Вирусоподобные болезни растений

 

Слово «вирус» имеет латинское происхождение и в переводе означает «яд». Словарь иностранных слов определяет вирусы как возбудители инфекционных заболеваний растений, животных и человека, по размерам более мелкие, чем большинство известных в настоящее время микробов. В толковом словаре английского языка virus определяется как болезнетворное ядовитое вещество, вызывающее заразное заболевание. Существование вирусов было открыто в 1892 году русским ученым Д. И. Ивановским.

Возбудителями этого типа болезней растений являются вирусы и вироиды. Изучение строения вирусных частиц показывает, что они состоят из одной или нескольких молекул нуклеиновой кислоты, которые окружены молекулами белка — белковой оболочки, состоящей из структурных субъединиц. Для растительных вирусов более характерно наличие рибонуклеиновой кислоты (РНК-содержащие вирусы). Дезоксирибонуклеиновая кислота чаще присутствует в геноме патогенных вирусов животных и человека (ДНК-содержащие вирусы). Нуклеиновые кислоты вирусов — носители информации, закодированной в последовательности оснований РНК или ДНК.

Частицы отдельных вирусов могут содержать липиды, некоторые ферменты, воду, ионы металлов. Многие растительные вирусы, переходя в фазу покоя, способны формировать в клетках растений, а иногда и вне их, аморфные или кристаллические тела, представляющие собой скопления вирусных частиц. Форма этих включений и их локализация в клетке (в цитоплазме, ядрах или хлоропластах) у разных вирусов специфична, что используется для диагностики.

В отличие от вирусов вироиды не образуют характерных нуклеопротеидных комплексов и представлены одноцепочечной РНК, способной к воспроизведению в клетке растения.

Распространение вирусной инфекции может идти различными путями — в основном пассивно, через механические повреждения (ветром, градом, животными, при антропогенном воздействии), при вегетативном размножении, с пыльцой, семенами и пр. Более 400 видов насекомых являются переносчиками более чем двухсот различных вирусов. В качестве насекомых-переносчиков чаще фигурируют тли и цикадки, ротовой аппарат которых наиболее подходит для перенесения вирусной инфекции с больного растения на здоровое. Передача вирусов, происходящая через почву, заключается в перемещении вирусных частиц током почвенного раствора после разложения растительных остатков и проникновении их через механические повреждения корней при ростовых движениях. Вирусная инфекция может передаваться нематодами и грибами. Вирусы, передающиеся через почву, в основном вызывают кольцевые пятнистости.

Попав в организм растения-хозяина, вирусная частица прикрепляется к клеточной оболочке, нуклеиновая кислота высвобождается, проникает в клетку и встраивается в геном, инициируя репродукцию. Репродуцированные молекулы нуклеиновой кислоты «одеваются» в белковую оболочку в клетке или переходят через плазмодесмы в соседние клетки, где также начинается синтез вирусных частиц.

Вирусы являются облигатными паразитами и по отношению к факторам внешней среды делятся на две группы, не имеющие четких границ: стойкие и нестойкие. Многие стойкие вирусы способны оставаться активными при недлительном нагревании, подкислении, высаливании, сохраняться в течение десятилетий в тканях высушенных растений. Нестойкие вирусы сложны в выделении и легко могут быть уничтожены, например, кратковременным прогреванием, которое применяется для обеззараживания семян.

Научная классификация вирусных частиц базируется на комплексе критериев: это морфология, способ репродукции, химический состав, физические свойства, пути распространения, вид поражаемого растения и т. п. На основании сходства этих признаков формируются группы вирусов. Названия им даются по типичному представителю, криптограмма которого включает тип нуклеиновой кислоты, число ее цепей и молекулярный вес (в млн Да), соотношение масс нуклеиновой кислоты и белка (в %), форму вириона и капсида (белковой оболочки), виды основного хозяина и переносчика (если он есть). По международной классификации в настоящее время вирусы растений объединены в 26 групп.

На практике часто используют аббревиатуру тривиального названия вирусов. Например, вирус табачной мозаики, возглавляющий по международной классификации группу тобамовирусов (Tobamovirus — от начальных букв английского названия Tobacco mosaic virus), принято сокращать как ВТМ (в английском варианте TMV), вирус мозаики ячменя — ВМЯ и т. п. При использовании международной номенклатуры к аббревиатуре тривиального названия добавляют сокращенное название группы (Tob TMV), составляют более сложную криптограмму, содержащую некоторые сведения о свойствах вируса и дающую представление о том, мало или много известно о данном вирусе.

Вирусоподобные возбудители вызывают мозаики и деформацию различных органов растений. При вирусных мозаиках на листьях и плодах появляется чередование светло- и темно-зеленых участков (мозаика, крапчатость, штриховатость), израстание побегов и листьев, срастание частей генеративных органов, кольцевая пятнистость, некротизация тканей. Желтухи характеризуются в основном поражением флоэмы. Листья становятся хрупкими, их пластинки скручиваются, растения нехарактерно кустятся (розеточность), отстают в росте (карликовость), наблюдаются деформация и полиферация отдельных органов. Разные вирусы могут быть причиной появления сходных симптомов у одного растения-хозяина, и многие болезни могут быть вызваны не одним, а несколькими, даже неродственными, вирусами.

Симптоматика вирусных болезней зависит от очень многих причин: характеристик штамма вируса, его вирулентности, восприимчивости и возраста растения-хозяина, условий выращивания растения, температурного фактора на момент заражения и пр. Кроме того, вирусы могут находиться в растении в латентном состоянии, а перечисленные выше симптомы могут быть обусловлены воздействием абиотических факторов или несбалансированностью элементов питания.

Диагностика и идентификация вирусов чрезвычайно сложна и предусматривает серьезную аппаратурную поддержку (электронная микроскопия, иммунодиагностика, молекулярная гибридизация, полимеразная цепная реакция). Наиболее простым методом подтверждения наличия вирусной инфекции является инокуляция клеточным соком больного растения растений-индикаторов, дающих в ответ на инвазию ярко выраженную системную или местную (некротическую) реакцию. Однако круг вирусов, к которым подобран набор таких индикаторов и дифференциаторов, крайне ограничен.

Высокий уровень сопряженности развития вирусов с обменными процессами растения значительно затрудняет борьбу с этим видом инфекции. Профилактика массового поражения древесных растений вирусными заболеваниями сводится к следующему:

  • использование свободного от вирусов и вироидов посевного и посадочного материала, в том числе полученного методом культуры тканей;
  • выбраковка ослабленного посевного и посадочного материала с любыми признаками заражения вирусной инфекцией;
  • подбор агротехнических мероприятий, направленных на снижение вероятности заражения растений вирусной инфекцией;
  • выявление и локализация природных очагов инфекции;
  • исследование условий сохранения и путей циркуляции вируса в природных условиях;
  • исследование условий заражения растений данным вирусом;
  • применение химических средств борьбы с переносчиками и резерваторами инфекции;
  • разработка санитарных мер по предупреждению заражения растений.

Вирусы, вироиды, фитоплазмы и ряд других системных патогенов являются неотъемлемой частью любой экосистемы. Сведения о заболеваниях этого типа, поражающих древесные породы, немногочисленны и весьма поверхностны.

Исследователи часто указывают, что, несмотря на характерные внешние признаки, вирусную природу патологии в некоторых случаях подтвердить не удается. Более тщательное изучение вопроса показывает, что каждая древесная порода поражается 5-10 различными вирусами, не приносящими существенного вреда, часть из которых содержится латентно. В последние годы наблюдается расширение очагов наиболее вредоносных вирусов и других патогенов со сходной циркуляцией, распространение комплексных, латентных, новых инфекций.