Lecture - 10 Basidiomycotina: Puccinia
Sub-division: Basidiomycotina:- It includes 1 class -
Class - Basidiomycetes:-
> Thallus is usually mycelial (some are yeasts called basidiomycetous yeasts). Hyphae are septate. In some cases, a number of hyphae lying parallel to one another are joined together to form thick strands enveloped in a sheath or cortex and behave as a unit or tissue. This modified hyphal form is called rhizomorph.
> The mycelium of most of the Basidiomycetes passes through three distinct stages of development, which are called primary mycelium (monokaryotic and develops from the germination of sexual spore called basidiospore), secondary mycelium (dikaryotic and develops from primary mycelium after the process of plasmogamy during sexual reproduction), and tertiary mycelium (represented by well-matured secondary mycelia that compose the fruiting bodies called basidiomata of complex Basidiomycetes).
> Septa in hyphae are simple or characteristic dolipore. The dolipore septum flares sharply and broadly in the middle portion forming a barrel-shaped structure with open ends, which is covered by membranous structure called paranthesome or septal pore cap.
> Cell wall is made up of chitin and glucans.
> In all the Basidiomycetes, except the rusts, a specialized structure called clamp-connection is formed on the secondary mycelium. Clamp-connection is a device for the perpetuation of dikaryophase in the secondary mycelia in Basidiomycetes.
> The asexual reproduction takes place by oidia, conidia, or chlamydospore formation. Out of the several types of spores developed in the life cycle of rusts and smuts, some (e.g., uredospore) function as asexual spores. The higher taxa of this class lack asexual reproduction.
> No specialized sex organs develop in Basidiomycetes and sexual reproduction takes place by conjugation of nuclei of two different strains.
> During sexual reproduction, the dikaryotic cell is formed by spermatization, somatogamy, clamp- connection, or Buller phenomenon.
> Karyogamy does not occur just after plasmogamy because there exists a prolonged dikaryophase between plasmogamy and karyogamy. The fusion of nuclei of two different strains occurs within the basidial mother cell.
> Meiosis takes place just after karyogamy resulting in haploid daughter nuclei that are used in the formation of basidiospores.
> Basidiospores are the characteristic haploid sexual spores of basidiomycetous fungi, which are produced exogenously on the surface of basidia after karyogamy and meiosis within nuclei lying inside basidia. If the sexual spore of a fungus is a basidiospore, the fungus is a Basidiomycete regardless of any other character. This one character distinguishes Basidiomycetes from all other fungi.
> Except rusts and smuts, the Basidiomycetes usually produce fruiting bodies called basidiomata (sing. basidioma), which were earlier called basidiocarps.
> Classsification:- It includes 3 sub-classes -
1. Holobasidiomycetidae:-
6 Orders:-
a. Aphyllophorales:-
Eg.-
Polyporus (Pore fungus)
Hydnum (Tooth fungus)
Clavaria (Coral fungus)
b. Agaricales:-
Eg.-
Agaricus (Mushroom)
Amanita (Death cap, Death chair)
Coprinus
c. Hymenogastrales:-
Eg.- Hymenogaster (False truffle)
d. Lycoperdales:-
Eg.-
Lycoperdon (Most common puffball)
Calvatia (Giant puffball)
Geastrum (Earth star)
e. Phallales:-
Eg.- Phallus (Stink horn)
f. Nidulariales:-
Eg.- Nidularia (Bird nest fungus)
2. Phragmobasidiomycetidae:-
3 Orders:-
a. Tremellales:- Eg.- Tremella (Jelly fungus)
b. Auriculariales:- Eg.- Auricularia
c. Septobasidiales:- Eg.- Septobasidium
3. Teliomycetidae:- Basidiocarp absent.
2 Orders:-
a. Uredinales (Rust fungi):-
Eg.- Puccinia
b. Ustilaginales (Smut fungi):-
Eg.- Ustilago
Puccinia:-
वर्गीकरण (Classification):-
जगत (Kingdom) - माइसिटी (Myceteae)
प्रभाग (Division) - एमैस्टिगोमाइकोटा (Amastigomycota)
उपप्रभाग (Sub-division) - बैसिडिओमाइकोटीना (Basidiomycotina)
वर्ग (Class) - बैसिडिओमाइसिटीज (Basidiomycetes)
उपवर्ग (Sub-class) - टेलिओमाइसीटिडी (Teliomycetidae)
गण (Order) - यूरेडिनेल्स (Uredinales)
कुल (Family) - पक्सिनिएसी (Pucciniaceae)
वंश (Genus) - Puccinia
सामान्य नाम (Common Names):- Rust fungi
गण (Order) - यूरेडिनेल्स (Uredinales):-
> All the members of this order are called Rust fungi.
(इस गण के सभी सदस्यों को Rust fungi कहते हैं।)
> All fungi of this genus are obligate parasites.
(इस गण के सभी कवक अविकल्पी परजीवी होते हैं।)
> On the basis of the number of hosts, they are of two types:-
(परपोषियों की संख्या के आधार पर ये 2 प्रकार के होते हैं:-)
i. एकल आनुवंशिक (Monogenetic):- When the parasite completes its life cycle on only one host.
(जब परजीवी केवल एक ही परपोषी पर अपना जीवन चक्र पूर्ण करता है।)
ii. द्वि आनुवंशिक (Digenetic):- When the parasite completes its life cycle on two hosts.
(जब परजीवी दो परपोषियों पर अपना जीवन चक्र पूर्ण करता है।)
> Depending on the type of mycelium, the host is of two types:-
(कवकजाल के प्रकार के आधार पर परपोषी दो प्रकार के होते हैं:-)
i. प्राथमिक परपोषी (Primary Host):- The host on which the secondary mycelium of the parasite is found.
(जिस परपोषी पर परजीवी का द्वितीयक कवकजाल पाया जाता है।)
ii. द्वितीयक परपोषी (Secondary Host):- The host on which the primary mycelium of the parasite is found.
(जिस परपोषी पर परजीवी का प्राथमिक कवकजाल पाया जाता है।)
> Ideally, 5 types of spores are found in different members of this order:-
(आदर्श रूप से इस गण के सदस्यों विभिन्न सदस्यों में 5 प्रकार के बीजाणु पाये जाते हैं:-)
i. यूरिडोबीजाणु (Uredospores)
ii. टेल्यूटोबीजाणु (Teleutospores):- They are always present. (ये हमेशा उपस्थित होते हैं।)
iii. बेसिडिओबीजाणु (Basidiospores)
iv. पिक्निडीओबीजाणु (Pycnidiospores)
v. ऐसिडिओबीजाणु (Aecidiospores)
> Based on the presence or absence of spore stage, 5 types of life cycles are found in the members of this order -
(बीजाणु अवस्था की उपस्थिती या अनुपस्थिति के आधार पर इस गण के सदस्यों में 5 प्रकार के जीवन चक्र पाये जाते हैं -)
i. ओप्सिस प्रकार (Opsis type):- When uredospores are absent.
(जब यूरिडोबीजाणु अनुपस्थित होते हैं।)
ii. ब्रैकी प्रकार (Brachy type):- When aecidiospores are absent.
(जब ऐसिडिओबीजाणु अनुपस्थित होते हैं।)
iii. माइक्रोसाइक्लिक प्रकार (Microcyclic type):- When both uredospores and aecidiospores are absent.
(जब यूरिडोबीजाणु व ऐसिडिओबीजाणु दोनों अनुपस्थित होते हैं।)
iv. हेमीसाइक्लिक प्रकार (Hemicyclic type):- When only uredospores and teleutospores are present.
(जब केवल यूरिडोबीजाणु व टेल्यूटोबीजाणु ही उपस्थित होते हैं।)
v. मैक्रोसाइक्लिक प्रकार (Macrocyclic type):- When all five types of spores are present.
(जब पांचों प्रकार के बीजाणु उपस्थित होते हैं।)
> There are 3 types of teleutospores -
(टेल्यूटोबीजाणु 3 प्रकार के होते हैं -)
i. एककोशिकीय (Unicellular):- Eg.- Uromyces
ii. द्विकोशिकीय (Bicellular):- Eg.- Puccinia
iii. बहुकोशिकीय (Multicellular):- Eg.- Phragmidium
महत्वपूर्ण जातियाँ (Important Species):-
a. द्विआनुवंशिक (Digenetic):-
i. P. graminis tritici:- Its primary host is wheat (Triticum aestivum) and secondary host is barberry (Berberis vulgaris). It causes Black rust (Stem rust) disease in wheat.
[इसका प्राथमिक परपोषी गेहूँ (Triticum aestivum) व द्वितीयक परपोषी बारबेरी (Berberis vulgaris) होता है। यह गेहूँ में Black rust (Stem rust) रोग उत्पन्न करती है।]
ii. P. recondita (P. triticina):- Its primary host is wheat (Triticum aestivum) and secondary host is Thalictrum flavum. It causes Brown rust (Leaf rust) disease in wheat.
[इसका प्राथमिक परपोषी गेहूँ (Triticum aestivum) व द्वितीयक परपोषी थैलिक्ट्रम (Thalictrum flavum) होता है। यह गेहूँ में Brown rust (Leaf rust) रोग उत्पन्न करती है।]
iii. P. striiformis (P. glumerum):- Its primary host is wheat (Triticum aestivum). Its secondary host is unknown. It causes yellow rust (stripe rust) disease in wheat.
[इसका प्राथमिक परपोषी गेहूँ (Triticum aestivum) होता है। इसका द्वितीयक परपोषी अज्ञात है। यह गेहूँ में Yellow rust (Stripe rust) रोग उत्पन्न करती है।]
b. एकलआनुवंशिक (Monogenetic):-
i. P. asparagi
ii. P. butleri
iii. P. menthae
आवास व स्वभाव (Habit and Habitat):-
- Puccinia is named after Italian anatomist T. Puccini.
(Puccinia नाम इटली कि Anatomist T. Puccini की याद में रखा गया है।)
- It is a facultative parasitic fungus.
(यह एक अविकल्पी परजीवी कवक है।)
- It cause rust disease on cereal crops like wheat, barley, oats, sorghum, maize etc.
(यह धान्य फसलों जैसे गेहूँ, जौं, जई, ज्वार, मक्का आदि पर Rust रोग फैलाता है।)
- Rust disease is known by the names Ratwa, Rauli, Ghairir, Tombora, Gerua etc. in different regions of India.
(Rust रोग को भारत के विभिन्न क्षेत्रों में रतवा, रौली, घैरीर, तोम्बोरा, गेरुआ आदि नामों से जाना जाता है।)
थैलस संरचना (Thallus structure):-
- Septate and unicellular hyphae.
(पट्ट युक्त व कोशिकीय कवक तन्तु।)
- Cells are monokaryotic in primary mycelium and dikaryotic in secondary mycelium.
(कोशिकाएं प्राथमिक कवकजाल में एक केन्द्रकीय और द्वितीयक कवकजाल में द्विकेन्द्रकीय होती हैं।)
- Branched intercellular mycelium.
(शाखित अन्तरा-कोशिकीय कवकजाल।)
जनन या जीवन चक्र (Reproduction or Life cycle):- There are 5 types of spore stages found in Puccinia-
(Puccinia में 5 प्रकार की बीजाणु अवस्थाएँ पायी जाती हैं-)
i. यूरिडोबीजाणु (Uredospores):- They are dikaryotic and are found on wheat.
(द्विकेन्द्रकीय होते हैं व गेहूँ पर पाये जाते हैं।)
ii. टेल्यूटोबीजाणु (Teleutospores):- They are dikaryotic and are found on wheat.
(द्विकेन्द्रकीय होते हैं व गेहूँ पर पाये जाते हैं।)
iii. बेसिडिओबीजाणु (Basidiospores):- They are monokaryotic and are found in soil.
(एककेन्द्रकीय होते हैं व मृदा में पाये जाते हैं।)
iv. पिक्निडीओबीजाणु (Pycnidiospores):- They are monokaryotic and are found on barberry.
(एककेन्द्रकीय होते हैं व बारबेरी पर पाये जाते हैं।)
v. ऐसिडिओबीजाणु (Aecidiospores):- They are dikaryotic and are found on barberry.
(द्विकेन्द्रकीय होते हैं व बारबेरी पर पाये जाते हैं।)
i. यूरिडोबीजाणु (Uredospores):-
ii. टेल्यूटोबीजाणु (Teleutospores):-
iii. बेसिडिओबीजाणु (Basidiospores):-
iv. पिक्निडीओबीजाणु (Pycnidiospores):- These are also called spermatia.
(इन्हें स्पर्मेशिया भी कहते हैं।)
स्पर्मेटाइजेशन (Spermatization):- The mature spermatia are released from the ostiole along with the drop of nectar. Nectar attracts insects due to which spermatia stick to the legs and mouthparts of insects. When these insects come in contact with the receptive fungal hyphae of opposite strain, spermatia stick to it. Due to the desolution of the contact wall, both the nuclei enter the receptive fungal hyphae.
(परिपक्व स्पर्मेशिया ओस्टिओल से मकरंद की बूंद के साथ बाहर निकलते हैं। मकरंद कीटों को आकर्षित करता है जिससे स्पर्मेशिया कीटों की टांगों व मुखांगों से चिपक जाते हैं। जब ये कीट विपरीत स्ट्रेन वाले ग्राही कवक तन्तु के सम्पर्क में आते हैं तो स्पर्मेशिया उस पर चिपक जाते हैं। सम्पर्क भित्ति गल जाने से दोनों केन्द्रक ग्राही कवक तन्तु में आ जाते हैं।)
v. ऐसिडिओबीजाणु (Aecidiospores):-
नोट:- The formation of secondary mycelium by germination of aesidiospore takes place only on mountains because there, wheat and barberry plants are located close to each other. There are no barberry plants in the plains, so aesidiospores are not formed here.
(ऐसिडिओबीजाणु के अंकुरण से द्वितीयक कवकजाल का निर्माण तो केवल पहाड़ों पर ही होता है क्योंकि वहाँ गेहूँ व बारबेरी के पौधे पास-पास स्थित होते हैं। मैदानी क्षेत्रों में बारबेरी के पौधे नहीं होते हैं, अत: यहाँ ऐसिडिओबीजाणु बनते ही नहीं हैं।)
Annual Recurrence of wheat rust in India (भारत में गेहूँ रस्ट की पुनरावर्ती):-
> Temperate climate is found in European countries in which wheat and barberry shrubs grow side by side. Due to which primary host and secondary host are available to Puccina in close proximity.
(यूरोपीय देशों में शीतोष्ण जलवायु पायी जाती है जिसमें गेहूँ व बारबेरी की झाड़ियाँ साथ - साथ उगती हैं। जिससे Puccina को प्राथमिक परपोषी व द्वितीयक परपोषी नजदीक ही उपलब्ध हो जाते हैं।)
> In India, wheat and barberry shrubs are found side by side on the mountains, but in the plains there is only wheat, not barberry shrubs. Despite this, black rust infection occurs in the plains of India.
(भारत में पहाड़ों पर तो गेहूँ व बारबेरी की झाड़ियाँ साथ - साथ पायी जाती हैं, परन्तु मैदानी क्षेत्रों में केवल गेहूँ ही होता है, बारबेरी की झाड़ियाँ नहीं। इसके बावजूद भी भारत के मैदानी क्षेत्रों में Black rust का संक्रमण होता है।)
> So the question arises that despite the secondary host being so far away, how does black rust actually infect the wheat crop growing in the plains of India?
(तो प्रश्न यह उठता है कि द्वितीयक परपोषी के इतनी दूर होने के बावजूद भी भारत के मैदानी क्षेत्रों में उगने वाकई गेहूँ की फसल में Black rust का संक्रमण किस प्रकार होता है?)
> The credit for the answer of this question goes to Dr. K. C. Mehta of Agra. He studied this disease continuously for 20 years (1923-43) and presented the following facts -
(इस प्रश्न के उत्तर का श्रेय आगरा के डॉ. K. C. मेहता को जाता है। इन्होने 20 वर्ष (1923-43) तक लगातार इस रोग का अध्ययन किया और निम्न तथ्य प्रस्तुत किए -)
i. Wheat is sown twice a year in the hills – the first time in April – May and the second time in September – October. The secondary host wheat is available for most of the year. Wheat is not sown only for 3 months in a year, during this time these uredospores survive on self-growing wheat plants and other weeds in the mountains. Weeds that act as reserve hosts for the pathogen are called volunteers. Thus uredospores of black rust are found throughout the year on the mountains.
(पहाड़ों पर वर्ष में 2 बार गेहूँ बोया जाता है - पहली बार अप्रैल - मई में और दूसरी बार सितंबर - अक्टूबर में। वर्ष के अधिकांश समय में द्वितीयक परपोषी गेहूँ उपलब्ध रहता है। वर्ष में केवल 3 माह के लिए गेहूँ नहीं बोया जाता है, इस समय में ये यूरिडोबीजाणु पहाड़ों पर स्वयं उगने वाले गेहूँ के पौधों और अन्य खरपतवारों पर जीवित रहते हैं। ऐसी खरपतवारें जो रोगजनक के लिए आरक्षित परपोषी के रूप में कार्य करती हैं, वोलुंटीयर कहलाती हैं। इस प्रकार Black rust के यूरिडोबीजाणु पहाड़ों पर वर्ष भर पाये जाते हैं।)
ii. Wheat is sown in the plains in November-December and uredospores are completely absent in this time. But at the same time, a large amount of uredospores is found on the mountains about 7000 meters height.
(नवम्बर - दिसम्बर में मैदानी क्षेत्रों में गेहूँ बोया जाता है और इस समय वायु में यूरिडोबीजाणु पूर्णतया अनुपस्थित होते हैं। परन्तु इसी समय 7000 मीटर ऊंचे पहाड़ों पर यूरिडोबीजाणुओं की भारी मात्रा पायी जाती है।)
iii. In November-December, these uredospores infect the wheat crop and move downwards and by the month of January-February, these uredospores reach the foothills of the mountains. Here they do not get destroyed because the temperature is low at this time.
(नवम्बर - दिसम्बर में ही ये यूरिडोबीजाणु गेहूँ की फसल को संक्रमित करते हुए नीचे की ओर बढ्ने लगते हैं और जनवरी - फरवरी का महीना आते - आते ये यूरिडोबीजाणु पहाड़ों की तलहटी में पहुँच जाते हैं। यहाँ ये नष्ट नहीं होते हैं क्योंकि इस समय तापमान कम होता है।)
iv. In January-February, along with the north to south winds, these uredospores start moving to the plains and infect the wheat crop.
(जनवरी - फरवरी में उत्तर से दक्षिण की ओर चलने वाली हवाओं के साथ ये यूरिडोबीजाणु मैदानी क्षेत्रों में जाने लगते हैं और गेहूँ की फसल को संक्रमित करने लगते हैं।)
> Thus, in the plains of India, the infection of black rust is caused by uredospores and not by aecidiospores.
(इस प्रकार भारत के मैदानी क्षेत्रों में Black rust का संक्रमण यूरिडोबीजाणुओं द्वारा होता है न कि ऐसिडिओबीजाणुओं द्वारा।)
