Sura 9: Kinga za Asili za Mimea na Uhusiano Kati ya Mmea na Kimelea

Sura ya 9

Kinga za Asili za Mimea na Uhusiano Kati ya Mmea na Kimelea

Kwa nini mmea mmoja unaugua na jirani yake haugui, ingawa wote wamekutana na kimelea kilekile.

Malengo ya kujifunza

Baada ya kusoma sura hii, utaweza:

  • Kutaja vizuizi vya nje vinavyozuia vimelea kuingia.
  • Kueleza kinga zinazoamshwa baada ya kimelea kutambuliwa.
  • Kutofautisha ustahimilivu (resistance) na uvumilivu (tolerance).
  • Kueleza dhana ya gene-for-gene na kwa nini ustahimilivu huvunjika.
  • Kutumia maarifa haya kufanya maamuzi bora ya kuchagua mbegu.

Vizuizi vilivyopo kabla ya shambulio

Mmea unayo mifumo ya kujilinda iliyopo tayari kabla ya kimelea kufika. Hii ni kinga ya kimuundo, na mara nyingi ndiyo inayozuia asilimia kubwa ya majaribio ya maambukizi.

  • Safu ya nta (cuticle). Tabaka la mafuta juu ya jani linalozuia maji kukaa na kuzuia kutoboa. Majani yenye nta nene hukausha haraka na hupunguza hatari.
  • Vinyweleo (trichomes). Nyuzi ndogo juu ya jani zinazoshikilia matone mbali na uso wa jani na kuzuia wadudu.
  • Ukuta wa seli ulio mnene. Uliojaa lignin na silika, hutoa upinzani wa kimwili. Mpunga unaopewa silika ya kutosha huwa na upinzani mkubwa zaidi dhidi ya blast.
  • Idadi na umbo la stomata. Aina zenye stomata chache au zinazofunga haraka hupunguza mlango wa kuingilia kwa vimelea vinavyotumia stomata.
  • Kemikali zilizopo tayari. Baadhi ya mimea ina dutu za kuzuia vimelea zilizohifadhiwa kwenye seli, kwa mfano dutu za jamii ya vitunguu na dutu za majani ya mwarobaini.

Kinga zinazoamshwa baada ya kutambua kimelea

Mmea unapogundua kwamba unashambuliwa, huamsha mfululizo wa hatua ndani ya dakika chache. Ugunduzi hufanywa na vipokezi vinavyotambua molekuli za kimelea, kama vipande vya ukuta wa seli za kuvu au protini za bakteria.

Hatua ya kwanza mara nyingi ni kifo cha haraka cha seli chache zilizoshambuliwa. Hii inaitwa hypersensitive response. Mmea unaua seli zake mwenyewe ili kimelea kinachohitaji seli hai kife nacho. Ndiyo maana kwenye aina zinazostahimili, mara nyingi unaona madoa madogo meusi yaliyokauka ambayo hayakui. Doa hilo si ushahidi wa kushindwa; ni ushahidi wa mafanikio.

Hatua ya pili ni kuimarisha ukuta wa seli zinazozunguka kwa kuweka lignin na dutu nyingine, kama kuweka ukuta wa saruji kuzunguka moto.

Hatua ya tatu ni kutengeneza kemikali za kuua vimelea, ikiwemo protini zinazovunja ukuta wa kuvu, na dutu za jamii ya phytoalexins ambazo mmea hutengeneza tu wakati wa shambulio.

Hatua ya nne ni kinga ya mwili mzima (systemic acquired resistance). Mmea hutuma ishara kwenda sehemu zisizoshambuliwa, na sehemu hizo hujiandaa. Ndiyo maana mmea uliopona shambulio dogo mara nyingi hustahimili shambulio la pili vizuri zaidi.

Ustahimilivu, uvumilivu na kuepuka

Maneno haya matatu hutumiwa kwa kuchanganywa, lakini yana maana tofauti kabisa na yanabadilisha matarajio ya mkulima.

Tofauti kati ya ustahimilivu, uvumilivu na kuepuka
DhanaMaanaUnachoona shambani
Ustahimilivu (resistance)Mmea unazuia kimelea kuingia au kueneaDalili chache au ndogo; kimelea hakizaliani vizuri
Uvumilivu (tolerance)Kimelea kinaingia lakini mavuno hayapungui sanaDalili zinaonekana wazi lakini mavuno ni mazuri
Kuepuka (escape)Mmea haukutani na kimelea kwa sababu ya muda au mahaliHakuna dalili, lakini si kwa sababu ya jeni
Ustahimilivu wa aina moja (vertical)Unategemea jeni moja dhidi ya aina moja ya kimeleaKinga kamili, lakini huvunjika ghafla aina mpya ikitokea
Ustahimilivu wa jumla (horizontal)Unategemea jeni nyingi; hupunguza tu kasiKinga isiyo kamili lakini ya kudumu kwa miaka mingi

Sogeza jedwali kushoto na kulia ukiwa kwenye simu.

Umuhimu wa vitendo: mkulima anayenunua mbegu iliyoandikwa ‘tolerant’ asitegemee shamba lisilo na dalili. Atategemea mavuno mazuri licha ya dalili. Akiona dalili na kuanza kununua dawa kwa hofu, atakuwa amepoteza fedha bila sababu.

Vilevile, ustahimilivu wa jeni moja ni wa kudanganya. Hufanya kazi vizuri sana kwa miaka michache, kisha huvunjika ghafla wakati aina mpya ya kimelea inapotokea. Ustahimilivu wa jeni nyingi hauonekani wa kuvutia mwanzoni lakini hudumu.

Dhana ya gene-for-gene na kuvunjika kwa ustahimilivu

Harold Flor alionyesha kwamba kwa kila jeni ya ustahimilivu (jeni ya R) kwenye mmea, kuna jeni inayolingana ya kimelea (jeni ya Avr). Ugonjwa hautokei tu ikiwa jeni zote mbili zipo. Ikiwa mmea hauna jeni ya R, au kimelea kimepoteza jeni ya Avr, mmea hushindwa kutambua shambulio na ugonjwa hutokea.

Hii inaeleza jambo linaloonekana la ajabu shambani: kimelea kinaweza kufanikiwa kwa kupoteza jeni, si kwa kupata. Kimelea kilichopoteza jeni ya Avr kinakuwa kimejificha; mmea hauwezi kukitambua, kwa hiyo kinga haiamshwi.

Kwa sababu vimelea huzaliana kwa kasi na kwa idadi kubwa, mabadiliko haya hutokea mara kwa mara. Ukipanda aina moja tu yenye jeni moja ya ustahimilivu kwenye eneo kubwa, unatengeneza shinikizo kubwa la uteuzi: aina yoyote ya kimelea inayoweza kushinda jeni hiyo itashamiri bila ushindani.

Hii ndiyo sababu ya kanuni tatu za kudumisha ustahimilivu:

  • Usipande aina moja tu. Changanya aina mbili au tatu zenye misingi tofauti ya ustahimilivu, hata kama moja inaonekana bora.
  • Badilisha aina kwa vipindi. Usiendelee na aina moja miaka mingi mfululizo katika eneo lilelile.
  • Ongeza hatua nyingine. Ustahimilivu ni safu moja; usiache mzunguko wa mazao, usafi na uchaguzi sahihi wa wakati wa kupanda.
Mfano kutoka Tanzania

Kutu ya shina ya ngano ya aina ya Ug99, iliyogunduliwa Uganda mwaka 1998, ilishinda jeni ya ustahimilivu iliyokuwa ikilinda ngano duniani kwa miongo mingi. Ilienea hadi Afrika Mashariki ikiwemo maeneo ya ngano ya Tanzania, na ililazimu programu za kimataifa za kutafuta jeni mpya. Ni ukumbusho kwamba ustahimilivu si suluhisho la kudumu bali ni rasilimali inayohitaji kusimamiwa.

Uhusiano kati ya lishe, msongo na kinga

Mmea wenye lishe iliyosawazishwa una kinga imara. Lakini uhusiano si wa mstari: zaidi si bora zaidi.

Nitrojeni ya kupita kiasi huongeza magonjwa. Inatengeneza majani mengi, laini na yenye maji mengi, ambayo ni chakula rahisi kwa vimelea, na pia huongeza msongamano unaozuia hewa. Magonjwa kama blast ya mpunga na ukungu unga huongezeka kwa nitrojeni kubwa.

Potasiamu kwa kawaida hupunguza magonjwa kwa sababu huimarisha ukuta wa seli na kudhibiti maji ndani ya mmea.

Silika huongeza upinzani wa kimwili, hasa kwa mpunga.

Msongo wa maji, iwe mwingi au mchache, hudhoofisha kinga. Mmea unaotumia nguvu zake kupambana na ukame hauna rasilimali za kutosha kutengeneza phytoalexins.

Kwa hiyo, hatua za msingi za kilimo bora ni sehemu ya udhibiti wa magonjwa, si shughuli iliyojitenga.

Muhtasari wa sura

  • Mimea ina vizuizi vya kimuundo vilivyopo tayari na kinga zinazoamshwa baada ya kutambua kimelea.
  • Madoa madogo meusi yasiyokua kwenye aina zinazostahimili ni ishara ya kinga inayofanya kazi.
  • Ustahimilivu huzuia kimelea; uvumilivu huruhusu dalili lakini hulinda mavuno.
  • Ustahimilivu wa jeni moja hutoa kinga kamili lakini huvunjika ghafla; wa jeni nyingi hudumu zaidi.
  • Kimelea kinaweza kushinda ustahimilivu kwa kupoteza jeni inayotambulika na mmea.
  • Nitrojeni ya kupita kiasi huongeza magonjwa; potasiamu na silika huongeza upinzani.

Maneno muhimu na maana zake

Hypersensitive responseKifo cha haraka cha seli chache ili kuzuia kimelea kuenea.
PhytoalexinsKemikali za kuua vimelea zinazotengenezwa na mmea wakati wa shambulio.
Systemic acquired resistanceKinga inayoenea mwili mzima baada ya shambulio la eneo moja.
ResistanceUwezo wa mmea kuzuia kimelea kuingia au kuenea.
ToleranceUwezo wa mmea kutoa mavuno mazuri licha ya kuwa na maambukizi.
Jeni ya RJeni ya ustahimilivu inayotambua jeni maalum ya kimelea.

Maswali ya kujipima

  1. Mkulima ananunua mbegu ya nyanya iliyoandikwa ‘tolerant to TYLCV’ na anaona dalili shambani. Je, alidanganywa?
  2. Kwa nini kupanda aina moja tu ya mbegu yenye jeni moja ya ustahimilivu ni hatari?
  3. Eleza jinsi kimelea kinaweza kushinda ustahimilivu kwa kupoteza jeni.
  4. Kwa nini nitrojeni ya kupita kiasi huongeza magonjwa ya majani?
  5. Doa dogo jeusi lisilokua kwenye jani la aina inayostahimili linamaanisha nini?

Majibu

  1. Hapana. Uvumilivu haumaanishi kutokuwepo kwa dalili. Unamaanisha kwamba mmea unaweza kuendelea kutoa mavuno ya kuridhisha licha ya maambukizi. Matarajio sahihi ni mavuno mazuri, si shamba lisilo na dalili. Kununua dawa kwa hofu ya dalili hizo ni matumizi yasiyo ya lazima.
  2. Kwa sababu hutengeneza shinikizo kubwa la uteuzi. Aina yoyote ya kimelea inayoweza kushinda jeni hiyo hupata eneo kubwa bila ushindani na huongezeka kwa kasi. Ndani ya misimu michache, ustahimilivu unaweza kuvunjika kabisa katika eneo lote.
  3. Mmea hutambua kimelea kupitia molekuli inayotokana na jeni ya Avr ya kimelea. Kimelea kikipoteza jeni hiyo, hakiwezi kutambuliwa na vipokezi vya mmea, kwa hiyo kinga za mmea haziamshwi na maambukizi huendelea bila kizuizi.
  4. Kwa sababu hutengeneza majani mengi, laini na yenye maji mengi ambayo ni rahisi kutobolewa na yenye virutubisho vingi kwa kimelea. Pia msongamano wa majani hupunguza mzunguko wa hewa na kuongeza muda ambao majani hubaki mabichi.
  5. Linamaanisha kinga inafanya kazi. Ni matokeo ya hypersensitive response, ambapo mmea umeua seli chache zilizoshambuliwa ili kimelea kikose seli hai za kuendelea. Doa lisilokua ni ishara ya mafanikio, si ya kushindwa.

Marejeo ya kuaminika

  • Jones, J. D. G. na Dangl, J. L. (2006). The plant immune system. Nature.
  • Flor, H. H. (1971). Current status of the gene-for-gene concept. Annual Review of Phytopathology.
  • Agrios, G. N. (2005). Plant Pathology, sura ya ulinzi wa mimea.
  • Datnoff, L. E. na wenzake. Mineral Nutrition and Plant Disease. APS Press.

Rudi kwenye ukurasa mkuu wa kitabu↑ Rudi juu

App
Download DiplomaNet App, soma notes bila mtandao!
Scroll to Top