Защита растений от болезний Шкаликов 2010. Учебник защита растений от болезней КолосС
 Скачать 26.25 Mb.
|
|
б Рис. 4. Схема иммуноферментного анализа (ИФА): а — адсорбция б — добавление исследуемого образца в — добавление конъюгата; г — добавление субстрата 1 — антитела 2 — вирусные частицы 3 — меченные ферментом антитела 4 — субстрат 5 — субстрат, измененный ферментом высотой стандартных, или маркерных, зон определяют массу (соответственно и размеры) вирусных структур. М о л е куля р ноге нет и чески ем е то д ы основаны на знании строения молекулы РНК вируса или вироида. Отличаются высокой надежностью, чувствительностью, быстротой. К недостаткам этих методов относятся высокая стоимость реактивов и оборудования для проведения диагностики, а также необходимость предварительного изучения генетических кодов патогенов. Наиболее распространенный тестам плиф икация (умножение) видоспецифичных последовательностей РНК при полимеразной цепной реакции (П Ц Р ), входе которой отдельные химически синтезированные фрагменты РНК (праймеры), характерные только для одного вида или рода вирусов, участвуют в ферментативном воспроизведении соответствующих участков матричной РНК, выделенной из зараженного растения. Продукты П Ц Р с помощью ферментов многократно клонируют (амплифицирую т) при определенных режимах температур в циклическом термостате, при этом исходное число копий выбранного фрагмента РНК возрастает в миллионы раз. Затем их обнаруживают методом гель-электро- фореза или иммунофлуоресценции. Несмотря на сложность и дороговизну, П Ц Р-диагностика — перспективный метод, в десятки раз более чувствительный, чем иммунохимические методы. Он позволяет выявлять и идентифицировать новые вирусы и их штаммы. Метод ДНК-зондов — другая модификациям олекулярно-био логического метода, также основана на принципе комплементарности видоспецифичных последовательностей нуклеиновых кислот. Синтезируют зонды, которые узнают определенные нуклеотидные последовательности РНК вируса. В зависимости от выбора зондов можно дифференцировать роды, виды и штаммы вирусов. К методу пересадки растений на другой участок прибегают для подтверждения или опровержения вирусной природы заболевания. Например, для определения причин хлороза растений их можно пересадить на заведомо благоприятную почву. Если заболевание неинфекционное, то через некоторое время у растений восстановится типичная зеленая окраска. При вирусном заболевании хлороз сохранится. М е то д включений один из самых простых методов, не требующих дорогостоящего оборудования. Развитие некоторых вирусов в клетках растения сопровождается образованием в них скопления вирусных частиц (включений, или кристаллов Ивановского, которые обнаруживаются с помощью обычного светового микроскопа. Каждому виду вируса свойственна своя форма вирусных включений, образующихся обычно в клетках волосков или эпидермиса листьев. Например, для вируса табачной мозаики характерны игловидные и гексагональные кристаллы для Х-вируса картофеля и вируса мозаики пшеницы типично образование сферических аморфных тел. Для выявления зеленой крапчатой мозаики огурца, скручивания листьев картофеля и некоторых других болезней применяют химические аналитические методы диагностики в пораженных тканях растений. 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 каким и-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. Ф итопато генные 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. Во многих странах еще не обнаруженные, но представляющие потенциальную опасность для полезных растений вирусы являются объектами регламентированных законом государственных мероприятий по предотвращению их заноса в страну (объекты внешнего карантина. 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. Статус объектов внешнего карантина в России имеют, например, андийские вирусы картофеля, вирус пятнистого увядания томата, тристецы цитрусовых, некро тического пожелтения жилок сахарной свеклы. 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. П о лучение и использование оздоровленного отв и рус овсе м е н ног о 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. Визуальную оценку, как правило, дополняют лабораторными массовыми анализами серологическими, П Ц Р, индикаторными и др. Разработаны эффективные методики определения и идентификации вирусов непосредственно в семенном материале. Для обеззараживания семян некоторых культур от вирусов применяют тепловую обработку. Прогревание семян проводят при возможном заражении эндосперма, когда протравливание бесполезно. Для получения незараженного посадочного материалам но гих вегетативно размножаемых культур используют также методы водной или суховоздушной термотерапии, если вирусы являются термолабильными. Более надежен метод культуры верхушечных (апикальных) ме ристем, широко применяемый для оздоровления от вирусов картофеля, земляники, смородины, крыжовника, гвоздики и других растений. Метод основан на том, что в верхушечные меристемы растений вирусы не проникают (или их размножение там затруднено. Из недифф еренцированной ткани растения на искусственной питательной среде в стерильных условиях можно регенерировать целое растение, сохранив его сорточистоту. При этом велика достоверность того, что оно будет безвирусным. Полученные таким способом растения высаживают в почву, тестируют на наличие вирусов и используют как маточные для дальнейшего размножения. Лучший эффект оздоровления от вирусных инфекций получают при комбинировании метода культуры верхушечных мери стем с предварительной термотерапией или химиотерапией. В последнем случаев питательную среду для культивирования ме ристем вводят антивирусные добавки (гликопротеиды, полисахариды, нуклеиновые кислоты, антибиотики высших растений) или обрабатывают ими исходные растения — доноры меристем. С еле к ц ионный 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). Б о р ь бас переносчиками важное направление борьбы с вирусными болезнями. Необходимо предотвратить или максимально снизить вероятность передачи и последующего распространения вирусной инфекции живыми организмами-переносчи- ками. 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. Противне матод-переносчиков проводят профилактическую дезинфекцию почвенного субстрата перед посадкой растений. А гроте х ни чески ем ер оп р и яти я , 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 забо леваний. П реи мм у низа ц и я 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. Нов целом преиммуниза- ция не получила широкого применения из-за возможности появления изменчивости патогена, усиления его вредоносности при совместном заражении с другими патогенами. И з 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. Вироиды — возбудители болезней растений. К этой группе ф ито патогенов относят вирусоподобные инфекционные агенты, которые не образуют характерных для вирусов нуклеопротеидных частиц. Они представляют собой только низкомолекулярную циклическую одноцепочную РНК, являющуюся носителем и н ф екцион ности и использующую для своей репликации биосинтетическую систему клетки растения-хозяина. Приоритет открытия вироидов принадлежит Теодору О. Динеру, который в 1971 г. при изучении веретеновидных клубней картофеля установил новый тип возбудителей, по свойствам отличающихся от вирусов. И звестны такие вироидны е заболевания, как веретеновид- ность (готика) картофеля, экзокортис цитрусовых, карликовость хризантем, бледноплодность огурца, хлоротичная крапчатость огурца, карликовость хмеля и др. Основные симптомы вироид- ных болезней угнетение роста растения или его отдельных органов, изменение окраски (хлороз, антоцианоз), деформация различных органов. Вироиды отличаются высокой инфекционное- тью, стойкостью к химическими термическим воздействиям. Они распространяются с посадочным материалом, с семенами, контак тно-механическим путем. К основным методам диагностики ви роидов относят визуальную диагностику, метод гель-электрофоре- за, метод растений-индикаторов, электронную микроскопию , метод П Ц Р. Защита растений от вироидных болезней сходна с защитой их от вирусных патогенов. Основной упор должен быть сделан на профилактические мероприятия, предотвращающие заражение растения вироидами и их дальнейшее распространение (использование здорового посадочного и семенного материала, устойчивых сортов, дезинфекция режущих инструментов, применяемых при уходе. Против вироидов практически неэффективны культура верхушечных меристем in vitro и термотерапия. Многие вопросы, связанные с вироидными патогенами, еще не выяснены, требуются дальнейшие исследования. Фитопатогенные бактерии и фитоплазмы относят к прокариотам, то есть к организмам, не имеющим настоящего ядра. Одна или две хромосомы у этих организмов занимают область цитоплазмы, называемую нуклеоидом. По строению клеточной стенки они существенно отличаются от ядерных организмов — эукариот. В составе клеточных стенок прокариот, как правило, отсутствуют хитин и целлюлоза, характерные для грибных или растительных клеток. Опорный каркас их клеточных стенок образован муреином и другими гликопептида ми, а капсула — полисахаридами. Биологическая характеристика бактерий. Из более чем 3000 известных видов бактерий около 100 вызывают болезни растений. Бактерии — одноклеточные организмы. Длина бактериальной клетки 1...3 мкм, ширина мкм. Почти все фитопатогенные бактерии имеют палочковидную форму (исключение Streptomyces, которым свойственно нитчатое строение. Большинство ф итопа тогенных бактерий подвижно благодаря наличию жгутиков, неподвижных форм немного. Бактерии могут иметь один или несколько жгутиков. В зависимости от характера расположения жгутиков все подвижные бактерии делят нам оно три хо в — с одним полярным жгутиком, л о фот р их о в — с пучком жгутиков на одном из концов клетки и пери. БАКТЕРИИ И ФИТОПЛАЗМЫ 1.5.1. БАКТЕРИИ т р их о в — со жгутиками, расположенными по всей поверхности клетки рис. 5). У большинства подвижных ф и- Рис. 5. Типы жгутикования у бактерий: а — без жгутиков о — полярные жгутики в — перигрихи- альные жгутики топатогенных бактерий жгутики полярные, реже встречается пе- ритрихиальное их расположение. Нуклеоид бактериальной клетки состоит из ДНК и небольшого числа связанных с ней белков он распределен в цитоплазме рядом с цитоплазматической мембраной. Бактериальная клетка окружена сравнительно толстой многослойной оболочкой — клеточной стенкой, внутренний опорный слой которой придает бактерии определенную форму. При особых условиях среды, например под влиянием антибиотиков, у некоторых видов образуются так называемые формы без клеточных стенок, которые затем могут восстанавливать первоначальное строение. Оболочка некоторых фитопатогенных бактерий покрыта тонким слизистым слоем из экзополисахаридов, который обладает способностью разбухать, в результате чего на поверхности образуется желатиноподобный чехол, или капсула. Слизистая капсула имеет большое значение для выживания бактерий в неблагоприятных условиях они становятся устойчивыми к действию солнечных лучей, химических веществ и к другим факторам. Во влажную погоду бактериальные клетки накапливаются на поверхности пораженных органов растений в виде слизи или экссудата. На особенностях строения клеточной стенки бактерий основан важный метод диагностики — окраска по Граму. При этом бактериальные клетки окрашивают растворами кристаллвиолета и йода, а затем обесцвечивают этиловым спиртом, после чего у одних видов краситель вымывается из стенок и они обесцвечиваются, ау других прочно связывается и они остаются синими. Бактерии, удерживающие краситель, называют грамположительными, а обесцвечивающиеся — грамотрицательными. Почти все фитопатогенные бактерии грамотрицательны; лишь виды родов Clavibacter, Bacillus и Streptomyces дают положительную реакцию. Фитопатогенные бактерии начинают размножаться при температуре С, оптимальная температура для размножения 25...30°С, прекращается оно при СВ отличие от грибов, для роста которых благоприятна кислая среда, фитопатогенным бактериям для активной жизнедеятельности нужна нейтральная или слабощелочная среда. По характеру питания фитопатогенные бактерии — гетеротрофы, способные расти на питательных средах. На твердых питательных средах бактерии образуют колонии, окраска, форма, поверхность которых типичны для данного вида или штамма. Фитопатогенные бактерии синтезируют два типа пигментов водонерастворимые, которые не выделяются в питательную среду, и водорастворимые, диффундирующие в нее. Водонерастворимые 44 пигменты придают бактериальным колониям характерную окраску, например колонии Xanthomonas имеют желтое окрашивание. Растворимые красящие вещества типичны для некоторых видов рода Pseudomonas: они выделяют зеленоватый флуоресцирующий пигмент и вызывают в ультрафиолетовом свете хорошо видимую флуоресценцию, вследствие чего эти виды и называют флуоресцирующими псевдомонадами. Патогенные свойства бактерий связаны с активностью их ферментов и токсинов. Большинство фитопатогенных бактерий содержат ферменты, растворяющие срединные пластинки клеточной ткани — пектиназы, протопектиназы, полигалактуроназы. Особенно высокой активностью отличаются ферменты возбудителей гнилей. Патогенные бактерии могут выделять токсины. Воздействуя на растение, эти вещества нарушают его ферментативные системы и вызывают отмирание или увядание пораженных тканей и органов. У фитопатогенных бактерий преобладает бесполое размножение путем деления материнской клетки пополам. Поразительна скорость размножения бактерий. При благоприятных условиях бактерии могут делиться каждые 20...50 мин, поэтому многие бактериальные болезни имеют очень короткий инкубационный пери од. Бактериям, как и всем живым организмам, свойственна изменчивость у них постоянно возникают формы с новыми признаками, в том числе и патогенными. Наследственные изменения происходят в результате мутаций, рекомбинаций и горизонтального переноса наследственной информации трансформации, транс- дукции и конъюгации. Простейшая форма горизонтального переноса генетического материала — этот ран с формация, при которой ДНК, выделенная клетками одного штамма бактерий, поглощается живыми клетками другого штамма и включается в их геном. При транс- д у к ц и и генетическое вещество передается из одной бактериальной клетки в другую при помощи бактериофага — вируса бактерии. При конъюгации происходят контакт бактериальных клеток и передача наследственного фактора из одной клетки — донора в другую — реципиент. Мутации под влиянием облучения или химических веществ могут происходить в любой части молекулы ДНК. Мутации могут проявляться в изменениях морфологии колонии и клеток, их окраски, вирулентности и т. д. |