Umfassende Studie über Pflanzenkrankheiten und das Management von Pathogenen
Umfasst die Untersuchung der Ursachen von Pflanzenkrankheiten; wie ein Pathogen die Pflanze auf molekularer, zellulärer, geweblicher und ganzer Pflanzorganisations-Ebene angreift; wie der Wirt auf den Angriff reagiert; wie sich Pathogene verbreiten; wie die Umwelt den Krankheitsprozess beeinflusst; und wie Pathogene bekämpft werden können, um die Auswirkungen der Krankheit auf Pflanzenpopulationen zu verringern.
Pilze
Pilze interagieren mit Pflanzen als Krankheitserreger oder Nutznießer und können die Erträge beeinflussen. Pflanzliche Pilzpathogene können enorme Verluste in Ertrag und Qualität von Feldfrüchten, Obst und anderen essbaren Pflanzenmaterialien verursachen. Dies wird im 21. Jahrhundert zu einem immer wichtigeren Thema für die menschliche Gesundheit und die globale Wirtschaft, da die wachsende menschliche Bevölkerung und die Bedrohungen des Ackerlands durch den Klimawandel zunehmen.
Pilze können Ernten zerstören, und die wirtschaftlichen Folgen davon waren in der gesamten Menschheitsgeschichte enorm. Pilze produzieren Toxine, die für Menschen und Tiere giftig sind.

Zum Beispiel wurde die Große Hungersnot in Bengalen 1943 durch Cochliobolus miyabeanus im Reis verursacht, die Irische Kartoffel-Hungersnot in den 1840er Jahren in Irland durch Phytophthora infestans und die südliche Maisblattseuchen-Epidemie von 1970-1971 in den USA. Pilze sind eukaryotische, heterotrophe, absorbierende Organismen mit Zellwänden. Viele pflanzenpathogene Pilze werden als Nekrotrophe eingestuft. Diese Pilze werden parasitär, töten die Pflanze und ernähren sich dann von totem Pflanzengewebe. Die folgenden sind die schädlichsten pathogenen Pilzarten in verschiedenen Kulturen: Blattrost, Fusarium-Kopfbrand/Scab, Tritici-Fleckenkrankheit, Gelbrost, Netzflecken, Braunflecken und Mehltau verursachten weltweit Verluste von über 1 % im Weizen. Scheidenfäule, Stängelbohrer, Reisbrand, Braune Flecken, Bakterienbrand, Blatthülle und der Braune Reiszikaden haben im Reis den größten Schaden angerichtet. Fusarium- und Gibberella-Stängelfäule, Heerwurm, nördlicher Blattbrand, Fusarium- und Gibberella-Kolbenfäule, Anthraknose-Stängelfäule und Südrost verursachten weltweit den größten Verlust im Mais. Spätfäule, Braunfäule, Frühfäule und Zystennematoden richteten den größten Schaden an. Bei Sojabohnen verursachten Zystennematoden, Weißschimmel, Sojarost, Cercospora-Blattfleckenkrankheit, Braunflecken, Holzkohlefäule und Wurzelknoten-Nematoden weltweit Verluste von über 1 % bei Kartoffeln.
Fungizid
Die Klassifizierung der Fungizidentwicklung ist in drei Hauptgruppen unterteilt. Die gebräuchlichste Gruppe sind die SDHI (Succinat-Dehydrogenase-Inhibitoren), die aufgrund ihrer chemischen Strukturmerkmale als solche betrachtet werden.
SDHIs gelten als eine der größten Gruppen landwirtschaftlicher Fungizide, ebenso wie DMI (Demethylierungshemmer) und Inhibitoren des Komplexes III der mitochondrialen Elektronentransportkette, d.h. QoI (Quinone Outside Inhibitoren) und QiI (Quinone Inside Inhibitoren).
Post-SDHI-Fungizide sind nun gefragt, da es aufeinanderfolgende Berichte über Resistenzen von Pilzpathogenen gegen bestehende SDHIs gibt.
DMIs, Sterolbiosynthesehemmer, die durch Triazolfungizide charakterisiert sind, spielen eine bedeutende Rolle in der Bekämpfung von Pflanzenkrankheiten aufgrund ihres breiten Wirkungsspektrums, ihrer hohen therapeutischen Wirkung und der relativ langsamen Resistenzentwicklung.
Der zweite globale Trend ist die Entwicklung von Fungiziden mit neuem Wirkmechanismus und spezieller chemischer Struktur. Ein anderer Ansatz basiert auf pflanzlichen Abwehraktivatoren, die als Fungizide mit nährstofflicher Wirkung wirken.

Nematoden

Nematoden sind die zahlreichsten vielzelligen Tiere, von denen über 4000 Arten als parasitisch bekannt sind. Überraschenderweise gibt es in einem Quadratmeter mäßig fruchtbarem Boden bis zu einer Tiefe von 30 cm etwa 50 Millionen Nematoden, von denen 10 % Pflanzenparasiten sind. Pflanzenparasitäre Nematoden befinden sich im Boden und in Pflanzenwurzeln. Die meisten Arten sind mikroskopisch klein. Pflanzenparasitäre Nematoden befallen die meisten wirtschaftlich wichtigen Pflanzen in der Landwirtschaft, im Gartenbau und bei Zierpflanzen. Die Symptome, die auf pflanzenparasitäre Nematoden zurückgeführt werden, umfassen Wachstumshemmung, Vergilbung und Welken. Der Schaden an der Pflanze ist nicht nur die Folge des direkten Nematodenbefalls an den Wurzelzellen, sondern auch eine Beeinträchtigung des Wurzelsystems, was deren Effizienz bei der Aufnahme von Nährstoffen und Wasser verringert; für den Unwissenden zeigen von Nematoden befallene Pflanzen typische Symptome von Trockenheit und Nährstoffmangel. Wurzelgallennematoden (Meloidogyne-Arten) sind eine weit verbreitete und vielfältige Gruppe von pflanzenparasitären Nematoden. Zystennematoden (Heterodera-, Globodera- und Punctodera-Arten) sind sesshafte Endoparasiten. Nematoden haben sehr spezifische Merkmale. Einige haben ein breites Wirtsspektrum wie Aphelenchoides, während andere ein enges Wirtsspektrum und Spezialisierungen aufweisen, wie Heterodera. Einige sind Ektoparasiten, andere Endoparasiten, und einige wie Aphelenchoides haben unterschiedliche Ernährungsweisen in verschiedenen Teilen der Pflanze. Die meisten von ihnen umfassen eine große Anzahl von Arten.
Nematodes controlling approach
Nematoden können durch verschiedene Methoden bekämpft werden, wie z.B. die Reinigung von Feldern und Geräten wie Töpfen und Pflanzenerde, den Einsatz biologischer Kontrollmittel wie Paecilomyces lilacinus, regelmäßige Fruchtfolge, Bodenbegasung und die Verwendung von sauberem Pflanzmaterial.
Die Kontrollmethoden für Nematoden werden im Allgemeinen in begasende und nicht begasende Methoden unterteilt. Die meisten Nematizide wirken, indem sie durch die Phospholipidmembran der Nematodenoberfläche in den Körper eindringen.
Methylbromid, ein typisches Begasungsmittel, hatte weitreichende Wirkungen und wurde aufgrund seiner geringen Kosten weltweit eingesetzt. Der Einsatz von Methylbromid wurde jedoch in den entwickelten Ländern bis 2005 eingestellt, da auf dem Montrealer Protokolltreffen 1995 Bedenken hinsichtlich des Abbaus der Ozonschicht und der Grundwasserverschmutzung geäußert wurden.
Verschiedene Gruppen von Nematiziden, darunter SDHI-Fungizide, die auf Komplex II wirken, wurden von verschiedenen Unternehmen weltweit entwickelt und vermarktet.
Bakterien
Alle Prokaryoten besitzen Zellmembranen, zytoplasmatische 70S-Ribosomen und eine nicht-membranbegrenzte Nuklearregion. Die meisten pflanzenpathogenen Bakterien sind fakultative Saprophyten. Erwinia amylovora, der bakterielle Erreger des Feuerbrands, vermehrt sich und verursacht zunehmend Infektionen, solange feuchte Bedingungen vorherrschen. Enzyme sind katalytische Proteine.
Zellabbauende Enzyme (CDEs), die von pflanzenpathogenen Bakterien produziert werden, bauen Pflanzenbestandteile ab. Die chemische Bekämpfung von Krankheiten, die durch phytopathogene Prokaryoten verursacht werden, ist aufgrund der kurzen Generationszeiten erschwert.


Viren
Pflanzenviren verursachen wirtschaftliche Verluste für Landwirte, Produzenten und Verbraucher, indem sie das Pflanzenwachstum und die Reproduktion negativ beeinflussen. Sie verursachen das Absterben von Wirtsgeweben und Pflanzen, Sterilität, Ertrags- oder Qualitätsminderungen, Ernteausfälle, erhöhte Anfälligkeit für andere Stressfaktoren, Verlust des ästhetischen Werts, Quarantäne und Ausrottung infizierter Pflanzen sowie steigende Kosten für Kontroll- und Erkennungsprogramme.
Viren sind obligate Parasiten, ultramikroskopisch klein und besitzen Proteinhüllen oder Kapside. Virusspezies können zudem in Stämme und Isolate unterteilt werden. Stämme werden benannt, wenn ein Virusisolat sich in einem definierbaren Merkmal vom Typ-Isolat der Spezies unterscheidet, aber nicht genug, um eine neue Spezies zu sein. Virusvektoren umfassen Insekten, Milben, Nematoden, Pilze, Samen, Seide sowie Menschen und Tiere.
