Лекция 6
ВИРУСЫ РАСТЕНИЙ
Около 300 болезней сельскохозяйственных культур вызывают вирусы (грибы и бактерии — около 30 тысяч). Но по своей вредоносности вирусные болезни (вирозы) превосходят все остальные. Они широко распространены на злаковых и бобовых культурах, многих видах плодовых и ягодных. Большой вред приносят вирусы растениям из семейства пасленовых- картофелю, томату, табаку.
Распространение вирусов по растению. Внедрение вирусной инфекции осуществляется пассивно. После закрепления инфекции в клетке начинается ее проникновение в незараженные клетки и передвижение по организму хозяина. Переход вируса из клетки в клетку по плазмодесмам осуществляется очень медленно. Более быстро перемещаются вирусы по сосудистой системе с током питательных веществ. Подавляющее большинство вирусов перемещается по флоэме, т.е. сверху вниз. Поэтому при заражении корней вирусы остаются локализованными в них очень долго и переходят из них только при сильном повреждении надземной части с усиленным током питательных веществ в направлении повреждения. Перенос вирусов снизу вверх увеличивается также в период цветения-созревания, когда увеличивается приток питательных веществ к генеративным органам.
Симптомы вирусных болезней. Вирусные болезни по симптоматике можно разделить на две группы: мозаики и желтухи.
М о з а и к и характеризуются мозаичной окраской листьев. При заражении мозаичными вирусами наблюдается посветление листьев, чередование светло- и темно-зеленых, желтых и зеленых участков листа, появления некротических пятен, штрихов (рис. 1, 4, 21, 22, 23, 24 приложения). Такие симптомы возникают в результате разрушения хлорофилла в пораженных участках, использования азота и фосфора растения для построения вирусных частиц.
Ж е л т у х и. Желтушные вирусы вызывают деформации органов или всего растения. Многие из них поселяются во флоэме, нарушая нормальную транспортировку углеводов. В листьях накапливается много крахмала. Листья становятся толстыми, хрупкими, с характерным блеском и скручиваются вдоль центральной жилки (рис.3, 14, 26, 27, 28). Для желтушных вирусов характерно нарушение обмена веществ, регулирующих ростовые процессы. Это приводит к карликовости, раковым наростам, пролиферации отдельных органов, превращению генеративных органов (цветков) в вегетативные (листья).
Пути передачи вирусов. Существует несколько способов передачи растительных вирусов:
1) механический (контактный);
2) через почву;
3) с семенами;
4) с вегетативными частями и органами растений;
5) с грибами;
6) насекомыми (передача с помощью переносчика);
7) клещами, нематодами.
К о н т а к т н ы й с п о с о б осуществляется в результате механических повреждений пораженных и здоровых растений руками или инструментами во время работы по уходу или уборке урожая. Вирус передается с соком больного растения (вирус мозаики табака, Х-вирус картофеля и др.).
Передача вирусной инфекции ч е р е з п о ч в у осуществляется током почвенного раствора. Длительность сохранения вирусов в почве может исчисляться годами. В растительных остатках вирусы находятся в виде мертвого груза, как бы заключенного в панцирь, практически не опасного для растений. При разложении растительных остатков возможен переход вирусов в почвенный раствор.
Передача вирусов возможна с с е м е н а м и, полученными от зараженных растений (обыкновенная мозаика фасоли и сои, мозаика томатов, зеленая и белая мозаика огурца).
При этом вирусы могут находиться на поверхности семян (вирус мозаики табака) или внутри семян (вирус мозаики фасоли и сои). В последнем случае из семени вырастает больное растение.
Передача вирусов с в е г е т а т и в н ы м и органами растений, клубнями (картофель), корнями (свекла), прививками (многолетние). Все известные вирусы передаются от одного растения к другому с прививкой. Для вируса псорозиза цитрусовых, розеточности персика прививка является единственным способом распространения.
Передача вирусов с г р и б а м и, развивающимися в почве (вирус некроза табака, Х-вирус картофеля, вирус мозаики пшеницы).
П е р е д а ч а п е р е н о с ч и к а м и . Важнейшими переносчиками являются членистоногие, относящиеся к отрядам равнокрылых, полужесткокрылых, трипсов, клещей. Представители этих отрядов имеют колюще-сосущий ротовой аппарат. При питании они выделяют в клетки слюну, которая гидролизует белки до пептидов и аминокислот. Всасывая сок больного растения, насекомое становится вирофорным. Нагнетая слюну в здоровое растение, насекомое вносит в него вирус.
Больше всего переносчиков среди тлей. Из 300 известных в настоящее время вирусов растений 90 переносятся тлями. Для них характерна широкая специализация в переносе вирусов. Персиковая тля, например, переносит больше 50 различных вирусов. Темная цикада переносит только вирус закукливания злаков.
По способу передачи насекомыми вирусы делят на две группы: стилетные и циркулятивные, а переносчики — на механические и биологические. Первый способ переноса характеризуется тем, что после питания на зараженном растении насекомое сразу становится вирофорным, но быстро теряет это свойство (мозаичные вирусы, которые переносятся тлями). Внутри переносчиков эти вирусы не размножаются, а лишь механически заражают стилет, прилипая к его поверхности.
Циркулятивные вирусы характеризуются тем, что насекомое приобретает способность переносить вирус не сразу после питания на больном растении, но иногда всю жизнь становится вирофорным. Большинство этих вирусов относится к желтушной форме и передается цикадами, реже трипсами, тлями, белокрылками. Все вирусы этой группы проходят скрытый период развития в теле насекомого. Этот период необходим для перехода вируса из пищевода в слюнные железы насекомого, а также для размножения вируса в нем. Скрытый, или инкубационный период различен для разных вирусов и колеблется от 30 минут для вируса желтухи свеклы до месяца для вируса мозаики пшеницы. А для переносчика вируса мозаики озимой пшеницы Psammotettix striatus установлена трансовариальная передача, т.е. передача вируса через яйца потомству.
Передача вирусов к л е щ а м и и н е м а т о д а м и . Среди клещей наибольшее значение имеет смородинный клещ Phitoptus ribis передает махровость листьев черной смородины. Клещи приобретают вирус в течение 30 минут на больных растениях. Вирус полосатой мозаики пшеницы передается клещом Aceria tritici.
Нематодами передается вирус полосатости табака, скручивания листьев черешни.
Методы диагностики вирозов
Симптомы вирусных болезней часто трудно отличить от болезней, вызванных другими причинами. Для точного распознавания прибегают к различным методам диагностики вирозов:
1) диагностика по внешним симптомам (визуальная диагностика);
2) метод растений-индикаторов;
3) метод включений;
4) серологический метод;
5) метод электронной микроскопии;
6) химический метод.
В и з у а л ь н а я д и а г н о с т и к а основана на внешних признаках болезни. Мозаичность листьев часто сопровождается кольцевой пятнистостью, некрозом, желтухи — измельчение листьев, их окраска меняется, цветы зеленеют.
И н д и к а т о р н ы м называется растение, дающее четкую специфическую реакцию на данный вирус. Например, при заражении Nicotiana glutinosa вирусом мозаики табака через 2-3 дня на листьях можно обнаружить характерные некротические пятна.
Известно около 40 вирусных болезней растений, характеризующихся образованием в пораженных клетках кристаллических в к л ю ч е н и й (кристаллы в клетках волосков табака, пораженного мозаикой).
С е р о л о г и ч е с к и й (от лат. serum — сыворотка) метод основан на специфических свойствах белка, входящего в состав вируса, давать определенные реакции с белками крови животных. Если в кровь животного ввести вирусный белок — а н т и г е н, то в результате ответной реакции организма на чужеродный белок возникают новые вещества
а н т и т е л а. Реакцию ставят капельным методом. На предметное стекло наносят 2 капли сыворотки: слева — нормальная сыворотка (контроль), справа — сыворотка с антителами к определенному вирусу (антисыворотка). Рядом с ними помещают капли растительного сока. Перемешивают каплю сока и сыворотки. Присутствие вируса обнаруживают по выпадению осадка в капле антисыворотки. Нормальная сыворотка с вирусом не реагирует.
Капельный метод был разработан М.С.Дуниным и Н.Н.Поповой (1937). В Голландии полностью освободились от вирусных болезней картофеля, применяя этот метод. Ежегодно проводят 1,5-2 млн. серологических анализов.
Х и м и ч е с к и й м е т о д диагностики L-вируса (скручивание листьев картофеля): 300 мг клубня картофеля опускают в 3 мл раствора фенола.
