4. Біотехнологічні методи одержання і оцінки безвірусних рослин

4.1. Віруси рослин: структура, циркуляція в природі

Віруси – неклітинні форми життя, які мають власний геном (молекулу ДНК або РНК) і здатні до відтворення лише в живих клітинах хазяїна (рослини, тварини, бактерії), тобто є паразитами на генетичному рівні.

Віруси, які паразитують у бактеріях, називають бактеріофагами. Залежно від виду нуклеїнової кислоти розрізняють ДНК- і РНК-вмісні віруси, які зверху оточені білковою оболонкою – капсидом. Переважна більшість фітовірусів РНК-вмісні.

Віруси позбавлені багатьох ознак, притаманних всім живим істотам: вони не можуть репродукуватись в ізольованому вигляді; у них відсутні енергетичні системи. У 1966 році на Міжнародному мікробіологічному конгресі було вирішено виділити віруси в окреме самостійне царство – Vira. Отже, до царства прокаріот, протіст, рослин, грибів і тварин додалося шосте – царство вірусів. Віруси поділяють на 30 таксономічних груп. Поза клітиною-хазяїном вірус перебуває в нереплікованому стані (стані віріону). Діаметр віріонів становить 20-300 нм, що значно менше за найменших прокаріот.

У вірусів відсутні спеціальні пристосування для самостійної циркуляції в природі. Їх розповсюдження забезпечується різними способами: через насіння, корені, бульби, цибулини, пилок; через ґрунт, рештки хворих рослин, воду; за допомогою різних комах-перенощиків (попелиці, трипси, цикади, кліщі, нематоди) або зооспор деяких нижчих грибів. Необхідно додати, що саме людина сприяє розповсюдженню вірусів при щепленні, підрізуванні, пасинкуванні або пікіровці рослин.

Віруси потрапляють у клітину найчастіше за допомогою комах або в результаті механічного пошкодження тканин рослини. Нуклеїнова кислота вірусу залишає білкову оболонку і стає активною: реп лікується, транскрибується і транслюється у вірусні нуклеїнові кислоти і білки, з яких само збираються нові віруси. Дочірні віруси виходять з клітини-хазяїна, яка гине. Існує й інший випадок, коли дочірні віруси нуклеїнової кислоти залишаються в клітині в латентній формі або починають там працювати, використовуючи внутрішньоклітинні резерви і спотворюють метаболізм клітини своїм генетичним матеріалом.

Відзначається, що найбільше вірусів міститься у нестиглому насінні, а у стиглому вони поступово ін активуються, що пояснюється переходом насіння до стану спокою і накопичення інгібіторів, які пригнічують активність вірусу. Однак трапляються винятки, наприклад, у картоплі: в молодих бульбах вірусів мало або зовсім нема, а в стиглих – багато. Нерівномірно розподілені віруси і в самих бульбах: у пуповинній частині їх багато, а у верхній – практично відсутні. Таке розміщення пояснюється тим, що ураження відбувається шляхом повільного транспортування вірусів по столонах від старих до нових бульб. Саме факт повільного переміщення вірусів забезпечує їх відсутність у новостворених меристематичних тканинах, які вилучаються і використовуються у практиці для мікроклонального розмноження рослин.

На сьогодні відомо понад 400 фітовірусів і ще більше вірусних захворювань у різних рослин. Класифікують захворювання на дві великі групи: мозаїки і жовтухи. Основна симптоматика мозаїк – нерівномірне (мозаїчне) забарвлення листків, яке обумовлене порушеннями пластидного апарату клітин; листки часто бувають зморшкуватими. Характерні ознаки жовтух – загальний хлороз листків, які мають жовтуватий відтінок і скручуються. Листя надзвичайно насичується вуглеводами, що призводить до їх підвищеної жорсткості і крихкості.

Засоби боротьби з вірусними захворюваннями на практиці:

• виведення і впровадження стійких та імунних сортів рослин;

• відбір здорового насіннєвого і садивного матеріалу;

• знищення комах та інших перенощиків вірусів (використання інсектицидів, фумігантів);

• усунення джерел вірусної інфекції (знищення бур’янів, видалення з ділянок хворих рослин);

• регулювання строків посіву і збирання;

• вакцинація (преімунізація) рослин послабленими формами вірусу знижує симптоматику захворювання до періоду одержання урожаю;

• використання фізичних і хімічних методів обробки насіннєвого і садивного матеріалу;

• одержання безвірусного садивного матеріалу.

Особливі перспективи для оздоровлення рослинного матеріалу від вірусних захворювань відкриває метод культивування верхів очних меристем ін вітро у поєднанні з методами термо- і хіміотерапії.