Appelschurft (Venturia inaequalis) zorgt voor besmetting bij appelbomen en behoort tot het rijk der schimmels (Fungi), zie tabel 1. Een schimmel is een micro-organisme bestaand uit cellen met een celkern, mitochondriën en endoplasmatisch reticulum. Als heterotroof organisme zijn ze vereist hun organische bouwstenen van andere organismen te verkrijgen. [1]
Rijk: Fungi
Stam: Ascomycota
Klasse: Dothideomycetes
Onderklasse: Pleosporomycetidae
Orde: Pleosporales
Familie: Venturiaceae
Geslacht: Venturia
Soort: Venturia inaequalis
Tabel 1: Taxonomische indeling van appelschurft [2]
V. inaequalis kan zijn bouwstenen uit appelbomen halen en huist zich dus als parasitair organisme in de bladeren en vruchten van zijn gastheer, wat enkele nadelige effecten kan hebben op de bomen. Ten eerste ontstaan kort na de bloei vaak vlekken op de bladeren, deze kunnen daarna samenvloeien tot grotere necrose (zie figuur 1a). Later zullen de schimmels in deze plekken zorgen voor vroegtijdig bladval en verminderen zo de hoeveelheid glucose die door de boom geproduceerd kan worden. Op de vruchten van de plant ontstaan bruinzwarte, wollige vlekken, meestal met stervormige scheurtjes en deze worden soms gevolgd door het barsten van de appel (zie figuur 1b). Bij de aantasting van
jonge takken door de zogeheten takschurft zullen er het gehele jaar conidiën gevormd worden. Door de constante irritatie van deze conidiën zal de bast ruw worden met als gevolg dat ook andere ziekten een kans krijgen de plant te infecteren. [3] [4]
(a) V. inaequalis op bladeren [5] (b) V. inaequalis op appels [6]
Figuur 1: Voorbeelden van V. inaequalis op bladeren en vruchten
2.2 Voortplanting van V. inaequalis
V. inaequalis behoort tot de stam Ascomycota. Een stam die zijn naam verleent aan hun karakteristieke voorplantingsstructuren, de sporenzakjes (asci). De voortplanting kan zowel geslachtelijk of ongeslachtelijk plaatsvinden (zie figuur 2). De geslachtelijke cyclus gaat onder de soortnaam Venturia inaequalis, de ongeslachtelijke cyclus gaat onder de soortnaam Spilocaea pomi. [2]
Figuur 2: Voortplantingscyclus van V. inaequalis [7]
2.2.1 Geslachtelijke voortplanting
De paringstijd vindt plaats tijdens de vroege lente op de aangetaste, afgevallen bladeren van het vorige seizoen. V. inaequalis bestaat uit twee verschillende paringstypen, beiden moeten aanwezig zijn om het proces te laten beginnen. Tijdens het paren smelt het mannelijke orgaan, het antheridium, samen met het vrouwelijke orgaan, het trichogyne, zoals te zien in figuur 3a. Het trichogyne zit aan een spoel van schimmeldraden die het ascogonium wordt genoemd, deze spoel draden vormen een haploïde structuur die vrouwelijke gameten produceert. Tijdens de bevruchting gaan zaadcellen vanuit het antheridium via het trichogyne naar het ascogonium, waar de zaadcellen met elkaar kunnen samensmelten. Na de bevruchting ontwikkelt de ascogonium zich tot een pseudothecium, weergegeven in figuur 3a. De gevormde pseudotheciën hebben de vorm van een kegel of kogel met aan de bovenkant een opening en erin een aantal butinicate asci. In deze asci worden ascosporen geproduceerd. De ascosporen zijn bruin gekleurd en bestaan uit twee cellen van ongelijke grootte. Tussen de dubbele wanden van de asci kunnen zij water opnemen, bij wateropname zal het geheel uitzetten. Uitzetting zorgt ervoor dat de pseudothecium door het oppervlak van het blad omhoog wordt geduwd waarna de sporen kunnen worden uitgestoten en verspreid door de wind. Als deze sporen op de bloesem of bladeren van een appelboom landen kunnen zij deze boom infecteren. Er vindt slechts _e_en cyclus aan ascosporen productie plaats in een seizoen. [8]
5
(a) Samengesmolten trichogyne en antheridium
[9]
(b) Pseudothecium met asci [10]
Figuur 3: Geslachtelijke voortplanting
2.2.2 Ongeslachtelijke voortplanting
De ongeslachtelijke voortplanting vindt plaats vanaf het conidium stadium. Voor deze manier van
voortplanting worden ongeslachtelijke, onbeweeglijke sporen geproduceerd (conidien). De benodigde
conidien worden geproduceerd door gespecialiseerde korte schimmeldraden (zie _guur 4a),
deze conidiogene schimmeldraden worden gevormd op een dikke laag zwamvlokken en vervolgens
door de porien van de bladeren naar buiten geduwd. Afhankelijk van de temperatuur worden de
conidien gemaakt in een periode van 9 tot 30 dagen vanaf de initiele infectie. Vervolgens worden de
sporen worden verspreid door de wind en regen, wanneer ze op een blad landen binden ze zich aan
het oppervlak en ontkiemen, de ontkiemde schimmeldraad breekt vervolgens door de bovenlaag en
begint een nieuwe infectie. [11]
2.3 Ziekte cyclus
Bij levende bladeren bevindt V. inaequalis zich tussen het cuticula en de bovenepidermis, zichtbaar
op _guur 4b. Het is niet duidelijk waar de schimmel zijn voedingssto_en van verkrijgt aangezien
het zich niet in maar tussen de cellen bevindt. Over het algemeen wordt geloofd dat V. inaequalis
zowel het cuticula als een deel van de celwanden van zijn gastheer afbreekt en gebruikt tijdens het
groeien. Zodra de ge_nfecteerde bladeren zijn gevallen en gestorven nemen de zwamvlokken het
geheel over, deze zwamvlokken zullen dienen als een veilige omgeving voor het voortplanten. [11]
V. inaequalis overwintert gewoonlijk in ge_nfecteerde en gevallen bladeren, in de vorm van zwamvlokken
of beginsels van pseudothecien. De meeste van deze beginsels zullen gevormd zijn in de
maand na het vallen van de bladeren en wordt daarna gevolgd door een rustperiode tijdens het winterseizoen.
In mildere klimaten kan de schimmel ook overleven in de ge_nfecteerde bladerknoppen
van de bomen, hierin zullen ze conidien blijven produceren en de bomen verder infecteren. [8]
6
(a) Vorming en verspreiding van conidi
en [12]
(b) Doorsnede van een blad met erin het
cuticula en de bovenepidermis [13]
Figuur 4: V. inaequalis in planten
2.3.1 Creatie van laesies
Wanneer de bladeren tijdens tijdens de lente nat worden zullen de ascosporen uit de pseudothecium
naar buiten geforceerd worden en kunnen daarna door de wind naar nabijgelegen bomen gedragen
worden. Eenmaal op een boom aangekomen zullen ze deze infecteren, via de gecreeerde beschadiging
(leasie) op het blad of de vrucht kunnen zij een secundaire infectie aangaan. Er worden conidien
gevormd tussen de cellen van het blad, deze worden vervolgens naar buiten geduwd via de laesies.
De grootte van deze laesies wordt gedeeltelijk bepaald door de temperatuur en eigenschappen van de
gastheer, zoals genotype en leeftijd. Tijdens een kouder seizoen of op een meer resistente appelboom
zullen de laesies in formaat kleiner zijn en langzamer groeien. Het formaat van de laesie be_nvloed
op zijn beurt de snelheid van de groei van conidien, via een enkele beschadiging kunnen tot 100.000
conidien geproduceerd worden. [8]
2.3.2 Vochtigheid en temperatuur
De relatie tussen de waarschijnlijkheid van een besmetting, de temperatuur, de incubatietijd en de
bevochtigingstijd is te zien in een Mills tabel (zie bijlage A). Uit de tabel is de optimale temperatuur
voor het verspreiden van V. inaequalisaf te lezen. Tussen de 17,2 graden en 23,9 graden Celsius
is de kans op een kleine infectie al na een bevochtigingstijd van 9 uur, als de bladeren of vruchten
minstens 18 uur nat blijven is de kans op een zware infectie groter. De incubatietijd voor de asci
is bij de optimale temperatuur slechts 9 dagen, terwijl deze bij lagere temperaturen kan oplopen
tot 17 dagen. De data in de tabel wijst er ook op dat als de temperatuur boven dit optimum komt
de benodigde vochtige periode scherp toeneemt. Dit maakt het voor V. inaequalis lastig om te
overleven in warme, droge klimaten.
7
2.4 Controle over de schimmel
De infectie van een boom door V. inaqualis kan niet-marktgeschikte appels tot gevolg hebben.
Bij een vroege infectie leidt het ook tot slechte vruchtzetting en de verdere verspreiding van de
schimmel. Momenteel zijn er 2 manieren om de problemen die door de schimmel veroorzaakt
worden te voorkomen.
2.4.1 Chemische bestrijding
De eerste manier is chemische bestrijding. Het beheren van vermoedelijk ge_nfecteerde bomen is
gefocust op het voorkomen van de primaire infectie door de ascosporen in de lente, dit gaat door
middel van fungicide. Voor de besproeiing word vaak en airblast sprayer gebruikt om effectief
de gehele boom te bedekken. De eerste fungicide besproeiingen vallen samen met het vrijkomen
van de primaire entstof om zo infectie te voorkomen. Latere besproeiingen zijn vaak gericht op
andere schimmelziektes, maar zijn ook effectief tegen de secundaire entsto_en en kunnen zo verdere
besmetting voorkomen. Door verwering van de chemicalien en de vorming van nieuw weefsel moeten
ter verzekeren de spray op een vast tijdsschema opnieuw aangebracht worden. Dit gebeurt in de
vroege delen van het seizoen meestal elke vijf tot zeven dagen en later in het seizoen elke zeven tot
tien.
2.4.2 Resistentie of klimaat
De tweede manier is het groeien van resistente appelrassen of rassen die in drogere klimaten kunnen
groeien. Fungiciden zijn hierbij niet nodig, maar wellicht wel voor andere schimmelziekten. Enkele
voorbeelden van genetisch resistente appels zijn ‘Gold Rush’, ‘Jonafree’, ‘Pristine’ en ‘Redfree’.
De appelrassen die in drogere klimaten kunnen groeien zullen geen last hebben van V. inaequalis
omdat deze een vochtig, gematigd klimaat vereist om zich te kunnen voortplanten. Enkele van dit
soort rassen zijn ‘Fuji’, ‘Golden Delicious’ en ‘McIntosh’. [8]
8
3 Antagonisten
3.1 Introductie
Antagonisme bij micro-organismen omvat de onderdrukking van een micro-organisme door een
ander micro-organisme. Onder invloed van de antagonist zal de groei en reproductie van het
andere micro-organismen onderdrukt of gestopt worden en in sommige gevallen zullen de cellen
van het andere micro-organismen sterven of afgebroken worden. Enkele soorten komen voor in
verband met de aanwezigheid van V. inaequalis, namelijk Microsphaeropsis arundinis, Alternaria
mali, Cladosporium cladosporioides, Penicillium expansum en Trichothecium roseum. [15]
3.2 Microsphaeropsis arundinis
3.2.1 Algemeen
Tabel 2 wijst erop dat Microsphaeropsis arundinis, te zien in _guur 5, een schimmel is die tot
de stam van de zakjeszwammen behoort, maar M. arundinis behoort ook tot de Ceolomycetes,
zogenaamde Fungi imperfecti. Dus alleen het ongeslachtelijke stadium is hiervan bekend, mogelijk
bestaat het geslachtelijke stadium niet meer. De schimmel is aanwezig in zoetwater omgevingen en
bewoont zowel de takken en bladeren van landplanten als de bodem.
Rijk: Fungi
Stam: Ascomycota
Klasse: Dothideomycetes
Orde: Pleosporales
Familie: Montagnulaceae
Geslacht: Microsphaeropsis
Soort Microsphaeropsis arundinis
Tabel 2: Taxonomische indeling van Microsphaer-
opsis arundinis. [16]
Figuur 5: Kolonie van M. arundinis [18]
3.2.2 Antagonistische relatie
De antagonistische relatie tussen beide schimmels omvat een reeks gebeurtenissen. De hechting aan
de schimmeldraden van V. inaequalis en lokale penetratie door M. arundinis. De inductie van de
respons van V. inaequalis op potentieel antagonistische indringers. Wijziging van het cytoplasma
van V. inaequalis. Actieve vermenigvuldiging van antagonistische cellen in schimmeldraden richting
de gastheer. [18]
3.2.3 Nadelige e_ecten
Bekent is dat contact met de schimmels van het geslacht Microsphaeropsis bij zoogdieren huidinfecties
kunnen veroorzaken. De infectie kan zich ontwikkelen tot een invasieve onderhuidse ziekte,
wat kan resulteren in diepe en oppervlakkige huidbeschadigingen. Microsphaeropsis veroorzaakt bij
9
huisdieren vaak oppervlakkige of onderhuidse infecties in verband met trauma, zoals strijd wonden.
De letsels die ontstaan worden later vaak ge-epithelialiseerde zweren. [17]
3.3 Alternaria mali
3.3.1 Algemeen
Het geslacht Alternaria, weergegeven in tabel 3 behoort tot de Fungi imperfecti, ze vormen geen asci
en planten zich ongeslachtelijk voort door middel van meercellige, knotsvormige conidien (zie _guur
6). Het geslachtelijke stadium van de schimmel behoort tot het geslacht Lewia. Alternaria bestaat
uit saprofytische soorten, ze bouwen hun organisch celmateriaal dus op door middel van opnemen
van organische sto_en uit dode organismen. Alternaria mali speci_ek is een ziekteverwekkende
schimmel die plantmateriaal be_nvloed. [19]
Rijk: Fungi
Stam: Ascomycota
Klasse: Dothideomycetes
Orde: Pleosporales
Familie: Pleosporaceae
Geslacht: Alternaria
Soort Alternaria mali
Tabel 3: Taxonomische indeling van Alternaria
mali. [20]
Figuur 6: conidien van A. mali [21]
3.3.2 Antagonistische relatie
A. mali tast V. inaequalis niet direct aan, maar concurreert als het ware om dezelfde leefomgeving
en voedingssto_en. A. mali overwintert als zwamvlok op dode bladeren op de grond, op knoppen of
in de beschadigingen van takjes. De ziekte werkt optimaal bij temperaturen onder natte condities
en bij een temperatuur tussen de 25 en 30°C. A. mali valt gevoelige rassen aan door middel van
een chemisch gif. De bladeren van planten zullen cirkelvormige vlekken gaan vertonen naarmate
de ziekte vordert. Gewoonlijk kan A. mali niet de vruchten aanvallen tenzij het een zeer gevoelig
ras is.
3.3.3 Nadelige e_ecten
De Alternaria-soorten zijn belangrijke veroorzakers van plantenziekten, ze produceren mycotoxines,
zoals alternariol. Alternariol is niet acuut giftig, maar het wordt in verband gebracht met het
ontstaan van slokdarmkanker. De binnenshuis voorkomende soorten produceren allergenen die tot
astma of hooikoorts kunnen leiden. Omdat A. mali slechts concurreert met V. inaequalis wordt
deze niet direct aangetast en ondergaan de bomen alsnog bijna hetzelfde proces. Hierbij komt ook
dat als de rassen resistent zijn tegen A. mali het geen e_ect zal hebben op de aanwezigheid van V.
inaequalis.
10
3.4 Cladosporium cladosporioides
3.4.1 Algemeen
Uit tabel 4 valt af te lezen datCladosporium cladosporioides een schimmel is die tot de stam van de
zakjeszwammen behoort. De orde Capnodiales omvat de roetdouw-schimmelsoorten. Cladosporium
is een geslacht van schimmels die de meeste binnenshuis en buitenshuis schimmels bevat, de soorten
produceren olijfgroen tot bruine of zwarte kolonies en hebben donker gepigmenteerde conidien, te
zien in _guur 7, die worden gevormd in eenvoudige of vertakkende ketens.
Rijk: Fungi
Stam: Ascomycota
Klasse: Dothideomycetes
Orde: Capnodiales
Familie: Mycosphaerellaceae
Geslacht: Cladosporium
Soort Cladosporium cladosporioides
Tabel 4: Taxonomische indeling van cladosporium
cladosporioides. [22] Figuur 7: conidien van C. cladosporioides [23]
3.4.2 Antagonistische relatie
De vele soorten van Cladosporium worden vaak gevonden op zowel levend als dood plantmateriaal.
C. cladosporioides is een schimmelsoort die schimmels parasiteert voor zijn organisch materiaal.
C. cladosporioides groeit optimaal bij temperaturen tussen de 18 en 28°C, maar kan ook overleven
bij temperaturen onder de 0°C. Deze optimale temperatuur komt sterk overeen met die van V.
inaequalis, wat het geschikt zou maken als antagonist.
3.4.3 Nadelige e_ecten
Door de mogelijkheid te kunnen overleven bij temperaturen onder de 0°C kunnen gekoelde vruchten
eventueel alsnog C. cladosporioides meedragen. In stress-condities zal Cladosporium overgaan van
afbraak van schimmels naar afbraak van planten.