Вирусы растений

                                                    Вирусы растений

 

Вирусы — возбудители болезней растений. Вирусы — мельчайшие (субмикроскопические) возбудители болезней растений, животных и человека, не имеющие клеточного строения и способные размножаться только в живых клетках организма-хозяина. Зарегистрировано более 600 фитопатогенных вирусов; точное число указать трудно, так как некоторые вирусы представлены многими штаммами, иногда описываемыми как самостоятельные виды. (Штамм (от нем. Stamm, буквально — «ствол», «основа») — чистая культура вирусов, бактерий, других микроорганизмов или культура клеток, изолированная в определённое время и в определённом месте)

Приоритет открытия вирусов  принадлежит русскому ученому Д. И. Ивановскому, который в 1892 г. экспериментально доказал на примере мозаичной болезни табака наличие мельчайших возбудителей, способных проходить через бактериальные фильтры. Д. И. Ивановский описал некоторые важные свойства этих патогенов. 
Вслед за Ивановским в 1898 г. аналогичные исследования мозаики табака провел голландский микробиолог М. Бейеринк, который и дал название новой группе патогенов — «фильтрующиеся вирусы», или просто «вирусы», что в переводе с латинского означает «яд». Позднее было установлено, что вирусы могут быть и возбудителями болезней животных, а также человека. 

Вредоносность вирусных заболеваний  проявляется главным образом  в снижении урожайности растений и ухудшении качества продукции. Особый вред вирусы наносят при выращивании  семенного и посадочного материала. Поражение вирусами отрицательно влияет на пищевую и кормовую ценность продукции, пригодность ее к промышленной переработке. Так, в клубнях картофеля, зараженных различными вирусами, содержание крахмала падает на 1,5...2,0 %, у сахарной свеклы на 1...2 % снижается сахаристость. Вирусы вызывают у растений стерильность и  несовместимость, что отрицательно сказывается на работе селекционеров. У цветочных культур теряется декоративность, что наносит значительный экономический ущерб. Под действием  вирусов снижаются сортовая чистота, холодостойкость, зимостойкость, всхожесть  семян. В среднем размер убытков  от развития вирусных болезней составляет примерно 20 % общего экономического ущерба, обусловленного деятельностью всех групп возбудителей болезней и вредителей сельскохозяйственных культур. 
 
Строение и размножение вирусов. К вирусам неприменимы традиционные микробиологические методы исследований, поэтому долгое время об их строении, способах размножения и сохранения ничего не было известно. Только в 1935 г. американский вирусолог У. Стенли выделил из листьев табака, зараженных вирусом табачной мозаики (ВТМ), белковый компонент, получив чистый кристаллический белок вируса. В 1937 г. англичане Ф. Боуден и Н. Пири установили, что кроме белка в состав вируса входит нуклеиновая кислота. Вирус табачной мозаики состоит из белка (95 %) и нуклеиновой кислоты (5 %). Говоря о размере и строении вирусов, имеют в виду вирионы, или вирусные частицы. Размеры вирионов в большинстве случаев составляют 100...200 нм*. Каждый вирус имеет характерные для него размеры и форму вирусных частиц. Различают в основном 4 формы вирусных частиц: палочковидную (ВТМ), нитевидную (вирус «шарки» сливы), сферическую, или изометрическую (вирус бронзовости табака), бацилловидную (вирус мозаики люцерны). Форма ви-риона определяется способом ориентирования в пространстве нуклеиновой кислоты и строения белковой оболочки. Белок играет защитную роль, а также обеспечивает проникновение вируса в ткани растения-хозяина. Нуклеиновая кислота является носителем инфекционных и наследственных признаков. Большинство вирусов растений содержит одноцепочную линейную рибонуклеиновую кислоту (РНК), реже встречаются вирусы с двухцепочными молекулами РНК, закрученными в спираль. Лишь немногие вирусы растений (вирус мозаики цветной капусты) имеют в своем составе дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК). 
 
Механизм размножения вирусов отличается от способов размножения других микроорганизмов. Фитопатогенные вирусы попадают в растительную клетку, например при проколе ткани ротовыми органами насекомых-переносчиков или через мелкие ранки (без грубых повреждений клеток) при механической передаче. В клетках зараженного растения вирус репродуцируется путем синтеза отдельных молекул нуклеиновых кислот и белка и последующей сборки из них вирионов. Попав в клетку растения, нуклеиновая кислота вируса освобождается от белковой оболочки и, становясь матрицей, начинает управлять синтезом ферментов клетки растения в направлении, необходимом вирусу. Происходит накопление нуклеиновой кислоты в процессе самокопирования (репликации) цепочек, имеющихся в клетке, а затем за счет синтезируемых клеткой нуклеотидов. Нуклеиновая кислота вируса содержит информацию для синтеза вирусного белка. Вирусный белок синтезируется на рибосомах клетки-хозяина. Впоследствии происходит объединение нуклеиновой кислоты и структурного белка с образованием вирионов. 
Нередко вирионы агрегатируют друг с другом, в результате чего образуются вирусные включения — кристаллы различной формы (кристаллы Ивановского), или, если вирионы соединяются с уплотнениями цитоплазмы, образуются включения в виде аморфных тел. 
При вирусной инфекции имеет место облигатный тип паразитизма, причем его абсолютная форма. Патоген внедряется в генетический аппарат растения, изменяя его в сторону, необходимую для синтеза собственной ферментативной энергетической системы и впоследствии — соответствующих вирусных структур. 
 
Симптомы вирусных болезней растений. По характеру проявления симптомы вирусных болезней можно разделить на 5 основных типов: угнетение роста, изменение окраски, деформация, некрозы, нарушение репродуктивных функций. При одном и том же вирусном заболевании на растении обычно появляется несколько типов симптомов. Кроме того, всегда следует учитывать, что на выраженность симптомов влияют генетически обусловленная изменчивость патогена и растения-хозяина, а также условия окружающей среды (последние могут привести к исчезновению ранее хорошо различимых симптомов). 
 
1)Угнетение роста может выражаться в общей задержке роста всего растения (например, при желтой карликовости ячменя); в укорачивании междоузлий (при метельчатости верхушки картофеля); в угнетении роста главных побегов, при этом происходит усиленное образование боковых побегов (при аспермии томата). Угнетение роста — сопутствующий симптом при большинстве вирусных заболеваний. 

2)Изменение окраски — наиболее распространенный тип проявления вирусных болезней. Листья приобретают мозаичную расцветку, что вызвано чередованием светло- и темно-зеленых участков различной формы. Хлоротичные кольца, извитые, ленточные узоры обычно являются достоверными симптомами вирусных болезней («шарка» сливы, кольцевая мозаика малины). Реже желтеют жилки или прижилковые участки ткани листа (окаймление жилок крыжовника); может происходить общее пожелтение, или хлороз, листовой пластинки (желтуха свеклы). У цветочных культур может меняться окраска цветков (пестролепестность тюльпана). 
 
3)Деформация органов происходит из-за неравномерного роста отдельных участков тканей листьев, плодов, цветков. Например, отчетливая морщинистость или гофрированность появляется на листовой пластинке при морщинистой мозаике картофеля; нитевидными и папоротниковидными становятся листья при поражении мозаикой томата. 
 
4)Основной тип проявления некоторых вирусных заболеваний — локальные некрозы, обычно серого, бурого, черно-коричневого цвета, округлой и вытянутой формы, иногда с окаймлением. Они возникают на листовых пластинках, черешках, стеблях, плодах, семенах, клубнях и т. п. Некрозы — типичный симптом при стрике томата, полосчатой мозаике картофеля, «шарке» сливы. Некрозы могут возникать в результате гибели растительных клеток из-за непосредственного воздействия вирусов, а также из-за реакции сверхчувствительности, когда растение само убивает свои клетки, чтобы локализовать в них вирусного патогена и препятствовать его системному распространению. 
 
5)Нарушение репродуктивных функций растений при вирусных болезнях может проявляться в виде стерильности цветков, бессемянности плодов, опадения цветков и завязей (ас-пермия томата, махровость смородины). 
 
Изредка симптомами вирусных болезней бывают опухоли и наросты (разрастание жилок салата), уплощенность и ямчатость ветвей и стволов (бороздчатость древесины яблони). 
Симптомы вирусных заболеваний могут изменяться по мере развития патологического процесса. В некоторых случаях на растениях, зараженных вирусами, симптомы не проявляются вообще, то есть имеет место латентная (бессимптомная) инфекция. В качестве примера можно привести бессимптомное развитие Х-вируса картофеля на многих промышленных сортах этой культуры. 
 
Распространение вирусов внутри растения. Вирусные частицы перемещаются из клетки в клетку по плазмодесмам, этим же путем транспортируются вирусные нуклеиновые кислоты. При поражении флоэмы вирусные частицы разносятся по всему растению с током питательных веществ (в основном сверху вниз), происходит системное заражение растения. При цветении и плодоношении наблюдается интенсивный приток питательных веществ к генеративным органам, одновременно вирусы распространяются по растению снизу вверх. В меньшей степени возможно распространение вирусов по тканям ксилемы. 
 
Способы распространения фитопатогенных вирусов. Вирусы, вызывающие болезни растений, могут распространяться различными путями. Многие вирусы распространяются переносчиками (векторами), которые питаются или паразитируют на растении. Это главным образом насекомые, клещи, нематоды, грибы и паразитические цветковые растения (повилика). 
 
Вирусы могут передаваться контактно-механическим путем, то есть при взаимоповреждающем контакте частей здорового и больного растений. Это происходит при соприкосновении надземных или подземных частей растений при загущенной посадке, а также в процессе ухода за растениями (обламывание пасынков, срезка цветов, сбор плодов и т. п.). 
 
Часть вирусов (около 20 %) способна передаваться через семена, причем различают поверхностную и внутреннюю семенную инфекцию. Таким способом передаются практически все вирусы бобовых культур, вирус табачной мозаики, вирус зеленой крапчатой мозаики огурца. Некоторые вирусы плодовых и ягодных культур (вирус некротической кольцевой пятнистости косточковых) могут передаваться через пыльцу. 
 
У вегетативно размножаемых культур (картофеля, земляники, тюльпана и др.) вирусы распространяются в основном с посадочным материалом. Распространение вирусных болезней происходит при различного рода прививках (трансплантации). Этим методом передаются все известные фитопатогенные вирусы. 
 
Единичные вирусы (вирус мозаики табака, вирус некроза табака) могут передаваться с растительными остатками, с почвой, с гидропонным раствором. Небольшое значение (для вирусов кормовых бобовых трав) имеет распространение вирусов через стебли повилики. 
 
Некоторые фитопатогенные вирусы (вирус обыкновенной мозаики фасоли) передаются насекомыми с грызущим ротовым ап- 
 
паратом: жуками, прямокрылыми, уховертками. Такая передача малоспецифична и имеет значение только для вирусов, способных сохраняться в соке больного растения. 
 
Большинство фитопатогенных вирусов распространяется насекомыми с колюще-сосущим ротовым аппаратом. Это различные виды тлей, цикадки, белокрылки, трипсы, клопы. Клещи также могут быть переносчиками вирусов. Существуют вирусы, которые могут передаваться различными переносчиками, а для некоторых установлен только один переносчик. Среди переносчиков, в свою очередь, есть виды, передающие определенные вирусы, и виды, передающие многие вирусы; например персиковая тля Myzus persicae способна переносить несколько десятков вирусов. 
 
Защита растений от вирусных болезней. Вирусные болезни растений существенно отличаются от других инфекционных болезней. Например, размножение вирусов настолько тесно связано с обменом веществ клетки растения-хозяина, что непосредственное избирательное воздействие какими-либо препаратами на сам патоген отрицательно отражается и на растительной клетке. До сих пор не найдены химические средства защиты растений от вирусных патогенов. Многие экономически важные вирусы распространяются с помощью насекомых-переносчиков, борьба с которыми дает возможность ослабить вирусную инфекцию. Фитопатогенные вирусы передаются при любом способе вегетативного размножения, поэтому особому риску заражения подвержены вегетативно размножаемые культуры. Следует также учитывать, что определенные вирусы могут передаваться с семенами. Кроме того, при заражении фитопатогенными вирусами на растениях-хозяевах часто не появляются симптомы поражения и они становятся скрытым источником инфекции. Основное значение в защите растений от вирусных болезней имеют профилактические мероприятия. 
 
Карантин растений — важнейшее профилактическое мероприятие. Внутренний карантин предусматривает предупреждение дальнейшего распространения и максимальную локализацию уже имеющихся на территории страны определенных вирусов. Карантинные объекты внесены в специальные списки. Страны — экспортеры растительной продукции обязаны соблюдать карантинные правила. К объектам внутреннего карантина в нашей стране относятся вирусы «шарки» сливы, кольцевой пятнистости томата, окаймления жилок земляники и др. При импорте растений в сертификационном свидетельстве должно быть подтверждено, что материал не содержит карантинных объектов. Эффективность мероприятий внешнего и внутреннего карантина зависит от надежности и быстроты методов идентификации вирусов. 
 
Получение и использование оздоровленного от вирусов семенного и посадочного материала — еще один метод защиты растений. Для контроля за состоянием семеноводческих посевов и маточных насаждений в питомниках регулярно проводят фитосанитарные обследования с выбраковкой растений, зараженных вирусами.

Для обеззараживания семян  некоторых культур от вирусов  применяют тепловую обработку. Прогревание  семян проводят при возможном  заражении эндосперма, когда протравливание бесполезно. Для получения незараженного  посадочного материала многих вегетативно  размножаемых культур используют также  методы водной или суховоздушной  термотерапии, если вирусы являются термолабильными. 
 
Селекционный метод используют для защиты от вирусных болезней не так широко, как для защиты от других патогенов. Однако имеются определенные успехи, например по созданию гибридов томата, устойчивых к вирусу табачной мозаики, сортов сливы, устойчивых к вирусу «шарки». При этом селекционеры стремятся вывести новые сорта, устойчивые не только к вирусу, но и к его переносчику. Большое значение придают выведению толерантных (выносливых) сортов, в которых наблюдаются неполное системное распространение вирусов, пониженная их концентрация, бессимптомный характер проявления болезни, отсутствие снижения продуктивности растений (сорта свеклы, толерантные к вирусу слабого пожелтения). 
 
Борьба с переносчиками — важное направление борьбы с вирусными болезнями. Необходимо предотвратить или максимально снизить вероятность передачи и последующего распространения вирусной инфекции живыми организмами-переносчиками. Основную роль в распространении вирусов играют насекомые, чаще тли, цикадки, белокрылки, трипсы. Их уничтожают преимущественно химическим методом с помощью инсектицидов непосредственно в посадках растений или на межах, обочинах дорог, в защитных полосах. Выбор оптимальных сроков посева, густоты стояния растений, изоляция растений под пленкой и другие подобные способы дают возможность эффективно защищать растения от распространяемых переносчиками вирусов. Против нематод-переносчиков проводят профилактическую дезинфекцию почвенного субстрата перед посадкой растений. 
 
Агротехнические мероприятия, включающие уничтожение падалицы семян, растительных остатков, пространственную изоляцию поражаемых культур, маточных и товарных насаждений; уничтожение сорняков-резерваторов вирусной инфекции, имеют очень большое значение в предотвращении вирусных заболеваний. 
 
Преиммунизация основана на несовместимости родственных видов или штаммов вирусов. Растения, искусственно зараженные слабоагрессивным штаммом вируса, впоследствии становятся невосприимчивыми к вредоносным агрессивным штаммам того же вируса. Метод показал хорошие результаты при вакцинации (преиммунизации) тепличной культуры томата слабыми (авирулентными) штаммами вируса табачной мозаики для защиты от агрессивных штаммов этого вируса. Но в целом преиммунизация не получила широкого применения из-за возможности появления изменчивости патогена, усиления его вредоносности при совместном заражении с другими патогенами. 
 
Из организационно-хозяйственных мероприятий особое внимание следует уделять дезинфекции (в растворе пероксида водорода, перманганата калия, спирта, тепловой обработкой) орудий труда, используемых при уходе за растениями, особенно режущих инструментов, так как многие экономически значимые вирусы передаются контактным путем. Желательно закреплять за отдельными блоками теплиц с растениями постоянных рабочих, имеющих сменную обувь и одежду. Перед входом в теплицы помещают дезинфекционные коврики. Регулярно проводят визуальные обследования растений. 
 

 

Вывод: Вирусы нельзя уподоблять очень мелким клеткам. Вирусы - это элементы генетического материала, у которых есть своя собственная эволюционная история, ибо в них имеется все необходимое для их передачи от одного хозяина другому.

В этом смысле вирусы представляют собой независимые генетические системы. Это

не случайно отделившиеся фрагменты генома какой-то клетки. Вирусам  присуща

генетическая непрерывность  и способность мутировать, они  содержат набор

генов, в результате согласованного действия которых образуются новые  частицы

того же вируса.

При одном только упоминании слова «вирус» возникают ассоциации: ВИЧ, инфекция,

заболевание, летальный исход. Но не следует преувеличивать вредное  и зачастую

опасное воздействие вирусов. Они могут быть и полезными. Прежде всего вирусы

стимулируют деятельность защитных сил организма, направляя, в известной

степени, эволюционный процесс. Многие вирусы, поражающие бактерии, чрезвычайно

важны для медицины и ветеринарии, поскольку позволяют естественным путём и без

химических реагентов  побеждать многие бактериальные инфекции.

Важно помнить, что в природе  нет «полезных» и «вредных», а, главное, нет

«лишних» звеньев и  каждый организм выполняет свою, только ему свойственную

роль в бесконечном  спектакле под названием Жизнь.

    

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

 

     1. Билич, Г.Л. Биология. Полный курс: В 3 т. Т.1. Анатомия /Г.Л. Билич, В.А. Крыжановский. - М.: Оникс 21 век, 2002. -864 с.: ил.

2. Биологический энциклопедический словарь /Гл. ред. М.С. Гиляров; Редкол.: А.А. Баев, Г.Г. Винберг, Г.А. Заварзин и др. -2-е изд., испр. -М.: Советская Энциклопедия, 1989. -864с.: ил., 30 л.

3. Биология для поступающих в ВУЗы: Учебное пособие /Под ред. Н.А. Лемеза, Л.В. Камлюк, Н.Д. Лисов. -Минск: ООО "Юнипресс", 2001. -608 с.

4. Биология: Пособие для поступающих в ВУЗы. Том 1 /Н.В. Чебышев, С.В. Кузнецов, С.Г. Зайчикова, С.И. Гуленков. -М.: Новая Волна, 2003. - 448 с.

5. Ефимова, В. Приходящий внезапно/ В. Ефимова // Вокруг Света. -2003. -№7 (2754). -С.200-205.

6. Мамонтов, С.Г. Общая биология: Учебник для студентов средних специальных учебных заведений /С.Г. Мамонтов, В.Б. Захаров. -3-е изд., стереотипное. -М.: Высшая школа., 2000. -317 c.

7. Советский энциклопедический словарь /Гл. ред. А.М. Прохоров. -4-е изд. -М.: Сов. Энциклопедия, 1989. -1632с.: ил.

8. Хессайон, Д.Г. Всё о цветах в вашем саду /Д.Г. Хессайон; Пер. с англ.: Е.Ю. Семеновой; Научный ред.: М.Ю. Полонская. -2-е изд., испр. -М.: Кладезь-Букс, 2001. -160 с.: ил.

9. Энгельберт Кёттер. Комнатные растения: диагностика, лечение, уход / Перевод с нем. В. Чекмарева. -М.: Издательский Дом "Кристина", Феникс, 2002. -88 с. -(Серия "Зелёный Доктор").

10. Яковлев, Г.П. Ботаника: Учебник для ВУЗов /Г.П. Яковлев, В.А. Челомбитько; Под ред. Р.В. Камелина. -СПб: СпецЛит; Издательство СПХФА, 2003. -647 с.: ил

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     

        Вирусы растений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                       

                                                                                                                  Грибко Александра 11-6