Recurrence of soft rot coliform bacterial infections in potato stem cuttings: an epidemiological study on the central nuclear stock production farm in Scotland 1967–74

Summary

Propagation of potato stocks from stem cuttings has produced material almost entirely free from infection withErwinia carotovora var.carotovora andE. carotovora var.atroseptica: during 1967–74, very few infected plants or tubers were found on the nuclear stock farm. When infection occurred,E. carotovora var.carotovora was the organism most often isolated, whereas in ordinary commercial stocksE. cartotovora var.atroseptica predominates. In 1973 and 1974 dipterous insects caught at a nearby dump of decomposing vegetable matter were contaminated withE. carotovora var.carotovora several weeks before infection was found on potato stems. Serotypes ofE. carotovora var.carotovora isolated from insects and infected plants were very often identical, providing compelling evidence that the source of the organisms was the dump, from which contaminated insects dispersed and subsequently transferred organisms to the crop. The origin of infections withE. carotovora var.atroseptica remains unknown.

Zusammenfassung

1967 wurde 30 km von Edinburg entfernt unter des Aussicht des Department of Agriculture and Fisheries for Scotland (DAFS) mit der Produktion von Saatkartoffeln, die von gesundem Nachbau von Stengelstecklingen stammten begonnen. Die Produktion wurde seitdem von spezialisierten Vermehrern als VTSC-Saatgut gesteigert. (VTSC=Nachkommen von virustetesteten Stengelstecklingen): VTSC ist der höchste Grad im DAFS Anerkennungsschema. Das Ziel dieser Produktionsart ist die Ausschaltung von Krankheitseregern, die im wesentlichen von der Knolle übertragen werden; in diese Gruppe gehören die coliformen Nassfäulebakterien.

Seit 1967 wurde in dem Ausganssaatgut der DAFS sehr genau das Auftreten von Infektionen mitErwinia carotovora var.carotovora (E. carotovora) undErwinia carotovora var.atroseptica (E. atroseptica) überwacht. Während der Jahre 1967–1974 wurde eine kleine Zahl von Stengeln und Knollen infiziert mit diesen Erregern gefunden, aber mit Ausnahme von 1972, war der vorherrschend auftretende ErregerE. carotovora, während im gewöhnlichen Konsumanbau in SchottlandE. atroseptica zu finden war. Infektionen mitE. carotovora sind sehr deutlich von typischen Schwarzbeinigkeitssymptomen zu unterscheiden: gewöhnlich findet man grünliche nassfaule Stellen an beschädigten Blättern oder gegen Ende der Wachstumsperiode faulende Stengel.

Im August und September 1971 wurde eine kleine Zahl von Pflanzen mit einem Feld von 4000 Stengelstecklingen hauptsächlich mitE. carotovora infiziert gefunden (obwohl auchE. atroseptica in geringem Ausmass vorhanden war) und Insekten (einschliesslichDrosophila supp. undVespa spp.), die zwischen den Pflanzen gefangen wurden, waren mitE. carotovora behaftet. Es konnte nicht festgestellt werden. ob die Pflanzen durch die Insekten infiziert wurden oder umgekehrt, aber um zu prüfen. ob irgendein Zusammenhang zwischen den Organismen der Insekten und der Pflanzen bestand, wurde der Serotyp der Isolate von beiden Herkünften bestimmt. In Tabelle 1 sind die Erreger, die zur Herstellung der Antiseren verwendet wurden aufgeführt und Tabelle 2 zeigt die in den Jahren 1971–1974 gefundenen Serotypen. Es ergab sich, dass die Serotypen, die von den Insekten isoliert wurden, mit den meisten der Isolate der Pflanzen identisch waren. 1972 wurden keine mitE. carotovora infizierten Kartoffelstengel gefunden, aber eine nahe gelegener Rübenbestand war infiziert und Insekten, die in diesem Bestand gefangen wurden, enthielten den selben Erreger. Auf dem Feld wurde eine Saugfalle aufgestellt, sie war aber ungeeignet, da die Insekten in ihr schnell starben und austrockneten und nur weinig Bakterien isoliert werden konnten. 1973 wurden auf einem nahegelegenen Gemüseabfallhaufen Dipteren, einschliesslichLeptocera spp. undFannia spp., gefangen, die bereits einige Wochen bevor Infektionen mit diesem Erreger an Kartoffelstengeln auftraten, mitE. carotovora kontaminiert waren (Fig. 1). Tabelle 3 zeigt die mit dem Erreger kontaminierten Insekten und Pflanzen und die Serotypen. Im wesentlichen ähnlich Ergebnisse wurden 1974 erhalten, obwohl Stegelinfektionen nur an alten Stengeln nach der Ernte beobachtet wurden; die Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengestellt. Diese Ergebnisse liefern den zwingenden aber nicht endgültigen Beweis, dass eine Infektionsquelle mitE. carotovora kontaminierte Insektenvon Abfallhaufen sind, die sich auf beschädigten Stengeln, Blättern oder alten Kartoffelstengeln verteilen und sich gleichzeitig davon ernähren.

Während der Jahre 1967–1974, vor allem 1972, wurden einige Kartoffelpflanzen infiziert mitE. atroseptica gefunden (Tabelle 5). Diese Infektionen traten im allgemeinen nur an Pflanzen, 2 oder mehr Jahre nach der Bildung der Stengelstecklinge, auf und sie schienen mit bestimmten Klonen verbunden zu sein. So wurden auch nur wenige Partien von Kartoffelknollen, die mit diesem Erreger infiziert waren, im Lager gefunden (Tabelle 6). Der Ursprung vonE. atroseptica ist unbekannt, es wurden niemals kontaminierte Insekten in Ingraston festgestellt.

Die Ergebnisse erhellen die Bedeutung einfacher Hygienevorschriften, um Reinfektionen mit coliformen Nassfäuleerregern zu verhindern, vor allem durch Vermeidung von Ansammlungen faulender Gemüseabfälle (vor allem Kartoffeln) auf Farmen. Ebenso sollte ein wirksames chemisches Krautabtötungsmittel verwendet werden, um einen möglichen Ausbruch von Stengelinfektionen in der späten Wachstumsperiode zu verhindern. Die Epidemiologie der Nassfäulen verursacht durchErwinia spp. ist noch nicht völlig geklärt und es können noch andere Möglichkeiten für die Verbreitung dieser Erreger bestehen.

Résumé

La production de plants de base, indemnes de maladie, obtenus à partir de boutures de tige, a été commencée en 1967 par le Ministère de l'Agriculture écossais (DAFS), dans une station située à 30 km d'Edimbourg. La descendance a, depuis, été multipliée par des agriculteurs producteurs spécialisés de semences VTSC (boutures de tige testées pour verifier l'absence de virus), la classe VTSC étant la plus élevée dans le plan de certification des semences de pomme de terre du DAFS. Cette pratique a pour but d'éliminer tous les organismes responsables de maladies, qui sont essentiellement transmis par les plants; les bactéries coliformes de la pourriture molle appartiennent à ce groupe.

Depuis 1967, les plants de base du DAFS ont été soigneusement protégés contre les infections d'Erwinia carotovora var.carotovora (E. carotovora) et d'Erwinia carotovora var.atroseptica (E. atroseptica). Au cours de la période 1967–1974, un petit nombre de tiges et de tubercules ont été trouvés infectés par ces organismes, mais exception faite pour l'année 1972,E. carotovora était le plus communément présent, alors que dans les lots commerciaux, en Ecosse, c'estE. atroseptica qui prédomine. Les infections parE. cartovora sont tout à fait distinctes de la jambe noire typique — pourritures molles habituellement verdâtres sur les feuilles au niveau de blessures ou pourritures de tiges sénescentes en fin de période de croissance.

En août et septembre 1971, sur 4000 boutures de première année plantées dans le champ, quelques unes étaient infectées, principalement parE. carotovora (E. atroseptica n'était présent que sur une petite surface) et les insectes capturés sur les plantes (y comprisDrosophila spp. etVespa spp.) étaient contaminés parE. carotovora. Il était impossible de dire si les plantes avaient été infectées par les insectes ou vice-versa; mais, pour voir s'il y avait une relation, des isolations de chacune des deux sources furent sérotypées.

Les organismes utilisés pour produire l'antisérum sont donnés dans le tableau 1 et les sérotypes trouvés pendant la période 1971–1974 sont détaillés dans le tableau 2. II a été montré que les sérotypes isolés à partir des insectes étaient identiques à la plupart de ceux isolés à partir des plantes. En 1972, aucune tige de pomme de terre n'était infectée parE. carotovora, mais, dans les environs, une récolte de navet était infectée et les insectes vivants capturés dans la parcelle portaient le même organisme. Un piège à insectes a été installé dans le champ, mais ce nu fut pas un succès car les insectes, qui mouraient et se desséchaient trop rapidement, produisaient peu de bactéries. En 1973, des insectes diptères, y comprisLeptocera spp. etFannia spp., capturés tout près d'un dépôt de détritus de matière végétale. étaient contaminés parE. carotovora plusieurs semaines avant que les infections par cet organisme se manifestent sur les tiges de pomme de terre. Les insectes et les plantes portant cet organisme et les sérotypes sont mentionnés dans le tableau 3. Globalement, des résultats similaires ont été obtenus en 1974, bien que les symptômes sur tiges n'apparurent que sur de vieilles tiges après l'arrachage de la récolte; les résultats sont donnés dans le tableau 4.

Sans être une preuve définitive, ces données montrent qu'une source des infections parE. carotovora pourraient être des insectes contaminés, associés aux tas de déchets, les insectes disséminant l'organisme après l'avoir prélevé sur les feuilles au niveau des blessures ou sur les tiges sénescentes.

Au cours de la période 1967–1974, quelques plantes de pomme de terre ont été trouvées infectées parE. atroseptica, spécialement en 1972, comme le montre le tableau 5. Ces infections n'ont généralement été observées que sur des plantes de deux ou plusierus années au-delà du stade bouturage et elles avaient tendance à être associées à certains clones. Comparativement, très peu de lots de tubercules de pomme de terre, en magasin, ont été trouvés infectés par cet organisme (tableau 6). L'origine d'E. atroseptica reste inconnue; à Ingraston, il n'a jamais été trouvé associé aux insectes.

Ces résultats mettent clairement en évidence l'importance de simples précautions pour éviter la recontamination par les bactéries coliformes de la pourriture molle, spécialement en évitant les accumulations de déchets de matière végétale (en particulier de pommes de terre), dans les fermes. Un défanant efficace pourrait aussi être appliqué pour prévenir de possibles infections de tiges, tard dans la saison. Toutefois, il est aussi mentionné que l'épidémologie des pourritures molles causées parErwinia spp. n'est pas complètement connue, et qui'il peut y avoir d'autres moyens de dissémination de ces organismes dans le milieu ambiant.