29

рачивает инфекционность. К неперсистентным вирусам относятся Y-вирус картофеля, вирус мозаики гороха, обыкновенной мозаики огурца и др.

Переносчики, способные к персистентному способу распространения вирусов, питаются на заражённом растении и становятся вирофорными только через несколько часов или дней, сохраняя инфекционность более 4 суток, а иногда всю жизнь. Эта особенность сохраняется не- зависимо от линьки. Попадая с соком растения в пищеварительную систему насекомого-пере- носчика, вирусы поступают в гемолимфу, а оттуда в слюнные железы, где могут размножиться (если речь идёт о пропагативных вирусах). Некоторые вирусы (бронзовости томата, мозаики тыквы, скручивания листьев картофеля) способны передаваться трансовариально, т. е. зара- жёнными оказываются последующие поколения насекомых.

Существует и полуперсистентный способ передачи. В этом случае переносчик сохраняет вирофорность от 10 до 100 ч. Таким способом переносится М-вирус картофеля (PMV).

Большинство вирусов перезимовывают в живых частях многолетних культурных рас- тений или сорняков (в частности, в корнеплодах, клубнях, луковицах, черенках и т. п. ). Передача их из года в год потомству приводит к резкому снижению продуктивности рас- тений и вырождению сорта. Некоторые вирусы сохраняются в теле переносчиков, другие сохраняются на поверхности или внутри семян. Самые стойкие вирусы, такие как вирус мозаики табака (TMV) и зелёной крапчатой мозаики огурца (CGMMV), способны длитель- ное время сохраняться на растительных остатках, в субстрате, в оборотной поливной во- де капельных систем.

Несколько примеров:

Вирус табачной мозаики (TMV) — передаётся контактно-механическим способом и с семе- нами. Кроме того, источником инфекции служат растительные остатки в почве, в которой ви- рус сохраняется длительное время благодаря своей стабильности. Возбудитель может находить- ся также на конструкциях теплиц, на рабочей одежде и инструментах. Резервируется на многих видах культурных и диких растений, растущих вблизи полей и теплиц.

X- вирус картофеля (PXV) — может передаваться с семенами. Источником заражения могут быть также клубни картофеля и тара.

Вирус обыкновенной огуречной мозаики (CMV) — передаётся многими видами сосущих вредителей: тлями, трипсами, белокрылками. Резерваторами его могут быть различные виды многолетних и однолетних растений, в том числе огурец.

Вирус скручивания листьев картофеля (PLV). В качестве его переносчиков известны разные виды тлей. Установлено, что этот вирус передаётся с семенами томата, хотя ранее для PLV передача механическим путём и семенами была неизвестна. Вирус поражает куль- турные растения, преимущественно однолетние, в умеренных зонах, распространён в ос- новном на картофеле.

В природе выживают те штаммы вируса, которые интенсивно размножаются, но вместе с тем не наносят своим хозяевам серьезных повреждений, способных вызвать гибель растения. Очень часто симптомы на таких растениях отсутствуют (латентная инфекция) или проявляют- ся эпизодически. В результате поражённое растение становится резерватором вируса, который легко распространяется переносчиками среди насаждений. В молодом возрасте растения наи- более подвержены вирусным инфекциям и одновременно наиболее привлекательны для вреди- телей, в том числе и переносчиков заболеваний. Эту особенность надо учитывать при опреде- лении сроков посева культур и проведения защитных работ против вредителей. В ряде случаев это даёт возможность предотвратить развитие вирозов. Надо также учитывать, что больные рас- тения оказываются более привлекательными для вредителей, поэтому известны случаи пита- ния вредителей-переносчиков на нехарактерных растениях. Потом переносчики переходят на питание своими специфическими растениями и заражают их новыми видами вирусов. Таким образом, появляются новые вирозы (Келдыш и др., 2005).

По мере роста и старения растения приобретают устойчивость. Скорость распростране- ния заболеваний в посадках старых растений уменьшается не только за счёт их большей ус-

30

тойчивости, но и потому, что размножение и системное распространение вирусов происхо- дит медленнее.

Скорость распространения вирусов среди посадок зависит от биологических особеннос- тей переносчиков. Установлено, что крылатые самки зелёной персиковой тли Myzodes persi- сае отдают предпочтение растениям с хлоротичной окраской. На таких растениях жизнеспо- собность вредителя возрастает (время жизни удлиняется в 1, 5 раза, а плодовитость увеличи- вается в 3 раза).

Вироиды

Это сравнительно новая группа вирусоподобных фитопатогенов. Фактически вироиды со- стоят из одной циклической молекулы РНК, которая способна реплицироваться в растении. Вироидная РНК состоит из 250—400 нуклеотидов и имеет кольцевую молекулу с повышенным содержанием спаренных оснований, вследствие чего вироиды устойчивы к температуре свыше 100°С и химическим веществам (фенол, спирты и др. ).

Вироидные заболевания (вироидозы) были известны ранее, но их рассматривали как вирус- ные или как болезни с невыясненной этиологией. В последние годы все чаще выявляется ла- тентное поражение томата и баклажана вироидом веретеновидности клубней картофеля, мор- кови — вироидом карликовости хмеля, огурца — вироидом бледноплодности огурца. В целом сведения о распространении и вредоносности вироидных болезней на овощных культурах по- ка малочисленны.

Вироиды — высокоинфекционные патогены, способные передаваться контактно-механи- чески, с прививкой, пыльцой, семенами, насекомыми и растением-паразитом (повиликой). Они инфицируют преимущественно культурные растения класса Двудольные.

Трудность выявления патогена способствует распространению вироидных болезней с поса- дочным материалом, в том числе ввозимым из-за рубежа. В селекционных и генетических ра- ботах возможна передача вироидов с пыльцой и семенами. Эти заболевания наносят значи- тельный ущерб картофелю, томату, огурцу и баклажану.

Картофель и томат могут инфицироваться вироидной веретеновидностью клубней карто- феля Potato spindle tuber viroid, а также вироидами томатов «планта мачо» и апикальной карли- ковости. В Голландии, а затем в других странах отмечено вироидное заболевание огурца — бледноплодность, которое проявляется в летние месяцы на длинноплодных партенокарпичес- ких гибридах.

Эффективных средств борьбы с вироидными заболеваниями практически нет. Эта группа патогенов в большей степени опасна для многолетних и вегетативно размножаю- щихся растений. Основная направленность защиты — профилактические меры: исполь- зование здорового посевного и посадочного материала, дезинфекция инструментов, вы- браковка заражённых растений и т. п. Важно учитывать, что, в отличие от вирусов, расте- ния, поражённые вироидами, нельзя освободить от инфекции методами апикальных ме- ристем.

Методы диагностики вирусных и вироидных болезней

Визуальная диагностика. Хотя в ряде случаев и удается достоверно установить вирусную природу заболевания по его внешним признакам (например, кольцевые или линейные хлоротичные узоры на молодых листьях), их идентификация часто затруднена бессимп- томным (латентным) характером развития болезней. Симптоматика зависит от состояния организма, агрессивности штамма патогена, внешних условий и продолжительности пре- бывания вируса или вироида в клетках хозяина. Например, симптомы заболевания отчет- ливо выражены у растений, росших на ярком свету и при умеренной температуре, при вы- сокой температуре и недостаточном освещении симптоматика заболевания может быть совсем не выражена.

31

Посветление жилок самых молодых листьев нередко является одним из первых призна- ков системной вирусной инфекции. Жилки становятся жёлтыми и полупрозрачными. Лис- тья, образующиеся позже, могут быть мозаичными, крапчатыми или совсем жёлтыми (хло- ротичными).

Инкубационный период заболевания зависит от вида вируса, растения-хозяина и условий среды, но в любом случае он составляет несколько дней или недель.

Если первые симптомы вироза заметны на рассаде, то источник инфекции находился либо в семенах, либо заражение произошло при посредстве переносчика. Если заражённые растения расположены в культуре совершенно случайно или же только в рядках, посаженных из одной партии, то это говорит о том, что, скорее всего, был заражен посадочный материал. Если на от- дельных участках поля обнаруживаются заболевшие растения, причём появление заражённых участков связано с почвенными различиями, имеются все основания предполагать распростра- нение вирусов через почву.

Следует отметить также, что существуют симптомы, свойственные вирозам, но вызван- ные другими причинами (поражения фитоплазмами, некоторыми бактериями и сосущими вредителями). К появлению симптомов, сходных с вирусной инфекцией, часто приводят на- рушения минерального питания, например, связанные с дефицитом железа (рис. 155). Раз- личные деформации органов могут вызывать регуляторы роста и гербициды различной при- роды (рис. 42).

Таким образом, точная идентификация по внешним признакам поражения вирусами и ви- роидами невозможна, однозначный ответ может быть получен только с использованием инст- рументальных методов (иммуноферментный анализ, ПЦР-анализ и т. д. ).

Метод индикаторных растений — является широко распространенным методом диагнос- тики вирусных и вироидных болезней и идентификации их возбудителей. Он основан на использовании растений-индикаторов, дающих чёткие, часто специфичные симптомы, ха- рактерные для определённого вида патогена. Заражение травянистых растений-индикато- ров осуществляется механической инокуляцией соком и проявляется в виде местных не- крозов, реже наблюдается изменение окраски и угнетение роста. Для вируса аспермии то- мата в качестве индикатора можно использовать молодые растения табака (Nicotiana gluti- nosa), для диагностики Х-вируса картофеля — амарант шаровидный (Gomphrena globosa). Для выявления заражённости томата вироидом веретеновидности клубней картофеля в ка- честве индикаторов используют скополию (Scopolia sinensis) или чувствительные сорта то- мата. В ряде случаев для заражения можно использовать отдельные изолированные листья растений-индикаторов. Соконепереносимые вирусы прививают на индикаторные растения различными методами. Редко для передачи вирусов используют насекомых-переносчиков и растение-паразит повилику.

Серологическая диагностика. Метод основан на реакции преципитации (образование осад- ка) между специфичными антителами и белками (антигенами) возбудителя заболевания. Ме- тод неприменим для идентификации вироидов из-за отсутствия белкового компонента, а так- же для ряда соконепереносимых вирусов со слабыми иммуногенными свойствами. Для иден- тификации вирусов в растении могут использоваться следующие модификации серологичес- кой диагностики:

1. Наиболее высокочувствительным методом, позволяющим получать количественные оценки, является иммуноферментный анализ (ИФА), в его основе лежит специфическое рас- познавание поверхностных антигенов вируса антителами, в присутствии ферментов. Данный метод широко используется на практике для идентификации вирусов сельскохозяйственных культур, подходит для серийных анализов.

2. Капельный метод, при котором на предметном стекле каплю антисыворотки смешива- ют с каплей сока растения и через несколько минут оценивают реакцию под микроскопом при малом увеличении в тёмном поле или даже визуально, без микроскопа.

3. Для определения сферических и других мелких вирусов используют метод двойной диф- фузии в агаровом геле. При этом в одни лунки, вырезанные в слое агаровой среды, добавляют

32

антисыворотку, а в другие — очищенный сок растения. Антитела и вирусные частицы диффун- дируют в геле навстречу друг другу и образуют в месте встречи отчетливые линии преципита- ции в случае их комплиментарной специфичности.

4. При использовании метода радиальной иммунодиффузии антисыворотку добавляют не- посредственно в агаровую среду, а лунки заполняют соком растений. В случае положительной реакции вокруг лунок образуются преципитаты в форме колец.

5. Метод адсорбции основан на том, что перед реакцией с антигеном антитела связывают каким-либо инертным материалом с крупными частицами, например, латексом. При реакции с антигеном происходит хорошо заметная агглютинация всего комплекса.

Метод электронной микроскопии. С помощью электронных микроскопов в ультратонких срезах поражённых частей растений, реже в осветлённом соке можно определить форму, строение и даже размеры вирусов или вироидов. Электронный микроскоп нередко исполь- зуют в сочетании с серологическими методами (иммуноэлектронная микроскопия), при этом можно обнаруживать вирусные частицы с наслоившимися антителами. Метод исполь- зуется крайне редко из-за высокой стоимости оборудования и реактивов, сложности выде- ления вирусов и вироидов, окисления срезов растений и ряда других факторов.

Метод электрофореза. Этот метод основан на разделении предварительно очищенных нуклеиновых кислот вируса (вироида) или его белков в геле под действием электрического тока, с последующим окрашиванием зон. Этот метод позволяет определить массу и разме- ры вирусных или вироидных структур. Метод широко используют для визуального иссле- дования конечного продукта полимеразной цепной реакции. Для регистрации полученных результатов делают фотографии геля в проходящем или отражённом свете.

Молекулярно-биологические методы основаны на знании строения молекулы РНК (ДНК) вируса или вироида. Наиболее распространённым тестом является амплификация (умноже- ние) видоспецифичных последовательностей РНК в ходе полимеразной цепной реакции (ПЦР). Выделенные из исследуемых растений отдельные фрагменты РНК, специфичные толь- ко для одного вида или рода вирусов, многократно умножают с помощью ферментов в присут- ствии праймеров (соответствующих олигонуклеотидов). При этом их количество в конечном продукте реакции превышает исходное число копий выбранного фрагмента РНК в миллионы раз. Далее вирусные РНК (ДНК) обнаруживают методом электрофореза в геле или методом им- мунофлуоресценции. Метод получает широкое распространение в практических вирусологи- ческих работах.

Метод ДНК-зондов также основан на принципе комплиментарности нуклеиновых кислот. Синтезируют специфичные зонды, которые гибридизуются только с определёнными нуклео- тидными последовательностями РНК вируса или вироида. В зависимости от выбора зондов можно дифференцировать группы, виды и даже штаммы вирусов и вироидов.

Метод включений. Развитие некоторых вирусов в клетках растения сопровождается обра- зованием в ней скопления вирусных частиц (включений), называемых кристаллами Иванов- ского, которые видны 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 типично образование сферических аморфных тел.

Для выявления вируса зелёной крапчатой мозаики огурца, скручивания листьев картофеля и некоторых других применяют химические аналитические методы диагностики.

Общие методы защиты растений от вирусных и вироидных заболеваний

Вирусы и вироиды постоянно присутствуют в растениях, и их вредоносность проявля- ется, как правило, в стрессовых ситуациях, приобретая хозяйственное значение только при

33

инфицировании агрессивными штаммами. Растения самостоятельно могут защищаться от многих вирусов, но результат этой борьбы проявляется в виде точечных или обширных не- крозов, мозаик, деформаций. В результате ухудшается качество продукции и снижается урожайность.

Химические способы борьбы с вирозами пока недостаточно хорошо разработаны, т. к. размножение вирусов настолько тесно связано с обменом веществ растения-хозяина, что непосредственное избирательное воздействие какими-либо препаратами на самого пато- гена отрицательно отражается и на растительной клетке. Поэтому защита от вирусов сво- дится скорее к предупреждению заболеваний, вакцинации слабопатогенными штаммами вирусов или к снижению темпов развития вирусных эпифитотий различными агротехни- ческими приёмами.

На практике применяют следующие способы борьбы с вирусными и вироидными заболева- ниями:

1. При вегетативном размножении проводят периодическую прочистку посадок маточ-