Search

A Thesis for applying for the degree of Doctor of Philosophy in Forestry. As elsewhere in the world, elms in Northeastern Europe are threatened by Dutch elm disease (DED), which is one of the most devastating diseases of the elms. The aim of the doctoral thesis was to investigate the spread of Dutch elm disease, its agents and their impact on the health status of different elms, vectors and the health of the elms in different habitats in Estonia and North-West Russia. The results of the work demonstrated that U. glabra is more susceptible to DED than U. laevis and elm hybrids. Therefore, we recommend to use U. laevis rather than U. glabra in landscaping. Elm hybrids may be promising in green areas, but they still need to be tested before they can be widely used in the conditions of Northeastern Europe. DED is known to have caused damage to Estonia's elms since 1930s. First, the pathogen was Ophiostoma ulmi which has now been replaced by a new species, Ophiostoma novo-ulmi. In Europe the European subspecies (subsp. novo-ulmi) and to a lesser extent the North American subspecies (subsp. americana) are both the causal agents of DED in Estonia; however, the latter was detected only in Northwestern Estonia, incl. Hiiumaa island. As the American subspecies of DED is more aggressive than the European one, it causes the mortality of elms at a faster rate as was the case in North Estonia. In the current work the presence of an aggressive hybrid of this pathogen was also proved for the first time in Estonia in 2020. At the same time, our investigations demonstrated that the pathogen´s hybrids between subspecies are even more aggressive as revealed by their significantly faster growth in pure cultures. The reason may be the poor health status of elms in Russia where these hybrids were particularly often detected. Additionally, in this work it was found that Xyleborinus saxesenii and Xyleborus dispar are new potential vectors for DED. This is clear evidence of wider spread potential of DED and greater risk to elms. Nagu mujal maailmas, nii on ka Kirde-Euroopas jalakaid ohustamas jalakasurm, mis on üheks kõige laastavamaks jalakate haiguseks. Doktoritöös uuriti jalakasurma levikut, selle tekitajaid ja mõju erinevatele peremeestaimedele, vektorputukaid ning jalakate tervislikku seisundit erinevates kasvukohtades nii Eestis kui Loode-Venemaal. Siinsetel aladel on jalakasurma tõttu hübriidjalakate ja künnapuu (Ulmus laevis) tervislik seisund oluliselt parem kui harilikul jalakal (U. glabra). Seepärast soovitame haljastuses ja metsas kasutada jalakalistest pigem künnapuud, haljasaladel võivad olla perspektiivsed resistentsemad jalakate sordid, kuid need vajavad testimist enne haljastuses kasutamist. Jalakasurm on Eesti jalakaid kahjustanud teadaolevalt juba alates eelmise sajandi 30ndatest aastatest. Esmalt oli patogeeniks Ophiostoma ulmi (eesti k. jalaka-siugsuu), mis nüüdseks on asendunud uue liigiga Ophiostoma novo-ulmi, (eesti k. uus jalaka-siugsuu). Enamasti levib Eestis jalakasurma tekitaja Euroopa alamliik (subsp. novo-ulmi), kuid käesoleva töö tulemusel tuvastati ka tema Põhja-Ameerika alamliik (subsp. americana), viimane levib Loode-Eestis, s.h Hiiumaal. Esmakordselt tõestati ka patogeenide hübriidi esinemine Põhja-Eestis. Loode-Venemaal tuvastati mõlemad patogeeni alamliigid kui ka nende hübriidid. Kuna patogeeni ameerika päritolu alamliik on mõningal määral agressiivsem kui euroopa alamliik, siis põhjustab see jalakate kiiremat suremust, näiteks ka Põhja-Eestis. Samas on alamliikide vahelised hübriidid veelgi agressiivsemad, mida näitab nende oluliselt kiirem kasv puhaskultuuris ja jalakate äärmiselt vilets tervislik seis Venemaal, kus neid on rohkem. Lisaks varasemalt Euroopas teadaolevatele jalakasurma vektoritele – jalaka-maltsaüraskitele (Scolytus spp.) tuvastati doktoritöö tulemusel jalakasurma tekitajat uutelt putukatelt, s.o paaritu puiduüraja (Xyleborus dispar) ja Xyleborinus saxesenii. Need on potentsiaalsed jalakasurma levitajad, mis kinnitab selgelt patogeeni ulatuslikumat levikupotentsiaali ja suuremat ohtlikkust jalakatele.

A Thesis for applying for the degree of Doctor of Philosophy in Agricultural Sciences. Soil fungi have fundamental ecological roles as decomposers, mutualists, and pathogens of plants. Roots of agricultural plants are hosts for various microorganisms. These include many harmful, often soilborne, pathogens, as well as beneficial organisms such as plant growth- and health‐promoting arbuscular mycorrhizal (AM) fungi. Potato (Solanum tuberosum L.) yield and quality is very sensitive to various pathogens. Soils contain distinct AM fungal communities and most crops (including potato) naturally become colonized by AM fungi in the absence of inoculation. In the current thesis, diversity, abundance, and community composition of putative pathogenic fungi and symbiotic AM fungi in potato fields in Estonia is studied. We found that potato roots have higher AM fungal colonization levels under organic, rather than conventional, farming. However, colonization of potato roots by AM fungi is extremely low in both of these management types. Relative abundance of AM fungi is significantly higher at the end of the growing season compared to the beginning. Seasonal and cultivar-driven changes of soilborne phytopathogenic fungal communities in conventional potato production, both within roots and in soil, were studied for the first time on a large number of potato cultivars using high-throughput sequencing. Cultivar influenced root-pathogenic fungal richness and community composition more than sampling time or sampling time x cultivar interaction. Additionally, cultivar had a significant effect on root fungal pathogen relative abundance. In soil, the community composition of putative pathogenic fungi changed significantly over time. Under increasing threat of plant disease outbreaks, the speed of detection of plant disease agents is essential for avoiding large-scale crop losses. This thesis work demonstrated that the third-generation sequencing device MinION is well suited for rapid, PCR-free diagnosis of fungal pathogens and other eukaryotic organisms. However, care should be taken due to a number of possible limitations that might lead to misdiagnosis. Our findings demonstrate that AM fungi are present in Estonian conventional potato fields, but studied potato cultivars exhibit low AM root colonization levels. In order to benefit from AM fungi in potato cultivation, a potato growing technique that involves less soil disturbance could be used. The results of this thesis work also indicate the importance of plant breeding, concerning disease resistance; and offer implications for rapid pathogen diagnostics that may help to avoid large-scale crop losses caused by new, emerging pathogens that are undetectable from symptoms. Muld on elupaigaks miljonitele mikroorganismidele, sealhulgas nii taimekasvu kahjustavatele kui ka soodustavatele seentele. Kartuli (Solanum tuberosum L.) saagikust ja kvaliteeti ohustavad mitmed seenpatogeenid. Teisalt on kartul võimeline moodustama kasulike krohmseentega arbuskulaarset mükoriisat (AM). Käesolevas doktoritöös analüüsiti Eesti traditsioonilise kasvatustehnoloogiaga kartulipõldudel kartulijuuri ja mulda asustavate patogeensete seente ja taimedega sümbioosis kasvavate arbuskulaarmükoriissete seente mitmekesisuse näitajaid ning nende seoseid kartuli kasvufaasi ja sordiga. Lisaks katsetati ülikiireid protokolle taimekoest patogeenide tuvastamiseks. Käesoleva doktoritöö tulemused näitasid, et AM-seente kolonisatsioon oli üldiselt väga väike, kuid maheviljeluses oli see siiski suurem kui tavaviljeluses. Kartuli kasvuperioodi lõpus on põllumulla AM seente suhteline ohtrus võrreldes kasvuperioodi algusega oluliselt kõrgem. Selle põhjuseks võib olla kasvuperioodi alguses läbiviidavate mitmete järjestikuste mullaharimise häiringu võimalik mõju, mis aeglustab mullas looduslikult eksisteerivate AM seente ja lühikese kasvuajaga kartulitaime vahel sümbioosi tekkimist. Sekveneerimisel tuvastatud patogeensete seente suhteline ohtrus juurtes ja mullas sõltus nii taime kasvufaasist kui ka kartulisordist. Kui juurte patogeensete seente liigirikkust ja liigilist koosseisu mõjutas kartulisort, siis mulla patogeensete seeneliikide koosseisu mõjutas taime kasvufaas. Seega lubavad antud töö tulemused järeldada, et taimesortide geneetiline mitmekesisus põllul võib aidata luua põllukultuure ohustavatele patogeenidele vähem soodsa keskkonna ja seeläbi aidata luua jätkusuutlikuma agroökosüsteemi. Antud töö tulemusena leiti teadusele uudsena, et taskusekvenaatorit MinION-i saab kasutada taimekoes domineerivate patogeenide kiireks ja täpseks PCR-vabaks diagnoosimiseks. Siiski tuleb olla ettevaatlik mitmete võimalike analüüsimisel ette tulevate kõrvalekallete suhtes. Uuringute tulemused on kartulikasvatuses suure praktilise väärtusega ning kinnitavad, et krohmseened on kartulipõldudel olemas, kuid tänapäevased sordid ja kasvatustehnoloogiad ei soodusta AM seenekolonisatsiooni moodustumist. Töö tulemustest järeldub, et säästlikus kartulikasvatuses tuleb panustada rohkem sortide resistentsusaretusele ning juba aretusprogrammides võtta arvesse taim-mikroorganism vastastikuseid toimeid ja mõjusid. Antud uurimistöö tulemusena on võimalik parandada patogeenide kiiret diagnostikat, mis omakorda aitab kaasa taimepatogeenidest tingitud ulatuslike saagikadude vähendamisele. Publication of this thesis is supported by the Estonian University of Life Sciences and the European Union’s European Regional Development Fund (Estonian University of Life Sciences ASTRA project “Value-chain based bio-economy”).

A Thesis for applying for the degree of Doctor of Philosophy in Applied Biology Plants produce a large amount of secondary metabolites including a variety of biogenic volatile organic compounds (VOCs), which can be categorized to isoprenoids, benzenoids, products of lipoxygenase (LOX) based on the biosynthesis pathway. The volatiles play a pivotal role in the interaction of plants with neighboring plants and with other organisms. Volatiles in the flower or fruits serve as attractants for pollinators and seed dispersing animals; while volatiles in leaves have been reported to play a role in attracting natural enemies of feeding herbivores for indirect defense or priming/signaling among different plants and also display antimicrobial and antifungal activities. In addition, VOCs have a considerable impact on biosphere–atmosphere interactions. Not all plants constitutively emit VOCs, but all plant species can be induced to release VOCs by abiotic and biotic stress. Biotic stress, typically including pathogen infection and insect infestation results in a series of physiological changes. The genus of leaf rusts Melampsora comprises >80 species of obligate biotrophic pathogens. Among the Melampsora species, M. larici-populina is the most widespread poplar rust. Another naturally occurring antagonist of poplar trees is the petiole aphid. The aphid species in the genus Pemphigus typically induce the formation of galls on the petiole of poplar (Populus) species as the specialized primary host, and the galls formed by poplar spiral gall aphid (P. spyrothecae) are located near the middle of the petiole. Gall wasps are also tribes of obligate parasites on plant leaves. Oak tree (Quercus) is one of the most susceptible tree species to infection by diverse specialized gall wasp species. Neuroterus and Cynips taxa are listed as the most diverse gall wasp genera globally, and these genera are widely distributed in Europe. Exogenous application of MeJA has often been used to simulate the impact of a biotic stress on elicitation of jasmonate-dependent defenses. As exogenous MeJA can be applied in precisely defined doses, it can provide an invaluable quantitative model to measure of biotic stress severity using volatile responses. The majority of studies associated with plant species response to biotic stress focus on modification of photosynthetic activity and volatile profile, but the way different physiological processes scale with the severity of infestation or damage is poorly understood. Aims of the study The overall objective of this thesis was to study the effects of biotic stresses (including infections by rust fungi, wasp galls, petiole aphid galls and application of MeJA) on leaf structure and leaf chemical and photosynthetic characteristics (net assimilation rate, stomatal conductance and the intercellular CO2 con¬centration), and constitutive isoprene and induced volatile emissions in infected leaves or treated leaves. The key hypothesis through the studies was that the leaf structural, physiological changes and volatile emission scale quantitatively with the infection severity or degree of visible damage after the biotic stresses in plants. The specific aims of the thesis were: 1. to describe changes in lamina structure and changes in macroelement contents upon infestation by rust disease and galls with poplar tree and oak tree as the model species (Papers I-III); 2. to investigate mechanisms of the quantitative scaling of photosynthetic characteristics with the severity of infection by rust disease and galls (Papers I-III); 3. to examine effects of rust and gall infestation upon constitutive isoprene and induced volatile emissions and to test whether volatile release scales quantitatively with the severity of infection (Papers I-III); 4. to estimate how MeJA dose alters the total amount of volatiles released, how it affects volatile composition and how the release of volatiles scales with the concentration of MeJA (Paper IV). Main results Infections by rust and gall resulted in major decreases in leaf dry mass per unit area (MA), and MA decreased with increasing severity of rust and gall infestation. In fact, MA of was 2.4-fold lower for leaves due to M. larici-populina infection than uninfected leaves across the entire range of damage severity. MA was 1.2-fold lower due to aphid gall infestation than non-infested leaves across the entire range of damage severity in poplar tree. The reduction was greater for infections by Neuroterus species, ca. 2.0-fold to 2.6-fold compared with Cynips spp. infection where MA was reduced by 1.8-fold for the entire Mg/Ml range (Papers I-III). Across all leaves with different infestation severity, there was a negative relationship between the net assimilation rate (An) and infestation severity. Contrary to the net assimilation rate, stomatal conductance to water vapour (gs) increased linearly with the degree of M. larici-populina damage and aphid gall infestation. As a result of the reduction of An and the increase of gs, the intercellular CO2 con¬centration increased nonlinearly with increasing severity of leaf damage. Changes in stomatal conductance due to gall wasp infection were similar to changes in An, but gs was generally reduced somewhat less than An. The intercellular CO2 concentration increased linearly with increasing Mg/Ml in all cases (Papers I-III). Infection by rust and wasp gall led to a strong reduction of isoprene emission rate, and it decreased curvilinearly with increasing infection severity in all cases, but infestation by gall-forming aphids led to a non-linear increase of isoprene emission rate with increasing severity of infestation (Papers I-III). Leaf infection by M. larici-populina, four species of wasp gall and aphid gall resulted in profound changes in the emission profiles. Infestation induced emissions of a variety of stress volatiles and signaling compounds including total LOX emissions, the elicitation of terpenes and benzenoids. Across all leaves with dif¬ferent degrees of damage, the rates of emission of induced volatiles increased with infestation severity except that monoterpene emissions decreased with the degree of infection of N. anthracinus (Papers I-III). Occurrence of two emission bursts for LOX, a fast burst elicited immediately after MeJA treatment and reaching a maximum in～0.2-1 h, and a slower burst elicited in 6-10 h after MeJA treatment and reaching a maximum in～16-20 h. In the case of mono- and sesquiterpenes, only one slower burst was observed. This slower burst started in 2-6 h after MeJA treatment and reached a maximum in～15-25 h. The maximum emission rate and total MeJA-elicited emissions increased with increasing MeJA concentration, scaling positively with the degree or leaf damage (Paper IV). These results allowed separation of immediate stress responses, elicitation of gene expression and development of induced stress responses and can be used to simulate plant stress responses. As exogenous MeJA can be applied in precisely defined doses, it provides an invaluable quantitative model to study scaling of photosynthetic and volatile responses with the severity of different biotic agents. Taimed toodavad elutegevuse käigus suurel hulgal sekundaarseid ainevahetussaadusi, sealhulgas biogeenseid orgaanilisi lenduvühendeid (VOC). Vastavalt biosünteesi radadele jaotatakse need isoprenoidideks, bensenoidideks ja lipoksügenaasi raja (LOX) saadusteks. Lenduvühenditel on oluline roll taimede suhtlemisel nii naabertaimede kui ka teiste elusorganismidega. Õitelt ja viljadelt erituvad lenduvühendid on olulised selleks, et kohale meelitada tolmeldavaid ja seemneid edasi kandvaid loomi. Lehestikust erituvad lenduvühendid aga saadavad kutsungi lehtedest toituvate putukate looduslikele vaenlastele. See signaal hoiatab ka teisi taimi herbivooride eest. Lisaks tõrjuvad lenduvühendid ka mikroobe ja seeni. Seetõttu teame, et lenduvühendid omavad märkimisväärset mõju biosfääri-atmosfääri vastastikustes protsessides. Kõik taimed ei erita lenduvühendeid pidevalt, kuid stressitingimustes (abiootiline ja biootililine stress) on nad kõik võimelised lenduvühendeid eritama. Biootilise stressi all peetakse tavaliselt silmas taimel erinevaid füsioloogilisi muutusi põhjustavaid kahjustusi, mida tekitavad patogeenid või putukad. Üle 80 liigi obligatoorseid biotroofilisi patogeene hõlmab leherooste perekond Melamspora hõlmab. Perekonnast Melamspora on kõige laialdasemalt levinud paplirooste M. larici-populina. Veel üks papli (Populus) looduslik vaenlane on leherootsu lehetäi. Papli lehetäi liik Pemphigus spyrothecae, kes elutseb leherootsu keskel, moodustab oma elutegevuse käigus papli leherootsudele pahad. Neuroterus ja Cynips on kõige liigirikkamad pahkvaablaste perekonnad maailmas ja nad on laialdaselt levinud ka Euroopas. Pahkvaablased on puulehtede obligatoorsed parasiidid ning nende rünnakutele on kõige vastuvõtlikumad tammed (Quercus). Enamus taimede biootilise stressi uuringutest keskenduvad fotosünteesi aktiivsuse muutmisele ja lenduvühendite profiilile, kuid füsioloogiliste protsesside sõltuvust parasiitide või muu kahjustuste ulatusest on veel vähe uuritud. Biootilise stressi simuleerimiseks töödeldakse taime välispidiselt metüüljasmonaadiga ning taimes hakkavad tööle sellest ainest sõltuvad kaitsemehhanismid. Kuna väliselt on MeJA võimalik lisada väga täpsetes annustes, siis saab töötlemisele järgnevate mõõtmiste abil luua kvantitatiivse mudeli, mis kirjeldab lenduvühendite eritumise hulka vastavalt biootilise stressi määrale. Töö eesmärgid Töö eesmärgiks oli uurida biootilise stressi mõju (nakatamine roostega, pahkvaablastega, leherootsu täidega ja MeJA töötlemisega) lehe struktuurile, keemilisele koostisele ja fotosünteesile (kogu assimilatsioon, õhulõhede juhtivus, rakusisene CO2 sisaldus) ning konstitutiivset isopreeni ja lenduvühendite eritumist nakatatud/töödeldud lehtedes. Töö hüpoteesiks oli, et biootilise stressi korral toimuvad lehes struktuursed ja füsioloogilised muutused ning lenduvühendite emissioon on kvantitatiivselt sõltuv nakatumise ulatusest või lehe nähtavate kahjustuste ulatusest. Töö alaeesmärgid olid: 1. kirjeldada muutusi lehelaba struktuuris ja makroelementide sisalduses pärast roostega nakatumist ja pahkvaablaste kahjustust mudel-liikidel pappel ning tamm (I-III); 2. uurida kvantitatiivselt fotosünteesi tunnuste muutusi sõltuvalt roostega nakatumisest ja pahkade moodustumisest (I-III); 3. uurida, millist mõju avaldavad rooste ja pahkadega nakatumine isopreenide konstitutiivsele ja lenduvühendite indutseeritud emissioonile ning teha kindlaks, kas lenduvühendite hulk on vastavuses kahjustuste määraga (I-III); 4. hinnata MeJA doosi mõju vabanenud lenduvühendite hulgale ja koostisele ning teha kindlaks lenduvühendite emissiooni hulga seos MeJA kontsentratsiooniga (IV). Töö tulemused Roostega nakatumise, pahku moodustavate lehetäide ja pahkvaablaste parasiteerimise tulemusel langes märkimisväärselt lehtede kuivmass lehepinna kohta (MA). MA kahanes rooste, lehetäide ja pahkvaablaste poolt põhjustatud kahjustuste suurenedes. Võrreldes nakatamata lehtedega oli MA 2,4 korda madalam lehtedel, mis olid nakatatud liigiga M. larici-populina. Seaduspära kehtis kahjustuse kõigi erinevate ulatuste korral. Paplil oli leherootsu lehetäide kahjustustega lehtede MA 1,2 korda madalam kui tervetel lehtedel. Liigiga Neuriterus nakatumisel oli lehtede kuivmassi vähenemine suurem - umbes 2,0 – 2,6 korda, võrreldes Cynips spp. nakatumisega. Viimasel juhul kahanes kõige enam infitseeritud (suurim Mg/Ml) lehtedel MA 1,8 korda (I-III). Kokku kõikidel lehtedel, millel oli erinev nakatamise ulatus, oli kogu assimilatsiooni (An) ja kahjustuse ulatuse vahel negatiivne seos. Vastupidiselt kogu assimilatsioonile, kasvas õhulõhede juhtivus veeaurule (gs) M. larici-populina põhjustatud kahjustustes ja pahkvaablaste parasiteerimisel lineaarselt. Kahjustuste ulatuse suurenedes ning An kahanemise ja gs tõusu tulemusena kasvas rakusisene CO2 kontsentratsioon mittelineaarselt. Pahkvaablaste kahjustusega lehtede õhulõhede juhtivus muutus sarnaselt kogu assimilatsioonile, kuid gs vähenes üldiselt mõnevõrra vähem kui An. Rakusisene CO2 kontsentratsioon kasvas kõikidel juhtudel lineaarselt koos kasvava Mg/Ml-ga (I-III). Rooste ja pahkvaablaste kahjustus tingis tugeva isopreeni emissiooni vähenemise. Isopreeni hulga langust vastavalt infektsiooni ulatusele kirjeldab kõverjooneline (curvilinear) graafik. Pahku moodustavate täide kahjustuste tõttu suurenes isopreeni eritumine lineaarselt vastavalt parasiitide kahjustuse ulatusele (I-III). M. larici-populina, nelja erineva pahkvaablase ja täi poolt põhjustatud lehekahjustuste tulemuseks olid märkimisväärsed muutused lenduvühendite emissiooni profiilides. Kahjustused tingisid erinevate stressi- ning signaalühendite emissiooni, mille hulgas olid kõik lenduvad LOX komponendid, ning kutsusid esile terpeeni ja bensenoidi lendumise. Kõikidel lehtedel ning kõikide kahjustuste määrade juures kasvas vastavalt ka indutseeritud lenduvühendite emissioon, välja arvatud monopterpeenide emissioon, mis langes N. anthrancinus kahjustuse puhul (I-III). LOX emissioonil esines kaks kõrgpunkti – kiire purse vahetult pärast MeJA-ga töötlemist, mis jõudis maksimumini ~ 0,2-1 tunni jooksul ning aeglasem purse, mis ilmnes 6-10 tundi pärast MeJA-ga töötlemist maksimumiga ~16-20 tundi pärast töötlust. Mono- ja seskviterpeenide eritumise puhul oli näha ainult üks aeglaselt tekkiv kõrgpunkt. See algas 2-6 tundi pärast MeJA-ga töötlemist ja jõudis maksimumini ~15-25 tunni möödudes MeJA-ga pritsimisest. Maksimaalne emissiooni tase ja kogu MeJA poolt esile kutsutud emissioon kasvas koos suureneva MeJA kontsentratsiooniga ning oli positiivses suhtes lehtede kahjustuste ulatusega (IV). Need tulemused võimaldasid eristada geeni ekspressioonist tingitud kohest vastust stressile indutseeritud stressivastuse arenemisest. Tulemuste põhjal eristati taime kohest stressireaktsiooni, geenide ekspresseerumist ja indutseeritud stressireaktsiooni, mistõttu saab tulemusi kasutada taime stressivastuste simuleerimiseks. Doosipõhine eksogeense MeJA kasutamine loob väärtusliku kvantitatiivse mudeli, mis võimaldab uurida fotosünteesi ja lenduvühendite eritumist sõltuvalt erinevatest biootilistest teguritest ja stressi tõsidusest. Publication of this thesis is supported by the Estonian University of Life Science and by the Doctoral School of Earth Science and Ecology created under the auspices of European Social Fund. This study was supported by the Estonian Ministry of Science and Education (institutional grant IUT-8-3), the European Commission through the European Regional Development Fund (Centre of Excellence EcolChange, TK 131), and the European Research Council (advanced grant 322603, SIP-VOL+).

A Thesis for applying for the degree of Doctor of Philosophy in Agriculture In an era of globalization and increased food trade, and considering the implementations of climate change on establishment of pathogens into new areas, it is of importance to monitor traded plant material for the presence of plant pathogens. Tomato is economically one of the most important vegetable crop worldwide and it is susceptible to more than 200 plant diseases. Among viruses infecting tomato, Tomato yellow leaf curl virus (TYLCV, genus Begomovirus) is most destructive. It is transmitted by insect vector Bemisia tabaci as well as by infected seeds and can cause up to 100% yield loss. Both B. tabaci and TYLCV are quarantine pests in EU. However, they are widespread in tomato-production areas in southern Europe and B. tabaci occurs in greenhouses in temperate areas. Additionally, they are both disseminated by traded plant material. Thus, there is a risk that both begomoviruses and B. tabaci may spread and establish towards more northern areas. The current thesis was therefore designed to determine if infectious begomoviruses are present in tomato fruit imported to northern Europe. In addition, the aim of this thesis was also to monitor the TYLCV infection process in tomato fruit. Presence of infective TYLCV in imported tomato fruit in Estonia and Sweden as well as quantification and localization of TYLCV in tomato fruit was reported here for the first time. Among imported tomato fruit batches tested in Estonia and Sweden, 20% in total were infected by TYLCV. The amount of TYLCV increased with developmental stage of the fruit and virus localized to phloem tissue of tomato fruit. In addition, virus hybridization signals were also found in the embryo of seeds. This study shows that improvement of border inspection and existing phytosanitary control measures is needed. Tomato growers should pay attention on the possible inadvertent transmission of TYLCV via seed derived from infected fruit. Praegusel globaliseerumisajastul, mil toimub ulatuslik toiduainete, sealhulgas köögiviljade import ja eksport, on väga oluline taimematerjaliga levivate kahjustajate järelevalve. Tomat on maailmas majanduslikult üks kasumlikumaid köögiviljakultuure, mis on samas ligikaudu 200 taimehaigusele vastuvõtlik. Viirushaigustest on maailma mastaabis üks ohtlikumaid begomoviiruste perekonda kuuluv tomati kollase keerdlehisuse viirus (Tomato yellow leaf curl virus, TYLCV), mis põhjustab kuni 100% saagikadu. Viirust kannab edasi tubakakarilane Bemisia tabaci ning see levib ka seemnetega. Nii TYLCV kui ka tubakakarilane kuuluvad Euroopa Liidus karantiinsete taimekahjurite A2 nimekirja. Sellest hoolimata levib TYLCV-ga nakatunud taimematerjal laialdaselt, ja tubakakarilane esineb Lõuna- ja Kesk-Euroopas nii avamaal kui ka katmikistandustes ning põhjapoolsematel aladel kasvuhoonetes. Seetõttu on oht, et TYLCV võib stabiliseeruda ka Põhja-Euroopa katmikaladel. Lisaks on nakatumise äratundmine keeruline, sest nakatunud tomati viljal ei esine väliseid haigustunnuseid. Doktoritöö eesmärk oli uurida, kas Eesti ja Rootsi jaekaubanduses müügil olevad Vahemere ja Lähis-Ida piirkonnast imporditud tomativiljad on begomoviirustega nakatunud, kontrollida viiruse nakatamisvõimet ja selgitada välja TYLCV nakkusprotsess tomativiljas. Uurimistöö tulemusena leiti esmakordselt Eesti ja Rootsi kaubandusvõrgust TYLCV-ga nakatunud tomativiljad ning avaldati nende DNA järjestused. Uuritud proovidest olid 20% viirusega nakatunud. Esimest korda tehti kindlaks, et TYLCV paikneb tomativilja floeemikoes. Uuringutest selgus, et vilja valmimise käigus viiruse hulk selles suureneb ning imporditud tomativiljas olev viirus on nakkusvõimeline. Kuigi teati, et TYLCV esineb seemnete embrüos, siis käesolevas töös täpsustati mikroskoopiliste fotodega esmakordselt selle paiknemine. Töö tulemustest järeldub, et vältimaks selle viiruse tulevasi võimalikke epideemiaid, on tingimata vajalik tõhustada nii imporditud tomatiseemnete kui ka -viljade seiret. Tomatikasvatajatel tuleks meeles pidada, et kasutades poest ostetud tomativiljade seemneid, eksisteerib oht levitada TYLCV-d kohalikus tootmises. This research was supported by European Social Fund’s Doctoral Studies and Internationalisation Programme DoRa, Archimedes Foundation and by institutional research funding IUT36-2 of the Estonian Ministry of Education and Research.

A Thesis for applying for the degree of Doctor of Philosophy in Forestry Generally, invasive pathogens settle first exotic host species and later the native ones. Invasive conifer pathogens Lecanosticta acicola and Diplodia sapinea were first documented in northern Europe on exotic hosts and later on native ones. Still, L. acicola has not been found on the native Scots pine. Abies species for the known as pine pathogen Dothistroma septosporum and Pinus mugo var. pumilio for L. acicola were documented as the new hosts for them. Quarantine pest L. acicola is thought to spread into and inside Estonia via anthropogenic activity. It was proved by the mating type analyses, as only MAT1-1 was firstly found and several years later MAT1-2 was detected. It predicts increasing virulence of the pathogen. Similarly has spread D. sapinea, the pathogen was documented first time on Austrian pine in one location and after that on Scots pine individuals in 2012 in Vormsi Island. At the same time the pathogen was naturally distributing from South to North as a clear front and has reached the northernmost front up to the central Estonia by 2014. Investigations demonstrated that exotic host species are more sensitive to alien pathogens than are native ones. Several analysed genetic characteristics of D. septosporum populations in northern Europe, in Russian Far East (eastern Asia) and Bhutan (south central Asia) revealed that the fungus is not alien in northern Europe, but may be native to Baltic countries, Finland and western Russia. This result confutes the hypotheses that D. septosporum could spread to northern Europe from eastern populations. Asian D. septosporum populations were not similar to the northern European ones, but the clustering analyses showed some similar genetic pattern in populations of the Russian Far East and west coast of Norway. Other analysed populations in northern Europe were quite similar. The annual forest survey (including molecular survey) discovers and provides valuable information about new invasive forest pathogens, their disease severity and host range. It is essential for assessment of current situation in forests and helps to outline quicker and effective protection measures. At the same time the thesis provides information to quarantine regulation authorities by early detecting the pathogens and evaluating their spread in our environment. We recommend to deal with the imported seedlings and seeds with special care, while they may carry new pathogens or new genes of the already known ones. Invasiivseteks nimetatakse uusi, kliima soojenemise lainel meile saabunud taimehaigusi. Invasiivsetest okaspuude patogeenidest karantiinne pruunvöötaudi tekitaja Lecanosticta acicola ja seni eestikeelse nimeta Diplodia sapinea dokumenteeriti Põhja-Euroopas esmalt just eksoot-, s.o. meile sisse toodud peremeestaimedelt. Pruunvöötaudi pole harilikult männilt veel leitud, kuid teine neist leiti hiljem ka meie harilikult männilt. Esmasleiuna maailmas tuvastati Eestis punavöötaudi tekitaja Dothistroma septosporum nulgudelt ning pruunvöötaudi tekitaja kääbus-mägimännilt. Pruunvöötaudi levimist Eestisse just inimtegevuse tulemusena näitavad mitmed seigad, nagu ka kestvalt vaid ühe paarumistüübi esinemine. Alles aastaid hiljem lisandus ka teine, mis omakorda tõstis patogeeni ohtlikkust. D. sapinea avastati Eestis esmakordselt üksikjuhuna mustalt männilt, 2012. aastal Vormsi saarelt ka mõnelt harilikult männilt. Samal ajal oli patogeen levimas Eestis looduslikul teel ühtse frondina lõunast põhja, ulatudes 2014. aastal Kesk-Eestini. Seega on eksoot-puuliigid vastuvõtlikumad invasiivsetele patogeenidele kui kodumaised. D. septosporum´i populatsioonide võrdlus Euroopas, Venemaa Kaug-Idas ja Kesk-Aasias (Bhutanis) näitas, et Põhja-Euroopas ei pruugi patogeen ollagi invasiivne, vaid on Baltimaades, Soomes ja Loode-Venemaal juba vana resident. See lükkab ümber varasema hüpoteesi, mille kohaselt võis patogeen Põhja-Euroopasse saabuda idast. D. septosporum´i Aasia populatsioonid ei ole sarnased Põhja-Euroopa omadega, kuid üllatuslikult on Norra läänerannikul ja Venemaa Kaug-Idas levinud sarnane patogeeni geneetiline muster. Ülejäänud Põhja-Euroopa populatsioonid osutusid omavahel suhteliselt sarnasteks. Ohtlike invasiivsete haiguste saabumist ja kohanemist saab tuvastada vaid pideva metsahaiguste monitooringuga, s.h DNA-põhise seirega. Seda on vaja haiguste ulatuse ja nende peremeestaimede eelistuste dokumenteerimiseks. Seda on vaja ka hetke olukorra hindamiseks ning kiireks ja täpseks tõrje planeerimiseks. Ühtlasi pakub käesolev töö tuge ka riiklikule karantiinisüsteemile ohtlike patogeenide tuvastamisel ja tegeliku olukorra hindamisel looduses. Lisaks on töös soovitus suhtuda äärmise ettevaatusega imporditud puuistikutesse, sest nad võivad kanda invasiivseid patogeene või juba olemas olevate patogeenide uusi geene.

A Thesis for applying for the degree of Doctor of Philosophy in Agriculture Strawberry (Fragaria × ananassa) is a high value crop, and it is grown for its berries in many countries. Strawberry industry in Estonia has been fluctuating due to the limited selection of cultivars suitable for Nordic climate that are also susceptible to several diseases. Due to the complexity of soil systems and the inadequacy of conventional techniques for describing microbial community composition, it is difficult to diagnose and forecast all ongoing diseases. Strawberry fields are often subjected to disease complex involving different soil-borne pathogens. One of the most widespread and destructive diseases of strawberry is Verticillum wilt caused by Verticillium dahliae. So, knowing about the presence and amount of V. dahliae in the soil can be a key factor in determining appropriate management strategies. The general goal of the present dissertation was on assessment of V. dahliae inoculum density and soil fungal communities associated with Estonian strawberry fields in order to a better understanding of population dynamics. Additionally, finding new potential biocontrol agents was also important in terms of their implications for biological control. In this respect, PCR-based methods used for detection and/or quantification of the most widespread strawberry pathogens were systematically reviewed (I) and then general description of different real-time PCR (rtPCR) chemistries applied in plant pathology was illustrated (II). Also, a rtPCR assay combined with a conventional technique was developed for detection and quantification of V. dahliae directly from strawberry plants and soils of different major production areas (Vasula, Rohu, Unipiha, Utsu, Kaie-Mare and Marjamaa) in Estonia (III, IV). Moreover, soil fungal communities in same strawberry production areas (except Kaie-Mare) were investigated using Illumina-based sequencing as the first study, which may improve available management strategies against strawberry soil-borne diseases (V). Lastly, the antagonistic potential of a native Ttichoderma harzianum collected from Estonian fields as well as Gliocladium catenulatum isolated from a bifungicide toward V. dahliae was assessed with the aim of protecting biological resources (VI, VII). As the first study in Estonia, the newly developed rtPCR protocol efficiently enabled detecting and quantifying V. dahliae in strawberry plants and soils in which, 10.48 pg μl−1 of pathogen DNA represented at least one Microsclerotia (MS) per gram of soil, showing a high level of quantification in comparison with other studies. In fact, the presence of V. dahliae in strawberry production areas exhibited considerable variation, being high in samples from Vasula and Marjamaa, moderate in Rohu and Utsu, and low in Unipiha. No V. dahliae was detected from Kaie-Mare district. According to Illumina sequencing of strawberry soils from five commercially production sites, a high number of sequence matched V. dahliae in most samples particularly from soils with diseased plants (Vasula and Marjamaa) and so proved the interpretation of earlier estimates using rtPCR. Arbuscular mycorrhizal fungi were more abundant in areas with healthy plants (Rohu, Utsu and Unipiha), which may highlight their suppressive role against fungal pathogens. Moreover, biocontrol ability of T. harzianum isolates and G. catenulatum over V. dahlia was proven, representing as useful candidates for biocontrol of one of the most economically important pathogen of strawberry. The current dissertation provided important insights into the rtPCR as a valuable quantitative technique for diagnosis of important pathogens such as V. dahliae with high accuracy and rapidity as well as presented a comprehensive study to date on soil fungal communities in Estonian strawberry fields, which may help to achieve better understanding of the biological characteristics of soil in development of diseases. The data described within this dissertation may provide useful information for growers and agricultural organizations for applying suitable disease management strategies against plant pathogenic. Aedmaasikas (Fragaria × ananassa) on hinnatud marjakultuur, mida kasvatatakse paljudes riikides. Eestis on maasikakasvatuse maht aastate lõikes varieeruv, kuna kohalikule kliimale sobivate ja haiguskindlate sortide valik on piiratud. Paljud mullapatogeenid on maasikahaiguste põhjustajateks. Kõige levinum ja kõige suurema kahju tekitaja on Verticillium dahlia, mis põhjustab närbumistõbe. Maasikahaiguste määramine on keeruline, kuna mulla mikrobioom on kompleksne ja haigustekitajate määramiseks sobivate meetodite valik on piiratud. Parima agrotehnoloogia leidmiseks on vajalik teada V. dahliae kogust mullas. Uurimistöö eesmärgid: 1) Analüüsida PCR-meetodite täpsust ja usaldusväärsust enamlevinud maasika patogeenide kvalitatiivsel ja kvantitatiivsel määramisel (I, II). Hüpotees: PCR-meetodid sobivad maasika patogeenide detekteerimiseks ja identifitseerimiseks, kuid kvantitatiivne reaalaja PCR (rtPCR) on sobilik meetod patogeenide arvukuse määramiseks. 2) Koostada tundlik ja spetsiifiline rtPCR protokoll, et kvantitatiivselt määrata V. dahliae arvukus maasikatest ja mullast Eestis (III). Hüpotees: rtPCR protokoll võimaldab iseloomustada V. dahliae arvukust maasikates ja mullas. 3) Hinnata V. dahliae mikrosklerootiumite arvukust mullas kahe meetodiga, klassikaline morfoloogiapõhise meetodi ja kvantitatiivse rtPCR-iga ja võrrelda saadud tulemusi ((IV). Hüpotees: rtPCR võimaldab kiiremat ja tundlikumat kvantifitseerimist, määrates patogeenid ka terve välimusega taimedes. 4) Iseloomustada Eesti maasikapõldude muldade seenekooslusi järgmise põlvkonna sekveneerimise abil(V). Hüpotees: Järgmise põlvkonna sekveneerimine võimaldab laiaulatuslikke seenekoosluste avastamist. 5) Hinnata G. catenulatum ja T. harzianum isolaatide võimekust kontrollida V. dahliae levikut. Hüpotees: G. catenulatum ja T. harzianum on efektiivsed V: dahliae tõrjel. Metoodika Maasika patogeenide määramiseks kasutatud ja avaldatud PCR protokollidest tehti süstemaatiline ülevaade (I). Süstemaatilise otsingustrateegiaga leiti 22 otsingukriteeriumitele vastavat artiklit. Taime ja mullaproovid koguti aastatel 2014-2015 aedmaasika põldudelt, mis asusid vastavalt Vasula, Rõhu, Unipiha, Utsu, Kaie-Mare ja Marjamaa piirkonnas. Kasvatav maasikasort oli Sonata. Seenpatogeenid ja V. dahliae arvukus määrati juure ristlõikest ja ühest grammist mullast morfoloogiliste tunnuste alusel (III, IV, V, VI). G. catenulatum eraldati biopreparaadist Prestop® (VII). Kõikide V. dahliae isolaatide patogeensus testiti kahe meetodiga: juurte ja mulla inokulatsiooniga (VI). DNA eraldati puhaskultuuridest, taimedest ja mullast ning selle kvaliteeti kontrolliti cPCR abil (ITS1/ITS4 praimeritega). V. dahliae kvantifitseerimiseks disainiti vastavad praimerid (VD-rtPCR-F/VD-rtPCR-R) (III, IV). Reaalaja PCR protokolliga (CYBRGreen reaktsioonikeemiaga) kvantifitseeriti V. dahliae. Patogeeni DNA kontsentratsiooni määramise standardkõvera amplifitseerimise efektiivsus oli 95.67% ja kõige madalam amplifitseeritud DNA kontsentratsioon 0.93 pg μl−1 (III, IV). Uue põlvkonna sekveneerimise meetodit rakendati seenekoosluste iseloomustamiseks, amplifitseerides ja järjestades ITS1 regiooni seene rRNA geenis (V). Mullast eraldatud T. harzianum ja biofungitsiidist eraldatud G. catenulatum isolaatide patogeeni allasurumisevõimet testiti in vitro ja in vivo (VI, VII). Statistilised analüüsid teostati R programmiga ja varieeruvusanalüüsid (ANOVA) programmiga MSTATC (v. 1.42). Tulemused ja arutelu Süstemaatiliselt koguti ja analüüsiti kõik maasika patogeenide määramiseks seni kasutatud PCR-põhised meetodid, täpsemalt iseloomustati rtPCR protokolle (I, II). Kogutud info alusel töötati välja rtPCR protokoll, millega määrati kvalitatiivselt ja kvantitatiivselt Eesti suuremate maasikatootjate põldudelt (Vasula, Rõhu, Unipiha, Utsu, Kaie-Mare and Marjamaa) kogutud mulla ja taime proovidest V. dahliae sisaldus (III, IV). Kasutatud ITS regiooni spetsiifilised praimerid on laialt kasutusel patogeenide määramiseks (Lees et al. 2002; Luchi et al. 2005). Tõestust leidis ka ITS praimerite kõrge spetsiifilisus V. dahliae määramisel väga heterogeensest proovist. rtPCR võimaldas määrata isegi terve välimusega taimedes 11.05 pg μl−1 patogeeni DNA-d. See näitab, et paljud taimed võivad olla haigustekitaja varjatud kandjad (Markakis et al. 2009). Kasutades soil plating meetodit, leiti et V. dahlie arvukus varieerus ühes grammis mullas 1 kuni 13 mikrosklerootiani. Teiste meetoditega võrreldes oli rtPCR meetod väga kõrge tundlikkusega, sest 10.48 pg μl−1 patogeeni DNA-d leiti proovidest, mis klassikalise meetodiga ühtegi tulemust ei andnud. V. dahliae kontsentratsioon maasika tootmispõldudel oli väga varieeruv. Vasula ja Marjamaa proovides oli haigustekitaja sisaldus väga kõrge, Rõhu ja Utsu proovides oli see keskmine ja Unipiha proovides madal. Kaie-Mare piirkonnast ei tuvastatud ühtegi V. dahlia patogeeni. Lisaks iseloomustati mulla seenekooslusi uue põlvkonna sekveneerimise abil (V). Identifitseeriti palju taksonoomiliselt erinvaid seenerühmi. Kõige rohkem esines rühmi Ascomycota ja Basidiomycota (V), mis on ühtlasi ka üle maailma kõige enamesindatud seened mullas (Gomes et al., 2003). Tulemused kinnitasid rtPCR protokolliga saadud tulemusi ja kõige rohkem V. dahlia järjestusi leiti muldadest, kus oli palju haigustunnustega taimi (Vasula ja Marjamaa). Lisaks leiti teisi maasikapatogeene: F. solani, R. solani ja C. truncatum. Arbuskulaarsete mükoriisaseente (Rhizophagus irregularis ja Glomus hoi) sisaldus oli kõrgem seal, kus domineerisid terved taimed (Rõhu, Utsu ja Unipiha), mis ilmselt viitab mükoriisaseente võimele haigustekitajaid alla suruda (Nallanchakravarthula et al., 2014). Samas on leitud, et vastupidi, arbuskulaarsete mükoriisaseente arvukus ei pruugi alati taimede haigustele vastuvõtlikkust mõjutada (Xu et al., 2012b). Edasine uurimistöö peab analüüsima keskkonna rolli taime haigestumisel. Analüüsiti Eesti põllumullast eraldatud Trichoderma harzianum ja biofungitsiidist eraldatud Gliocladium catenulatum isolaatide potentsiaalset negatiivset mõju V. dahliae kasvule (VI, VII). Leiti, et T. harzianum ja G. catenulatum olid võimelised V. dahlia kasvu pärssima in vitro ja in vivo, mis teeb neist head kandidaadid maasika patogeenide biotõrjeks. Leiti, et mõlemad isolaadid sünteesisid erinevaid lenduvaid ja mittelenduvaid metaboliite, mille negatiivne mõju takistas V. dahliae mütseelkasvu (mycelial growth). Varasemalt on samuti leitud, et T. harzianum toodab erinevaid antibiootilise toimega metaboliite, mis inhibeerivad taime patogeenide kasvu (Siddiquee et al., 2012). Järeldused • PCR protokollid võimaldavad maasika patogeene tuvastada; neist rtPCR protokoll on kõige lootustandvam meetod, mis võimaldab enamlevinud maasika patogeene määrata kvalitatiivselt ja kvantitatiivselt (I, II). • Välja töötatud rtPCR protokoll võimaldas efektiivselt ja täpselt määrata ja kvantifitseerida V. dahliae sisaldust nii maasika taimedes (nii haigussümptomite kui ka ilma sümptomita taimedes) kui ka mullas (III, IV). • V. dahliae DNA kontsentratsioon 10.48 pg μl−1 vastab ühele mikrosklerootiale grammis mullas (IV). • Uue põlvkonna sekveneerimise rakendamine võimaldas iseloomustada maasikapõldude mulla seenekooslusi (V). Mida rohkem oli haigustunnustega taimi, seda rohkem esines mullas V. dahliae järjestusi. • Arbuskulaarsete mükoriisaseente sisaldus oli kõige kõrgem neis mullaproovides, mis oli kogutud põldudelt, kus olid valdavalt terved taimed (Rõhu, Utsu ja Unipiha), viidates nende võimalikule rollile haigustekitajate tagasitõrjumisel (V). • Mullast eraldatud T. harzianum ja biofungitsiidist eraldatud G. catenulaum olid võimelised takistama V. dahliae kasvu nii in vitro, kui in vivo, mis tähendab, et neil on potentsiaali biotõrjes. Käesoleva doktoritöö tulemused näitasid V. dahlia näitel, et rtPCR meetod on tundlik ja täpne maasika patogeenide kvantitatiivseks määramiseks. Töös iseloomustati ka Eesti maasikapõldude seenekooslusi, mis on tähtis, et mõista paremini mulla bioloogia rolli haiguste tekkimisel ja arenemisel. T. harzianum ja G. catenulaum osutusid headeks biofungitsiidideks, mis võimaldasid V. dahliae kasvu pidurdada. Saadud tulemused aitavad maasikakasvatajal paremini määrata põllul haigustekitajaid, mis aitavad kiiremini ja täpsemini valida sobivaid võtteid patogeenide kontrolli all hoidmiseks. Publication of this dissertation is supported by the Estonian University of Life Sciences, Ministry of Education and Research and the Doctoral School of Earth Sciences and Ecology.

Väitekirja elektrooniline versioon ei sisalda publikatsioone., Tühi kõht tekitab meie organismis mitmeid muutusi: kõht hakkab korisema, muutume kärsituks ja õige pea suundume toitu hankima. Kõik selleks, et näljast võitu saada. Bakterid, olgugi, et meist enam kui miljon korda väiksemad, on samuti võimelised toidu puudust või olemasolu tunnetama ja vastavalt reageerima. Minu uurimistöö objektiks on bakter, Pectobacterium wasabiae, kes konkureerib meiega näiteks kartuli ja porgandi pärast. Inimese seisukohalt on need bakterid taimekahjurid, sest nad vähendavad meie toidu hulka ja kvaliteeti. Nimelt muutuvad bakteriga nakatunud köögiviljad kiiresti mädaseks massiks. Oma doktoriõpingute käigus uurisin, milliste geenide avaldumine määrab, kas levinud kahjur ründab või ei ründa meie toidutaimi. Avastasin, et Pectobacterium perekonda kuuluvatel bakteriliikidel on olemas rakupinnal erilised lülitid, mida mõjutades käivitub rakus doominoefekt - erinevad valgud mõjutavad üksteist ning tulemusena muutub bakteri sisemaailm täielikult. Need rakusisesed ümberkorraldused väljenduvad ka bakteri käitumises: taimekahjur tardub paigale ja peatab taime nakatamiseks vajalike valkude tootmise, muutudes taimele kahjutuks. Tänu minu tööle teame üsna hästi, millised regulaatorvalgud selles sündmustejadas osalevad. Järgmiseks väljakutseks on leida, kuidas avastatud süsteemi käivitada. Kui me suudaksime seda valgumolekulide interaktsiooni põldudel või hoidlas pesitsevates bakterites sisse lülitada, päästaksime suure osa oma toidust., We feel hunger by rumbling in our stomach. We become restless, and soon set our way to grocery to fight the hunger. Although bacteria are more than million times smaller than we are, they are also able to feel the presence or absence of food resources and react accordingly. The object of my research is a bacterium belonging to the group called Pectobacterium. It eats plants, including those we use for food, such as potato tubers and carrots. Infected vegetables turn rapidly into inedible watery mass reducing quality and amount of our food. The question raised in my thesis is what genes in this bacterium determine whether or not pathogen attacks plants. I discovered a domino effect that is induced using special sensors located near cell surface and spreads inside the bacterium. Different proteins influence each other causing large rearrangements inside the cell. The induced change is also expressed in bacterium´s behaviour: it becomes sessile and stops producing proteins required for plant attack. It becomes harmless. My work has greatly contributed to identification of the players involved in this chain reaction, but how this system is induced is still unknown. Finding the induction mechanism may be a key in saving our food from bacterial destruction.