler fide veya fidanla da yayılabilir. Böylece patojenler uzak mesafelerdeki tarla, bağ ve bahçelere yayılabilirler.

İnsanlarla yayılma kısa ve uzun mesafeli yayılma şeklinde olur. İnsanların giysilerine, vücuduna ve tarım aletlerine bulaşan patojenler daha sonra diğer bitkilere bulaşırlar.

Patojenlerin kışlaması patojenlerle mücadele yöntemlerinin belirlenmesi açısından önemlidir. Patojenler çok yıllık bitkilerde kötü kış koşulları geçirirken, tek yıllık bitkilerde konukçu bitkinin ölmesi üzerine konukçusuz kalırlar. Funguslar çok yıllık bitkilerde enfekteli dokularda miselyum ve spor olarak kışı geçirirler. Tek yıllık bitkilerde ise funguslar dayanıklı yapılar oluşturup tohum ve vejetatif çoğalma organlarında veya toprakta kışı geçirirler.

Bakterilerin serbest formda kışı geçirmeleri oldukça zordur. Polisakkarit bir maddeyle kendilerini kaplayıp dayanıklıklarını arttırabilirler.

Virüsler, viroid, mollikütler çok yıllık bitkilerin vejetatif ve generatif organlarında kışı geçirirler.

Hastalık Devri Tipleri

Patojenlerin bazılarında hastalık devri bir yılda veya bir vejetasyon döneminde bir tam döngü yapmaktadır. Bunlara tek döngülü hastalık devrine sahip patojenler denir.

Çoğu patojende ise vejetasyon periyotlarında birden fazla nesil oluşur. Bunlar çok döngülü hastalık devrine sahip olup hastalık devri birden fazla tekrarlanmakta ve inokulum miktarı artmaktadır. Bu nedenle sekonder inokulum ve sekonder enfeksiyonların oluşumu gözlenir. Bu patojenler hava yolu ve vektörlerle yayılırlar.

Ağaçlardaki viral enfeksiyonlarda patojenler hastalık devirlerini bir yılda tamamlayamadığında yıl içerisinde yeni enfeksiyonlar oluşmamakta, hastalık devri bir sonraki yıl kaldığı yerden devam etmektedir. Buna çok yıllık hastalık devri denir.