Отримання безвірусного матеріалу

ВІРУСИ РОСЛИН

ПЛАН

1. Загальна характеристика вірусів рослин. Циркуляція вірусів у природі.

2. Проникнення і локалізація вірусів у рослинні клітині. Спеціалізація вірусів.

3. Діагностика та ідентифікація вірусів. Вплив фізичних і хімічних факторів.

4. Вірусні хвороби зернових культур.

5. Розробка способів боротьби з вірусними захворюваннями.

 

1.Лише у 1960 р. в інституті мікробіології і вірусології ім.. Д.К. Заболотного організовано відділ вірусології рослин під керівництвом професора С.М. Московця, де проводились дослідження з вивчення таких вірусних захворювань рослин як мозаїка озимої пшениці, кукурудзи, люпину, бобів, хмелю і кавунів; жовтуха цукрових буряків, зморшкувата мозаїка картоплі і сої, прижилкова мозаїка конюшини, звичайна мозаїка квасолі, огірків, стовбур томатів, перцю і баклажанів та ін.

Загроза вірусів рослин полягає у тому, що вони здатні викликати епіфітотії – масові захворювання рослин, які надають великих збитків сільському господарству. До складу вірусів рослин входить переважно РНК, хоча останні дослідження виявили і ДНК-вмісні рослинні віруси. Білкова оболонка (частіше без ліпопротеїдної) вірусів рослин виконує не лише захисну, але й спадкову функцію. За формою віруси рослин бувають ниткоподібні (жовтуха цукрових буряків), паличковидні (мозаїка цукрових буряків, кавунів, сої, квасолі) та сферичні (мозаїки огірків, скручування листя картоплі). Згадані вірусні захворювання і тепер вивчені недостатньо, хоча проти деяких із них і розроблені засоби боротьби. Уточнено діагностику і знайдено рослини-індикатори, за допомогою яких при штучному їх зараженні визначають вірус, що спричиняє хворобу.

Встановлено, що хвороботворні віруси переносяться здебільшого сисними вірофорними комахами – попелицями, цикадками, трипсами, кліщами, а також насінням, бульбами, живцями, через контакт хворих і здорових рослин, через ґрунт, воду, повітря, людиною тощо.

Розрізняють два способи перенесення вірусів комахами: механічний, коли віруси переносяться у ротовому апараті під час живлення комах, і біологічний, коли віруси проходять в організмі комах інкубаційний період. Інкубаційний період розвитку вірусів проходить і в організмі рослин, після чого на рослині з’являються симптоми захворювання.

Через насіння віруси поширюються переважно при хворобах бобових, скручуванні листя бавовни, мозаїці помідорів. Кількість такого насіння становить декілька %. Найбільше вірусів міститься у недозрілому зерні, можливо у зрілому нагромаджуються інгібітори, які пригнічують віруси. У бульбах віруси зосереджені у центральній частині. Віруси також передаються спорами грибів у ґрунті, повитицею, яка паразитує одночасно на хворій і здоровій рослині, пилком рослин.

Таблиця 1

 

 

2. Проникнення вірусів рослин із однієї клітини в іншу здійснюється через міжклітинні цитоплазматичні мостики – плазмодесми. Деякі дослідники вважають, що рослини теж мають клітинні рецептори, хоча це остаточно не доведено і тому їх називають гіпотетичними. Модифікація вірусної частинки здійснюється не ферментативним (при взаємодії з клітинними рецепторами), або ферментативним шляхом, і приводить до депротеїнізації.

Вірусна РНК локалізується у ядрі, де відбувається її синтез, потім вона виходить у протоплазму, де на рибосомах відбувається синтез вірусного білка. Після цього у цитоплазмі утворюються віріони. Названі дослідниками віірусіндуковані Х-тіла – місце репродукції вірусів у клітині (віропласти), але існують і інші припущення.

Тепер чимало фактів свідчить, що різкої межі між вірусами рослин, тварин і бактерій не існує, тобто специфічність їх досить умовна. ВТМ може уражати людину (виразки, струпи на шкірі), вірус гепатиту – лободу, на листках якої утворюються некрози. У літературі є свідчення про те, що вірус сказу може розмножуватися в організмі малярійних комарів, поліомієліту – в організмі кімнатних мух, а віспи – у бактерії (сінній паличці).

 

3. Для діагностики вірусів використовують серологічні реакції, які мають важливе значення у селекції рослин. Найчастіше використовують 2 типи реакцій: преципітації (реакція осадження при взаємодії антигенів вірусу і специфічних антитіл сироватки) і аглютинації (склеювання, у рослинних клітинах відбувається склеювання структурних елементів, на поверхні яких сорбовані вірусні частинки).

У польових умовах на предметне скельце вижимають сік досліджуваної рослини і додають краплю антивірусної сироватки, визначаючи наявність реакції і її силу вираження (авідитет) за п’ятибальною шкалою.

Зовнішні ознаки вірусних захворювань сільськогосподарських рослин іноді схожі з неінфекційними, іноді мають різні симптоми, або ж зовсім відсутні. Тому ідентифікувати захворювання можна лише за допомогою декількох методів дослідження і співставлення ознак і властивостей збудників.

Досить надійним методом діагностики є використання рослин-індикаторів (табл.2.), які реагують на зараження певними вірусами визначеними специфічними симптомами. Так на дурмані перевіряють діагностику ВТМ, мозаїки люцерни, гороху, огірків тощо. Лобода допомагає визначити захворювання гороху, квасолі, конюшини. Фізаліс флорідана використовується для діагностики вірусу скручування листя картоплі.

Ідентифікувати вірусні захворювання можна також за фізичними показниками їх збудників: точкою теплової інактивації, граничним розведенням із збереженням інфекційності вірусу, тривалістю збереження вірусу в соці при кімнатній температурі. Для більш детальної діагностики використовують електронну мікроскопію.

Віруси досить чутливі до температури: нагрівання до 60-100⁰С протягом 10 хвилин знезаражує вірусовмісний матеріал. Вистоювання зараженого соку із збереженням інфекційності вірусу може бути від години до декількох місяців. Ультрафіолетове, рентгенівське проміння, іонізуюча радіація за певних умов можуть інактивувати віруси. Хімічними розчинами формаліну, марганцевокислого калію, та інших можна пригнічувати й інактивувати віруси.

 

4. У літературі описано близько 700 вірусних захворювань рослин. Серед збудників цих хвороб добре вивчено понад 150. В Україні за­реєстровано понад 115 вірусів рослин.Усього описано понад 30 вірусних хвороб зернових культур, в Україні відомо більше десяти. Найбільшої шкоди завдають: смугаста мозаїка пшениці, мозаїка озимої пшениці, карликовість пшениці, штрихувата мозаїка ячменю, жовта карликовість ячменю.

На уражених листках смугастою мозаїкою пшениці (ВСМП) симптоми проявляються у вигляді штрихів, паралельних жилкам листка, які потім зливаються в смуги. Листок жовтіє і відмирає. Рослинами-господарями є різні сорти озимої та ярої пшениці, овес, ячмінь, кукурудза, сорго, рис, просо, жито а також злакові трави. Перенощики – кліщі (Aceria tritici), а також попелиці, цикадки, сік і рештки хворих рослин.

Частинки вірусу ниткоподібні 10-20´750 нм. Стійких до нього сортів пшениці не виявлено. Масовий розвиток вірусу залежить від кліматичних умов, агротехнічних факторів.

ВМП (вірус мозаїки пшениці) проявляється у двох формах: розетковості та мозаїчності. Хворі рослини виділяються карликовістю і збільшенням кількості стебел. Листя стає грубим, лимонно-жовтого кольору, іноді скручується, рослина набуває вигляду „розетки.” Мозаїчність – лимонно-жовті плями з’являються весною, з часом знебарвлюються або буріють. Ослаблені рослини уражуються бактеріальними та грибними хворобами.

ВМП за формою нагадує бацил. Його переносять цикадки (смугаста й шестикрапкова), коли живляться на хворих рослинах. Інкубаційний період вірусу в організмі перенощика 15 – 18 днів. Цикадки також здатні передавати вірус потомству через яйця, де вірус, як і в заражених з осені рослинах зберігається у зимовий період. Вірус впливає і на перенощика. Личинки розвиваються повільно, погано окрилюються, часто гинуть. Природним регулятором численності цикадок є личинки мух та перетинчастокрилі.

Серед вірусних хвороб, які завдають великих збитків сільському господарству, слід назвати крапчасту мозаїку (її ще називають зви­чайною мозаїкою) і готику картоплі.

Останнім часом поширилась і завдає значної шкоди картопляр­ству України готика картоплі. Характерною ознакою цієї хвороби є розміщення листків під більш гострим кутом до стебла, що надає рослинам готичного вигляду. Вірус готики передається при різанні бульб ножем, під час щеплень, через бульби, комахами тощо. Най­більш уражується готикою картопля в Сумській, Чернівецькій, Пол­тавській та південних областях України. Зниження урожайності від цієї хвороби сягає подекуди понад 60 %.

 

5. Запобігання втрат врожаю від вірусної інфекції

Віруси не тільки знижують врожай, але і погіршують його якість.

Наприклад, вірус аспермії томатів і хризантем, вірус "віспи" сливи і ураження бульб картоплі, яке викликається вірусом дзвінистості тютюну, знижують продажну вартість відповідно квітів, плодів і бульб.

Культура, яка лише частково уражена вірусом, дає трохи більший урожай, змінює характер росту рослин-господаря і успішніше конкурує з вільними від вірусу рослинами.

Запобігання втрат

Вибір та застосування різних заходів боротьби з вірусними хворобами залежить насамперед від виду хвороби і видів рослин, на які вона поширюється. Загальними для боротьби з вірусними хворобами рослин є такі заходи: 1) ви­ведення і впровадження у виробництво стійких проти вірусів сортів рослин; 2) знищення комах та інших переносників вірусів; 3) лік­відація джерел поширення вірусів у природі (це передусім своєчасне лущення стерні і зяблева оранка, знищення бур'янів на полях, ме­жах, узбіччях доріг, які є джерелом інфекції; дотримання оптималь­них строків сівби і проведення противірусного прополювання насін­нєвих посівів); 4) використання для сівби здорового безвірусного на­сінного матеріалу.

Останніми роками серед профілактичних заходів, які запобігають зараженню рослин вірусами, поширення набуває вакцинація рослин (переважно закритого ґрунту) ослабленими штамами вірусів. Інтен­сивно проводяться також роботи з оздоровлення рослин методами термотерапії (з використанням спеціальних термокамер), щоб отри­мати безвірусні клони, хіміотерапії (опилювання рослин або насичення атмосфери термокамери інгібіторами вірусу). Використовується також метод, названий культурою меристеми. Метод, заснований на тому, що в різноманітних тканинах рослин віруси поширені не рівномірно, а деяких частинах відсутні (наприклад у клітинах меристеми, у точках росту). Дана ділянка в стерильних умовах вирізається і є матеріалом для одержання здорового потомства.

 

Хімічні засоби вилучення вірусу із заражених рослин не знайдені. Деякі сполуки (аналоги пуринових і піримідинових основ) гальмують розвиток вірусу, але не знищують його і часто істотно пошкоджують рослини (більше за вірус). Способи боротьби з вірусними захворюваннями зводяться більше до попереджувальних, аніж до лікувальних, тобто до вирощування культур із вільного від вірусу насіння.

Ці засоби спрямовані на те, щоби запобігти або затримати спалах вірусної епіфітотії в культурі, а якщо вона все ж почнеться, знизити темп її поширення.

Швидкість поширення вірусу в культурі можна знизити шляхом уповільнення його поширення всередині окремої рослини (наприклад, сорти рослин, у яких вірус розмножується погано), також шляхом уповільнення поширення між рослинами, застосовуючи інсектициди, рослинний покрив із інших рослин, сорти стійкі до інфекції.

Економічніше запроваджувати стійкі сорти, ніж хімікати для знищення перенощика вірусу. Найефективніше запобігати втратам врожаю шляхом комбінації різних заходів боротьби (інтегративний підхід).

Отримання безвірусного матеріалу

Можливість передачі деяких вірусів насінням рослин-господарів установлена давно, проте в теперішній час це питання знову привернуло до себе увагу і тривалість дискусії про ступінь і механізм цієї передачі. Для встановлення взаємозв'язку того чи іншого вірусу з насінням зазвичай використовують два види доказів:

1. Аналіз насіння;

2. Аналіз сіянців, які виросли з насіння, що перевіряється.

Інфекція накопичується протягом кількох років, і при сприятливих умовах хвороба досягає епіфітотійного розвитку. Враховуючи високий вміст інфекції у насінні, протравлювання - основний прийом боротьби з нею. Воно підвищує схожість на 5-15% і збільшує врожайність зернових.

Якщо насіння заражене інфекцією незначно, можна використати занижену дозу. При сильній ураженості необхідні протравлювачі типу берета, фенорама, вітаваксу.

Існують нині й інші ефективні протравлювачі. Наприклад, раксил, 2%-системний протравлювач з широким спектром дії проти збудників хвороб зернових культур, які передаються з насінням і через грунт. Препарат пропонується фірмою "Байєр". У результаті перевірки раксил проявляв позитивний вплив на урожай незалежно від кліматичних умов.

Здоровий матеріал часто отримують на вільних від вірусів культурах, котрі старанно обстежуються і з яких вилучаються всі заражені рослин (прочищені культури), крім того, варто проводити додаткові лабораторні випробування.

Проводяться також серологічні тестування листків насіннєвих ліній картоплі на X, S і М - віруси картоплі.

Існує два способи отримання сіянців цитрусових: один дістають при статевому розмноженні, інші ж розвиваються із нуцелуса, тобто походять від жіночої рослини.