Власов Ю.И., Ларина Э.И. Сельскохозяйственная вирусология

лекций штаммов различных вирусов для использования их при оценке сортообразцов на устойчивость.

Естественно, что наиболее оптимальный тин устойчи­ вости растений — полный иммунитет к вирусу. Известен, например, сеянец картофеля USDA 41956, полностью иммунный ко всем штаммам Х-вируса. От этого сеян­ ца произошел иммунный к Х-вирусу сорт картофеля Сако, выведенный в США.

Вместе с тем далеко не во всех случаях удается соз­ дать полностью иммунные (либо сверхчувствительные) к вирусам сорта сельскохозяйственных культур. В свя­ зи с этим проводится селекция и на другие типы устой­ чивости, например на устойчивость к заражению или к инфекции. Показателем устойчивости в данном случае служит низкий процент поражаемых в поле растений. Устойчивость к инфекции примерно одинаково защи­ щает растение от всех штаммов вируса, т. е. она не штаммоспецифична. Этот тип устойчивости определяется многими генами и зависит от условий внешней среды и возраста растений. В том случае, когда восприимчи­ вость растений к инфекции уменьшается с возрастом, обычно говорят о «возрастной устойчивости». Проводит­ ся селекционная работа и на толерантность к тем или иным вирусам.

Особенно важной задачей селекции является выведе­ ние сортов сельскохозяйственных культур, обладающих комплексной устойчивостью к нескольким вирусам, а также к вирусам и другим патогенам (групповой имму­ нитет). Создание устойчивых форм осуществляется по­ средством гибридизации и отбора.

При выведении сортов путем гибридизации вначале проводится вирусологическая оценка исходного мате­ риала, а после соответствующего подбора родительских пар — скрещивание и оценка потомства полученных гиб­ ридов. В случае создания устойчивых сортов путем от­ бора отдельные здоровые растения можно выявлять среди относительно восприимчивого сорта, поскольку сорт состоит из индивидуумов, обычно несколько от­ личающихся по признаку устойчивости.

Важным фактором селекционной работы служат на­ дежные методы оценки устойчивости растений к тем или иным вирусам. Поскольку признак устойчивости выяв­ ляется лишь при наличии непосредственного контакта

стовского срока посева чередуются через каждые 2 м с делянками испытуемых образцов пшеннцы оптималь­ ного срока посева. Контролем являются образцы, вы­ севаемые в оптимальные сроки в обычных условиях, т. е. не на провокационном фоне. Пораженность образ­ цов учитывают по следующей шкале (в баллах): 0 — здо­

растений.

Для определения выносливости образцов используют формулу:

В= (Уб : Уи) • 100,

где В — выносливость, %; Уо и У,; — соответственно урожай зерна с одного растения на инфекционном фоне н в контроле, г.

При оценке образцов тех пли иных видов растений на устойчивость к вирусам наряду с визуальным мето­ дом нередко применяют серологический метод диагно­ стики патогена. Использование диагностических антисывороток позволяет констатировать наличие или от­ сутствие скрытой (латентной) инфекции в растении, когда образец внешне выглядит здоровым.

Характеризуя методы создания устойчивых сортов, необходимо упомянуть и об экспериментальном мутаге­ незе. Измененные формы растений можно получать пу­ тем воздействия на семена ионизирующих излучений и других факторов. Среди таких измененных форм могут быть образцы, устойчивые к заболеваниям.

Вакцинация растений как разновидность приобретен­ ного иммунитета. Из числа известных в фитовирусоло­

гии случаев приобретенного иммунитета наиболее важ­ ными являются следующие: 1) выздоровление от бо­ лезни (с латентным носительством инфекции) после заражения растений обычными и с и л ь н о п а т о г е н н ы ­ ми штаммами вируса (пример — вирус кольцевой пят­ нистости табака); 2) создание иммунитета в результате первоначального заражения растений с л а б о п а т о г е н ­ ными штаммами вируса. Инфицирование растений слабопатогенными штаммами вирусов, известное под названием вакцинация, получило широкое практическое применение,

В медицине вакцинацию понимают как метод созда­ ния иммунитета с целью профилактики инфекционных заболеваний. В качестве вакцин обычно применяют жи­ вые либо убитые микроорганизмы, непатогенные для человека. Следовательно, слабопатогенные штаммы ви­ русов растений, применяемые для индуцирования имму­ нитета, вполне можно называть вакцинами. В фптовирусологии эффект вакцинации основан на явлении ин­ терференции (перекрестной защиты) вирусов. Суть интерференции заключается в том, что размножение пер­ воначально введенного вируса служит препятствием для размножения родственного вируса, вводимого в расте­ ние позже. Сам факт интерференции вирусов может не иметь особого практического значения, если речь идет о взаимодействии между сильнопатогенными штаммами вирусов. Другое дело, когда в растение первоначально вводится слабопатогенный штамм какого-либо вируса, не вызывающий симптомов болезни и в то же время предохраняющий их от действия сильнопатогенных штаммов.

Наибольшие практические достижения имеются в на­ стоящее время в области защитной вакцинации тома­ тов слабопатогенными штаммами ВТМ. Получение вак­ цинных штаммов ВТМ в разных странах шло неодина­ ковыми путями. Японские исследователи получали ослабленные штаммы ВТМ по методике Холмса, выдер­ живая стебли томатов в течение 15 дней при темпера­ туре 34,5°С. В других исследованиях ослабление ВТМ in vitro достигалось путем воздействия азотистой кисло­ той; полученный мутант известен под названием МП-Ю. В СССР во Всесоюзном институте защиты растений Ю. И. Власов и Т. А. Якуткина впервые в мировой прак­ тике использовали для целей вакцинации томатов п р и- родный слабопатогённый штамм ВТМ, получивший в литературе условное название S7. Применение именно природных вакцинных штаммов вирусов растений наи­ более рационально с точки зрения сохранения равно­ весия в окружающей биологической среде, поскольку эти штаммы не являются новыми, а постоянно нахо­ дятся в естественной популяции вирусов. Видимо, по­ добные природные штаммы в значительной мере способ­ ствуют самовакцинации растений, что наблюдается, на­ пример, у некоторых сортов картофеля, естественно, за­ раженных слабопатогенными штаммами Х-вируса.

Вакцинация томатов слабопатогенным штаммом ВТМ — S7 проводптся в ряде тепличных хозяйств стра­ ны. В последнее время группа авторов в Институте об­ щей генетики АН СССР под руководством К. С. Сухо­ ва выделила из растений томатов другой слабопатоген­ ный штамм ВТМ — V-69. Оба штамма применяются для защиты томатов от сильнопатогенных форм ВТМ (см. раздел о вирусных болезнях томатов), и их практиче­ ское использование официально рекомендовано МСХ

СССР.

В настоящее время феномен интерференции слабо- и сильнопатогенных штаммов вирусов известен также в отношении тристезы цитрусовых и некоторых других заболеваний. Что касается упомянутого выше Х-вируса картофеля, то успешный опыт практического примене­ ния 1гскусственной вакцинации картофеля вакцинным

штаммом этого вируса уже имеется на Дальнем Вос­ токе, в Биолого-почвенном институте Дальневосточного научного центра АН СССР.

Другие приемы повышения устойчивости растений.

Естественные защитные реакции растений на вирусную инфекцию можно активизировать различными приема­ ми. Соответствующие исследования и практические раз­ работки проводятся во многих научных учреждениях страны. В частности, в Институте микробиологии п ви­ русологии АН УССР широко изучается действие па вирусы различных ингибиторов. В их числе — антибио­ тик иманин (получен из зверобоя обыкновенного), об­ ладающий специфическим антивирусным действием п

мое антивирусное действие, но и вызывает такие био­ химические изменения в растениях, которые неблаго­ приятно отражаются на развитии вируса.

Важную роль в. изменении реакций растений на ви­ рус играют факторы внешней среды. Так, устойчивость тепличных томатов к ВТМ можно в некоторой степени повысить путем регулирования световых и температур­ ных условий выращивания растений, не допуская рез­ ких перепадов температуры и ослабления освещенности. При выращивании томатов в оптимальных условиях развивается относительно менее вредоносная форма бо­ лезни — мозаика и отсутствует наиболее опасный тип поражения — стрик. Появление стрика может быть свя­

зано не только с нарушениями температурного и сбётбвого режима, но н с несбалансированным режимом пи­ тания томатов. Развитию заболевания способствует од­ ностороннее внесение азотных удобрений, и, наоборот, сбалансированное минеральное питание растений приподит к значительно меньшему поражению томатов стриком. Определенная роль в повышении устойчиво­ сти томатов к вирусу табачной мозаики принадлежит и микроэлементам.

Многие исследователи, изучающие ответные реак­ ции растений на внедрение вируса, обратили внимание па образование интерфероноподобных белков. Известно, что в защитных реакциях клеток животных на вирусы интерферон играет важную роль, причем его действие направлено против вирусных нуклеиновых кислот. Даль­ нейшее изучение роли интерфероноподобных веществ у растений позволит более целенаправленно изыскивать и совершенствовать приемы повышения устойчивости рас­ тений к вирусной инфекции. Значительный интерес представляет работа по выделению вирусиндуцированного антивирусного фактора из растений томатов, зара­ женных ВТМ. Обработка томатов выделенным антиви­ русным веществом позволила почти вдвое снизить кон­ центрацию ВТМ в растениях и ослабить симптомы мо­ заичного заболевания (Катип, Елисеева, 1978).

ВИРУСНЫЕ БОЛЕЗНИ ЗЕРНОВЫХ ЗЛАКОВ

Изучению этой группы заболеваний и мер борьбы с ними уделяется большое внимание. В первую очередь речь идет о защите от поражения вирусами важнейшей сельскохозяйственной культуры — пшеницы. Ниже опнсаны основные вирусные болезни зерновых злаков. Что касается микоплазменных заболеваний этих культур как известных, так и предполагаемых, то изучены они далеко не полностью, а потому в тексте даны сведения лишь о некоторых из них.

Мозаика озимой пшеницы (русская). Болезнь полу­ чила такое название в отличие от американской мозаи­ ки пшеницы, возбудитель которой имеет другие свойст­ ва. Впервые заболевание описано и изучено в Воронеж­ ской области, в дальнейшем оно отмечено в Москов­ ской и Куйбышевской областях, Краснодарском крае, Средней Азии.. По-видимому, заболевание распростра­ нено и на Украине, хотя не всегда диагностике заболе­ вания предшествовала четкая идентификация возбуди­ теля.

Наиболее характерным признаком болезни является мозаичность листьев в виде светло-зеленых и желтых полос вдоль жилок. Перезимовавшие больные растения пшеницы в результате усиленного кущения образуют

ка и задержка роста растений; симптомы розеточности отсутствуют. Кроме пшеницы, к вирусу восприимчивы ячмень, овес, просо и редко рожь. В настоящее время экономическое значение болезни в целом по стране уменьшилось в результате осуществления комплекса аг­ ротехнических мероприятий.

Возбудитель — вирус мозаики озимой пшеницы (рус­ ской), вирионы бацилловидной формы, длина 260± 20~нм, ширина 60±5 нм. Интересно отметить, что в от­ личие от пшеницы у зараженных растений проса не най­ дено такого типа вирионов, вместо них обнаружены спи­ ралевидные структуры, сходные с поперечно исчерчен­ ным внутренним компонентом бацнлловндных частиц, описанных у пшеницы.

Бацилловидные частицы найдены и у переносчика вируса — цикадки Psammotettix striatus. Одновременно в клетках слюнных желез инфицированных цикадок обнаружены удлиненные спиралевидные структуры, ко­ торые, по предположению Г. М. Развязкиной, являются отдельными стадиями формирования зрелых вирусных частиц.

Основные методы диагностики вируса — электронно­ микроскопический и по специфическим кристаллам. Не­ обходимо, однако, отметить, что образование игловид­ ных кристаллов, наблюдаемое при перемещении кусочка пораженного листа пшеницы в каплю 0,1 н. НС1 и ма­ церации его иглой, зависит, по-видимому, от многих факторов и не является стойким диагностическим при­ знаком. Наряду с цикадкой P. striatus вирус может рас­ пространяться и цикадкой Macrosteles laevis. Из вос­ приимчивых к вирусу сорных растений следует упомя-

нуть два вида мышея (Setaria glauca Beanv. и S. viridis Beanv.), а также вейник наземный (Calamagrostis epigeios Roth.).

Заболевание, как мы видим, сохранило некоторые черты природно-очагового, особенно если учесть установ­ ленный Н. Д. Шаскольской факт трансовариальной пе­ редачи вируса через яйцо цикадки. Между тем важ­ нейшим резерватором инфекции остается озимая пше­ ница.

Меры борьбы: оптимальные сроки посева ози­ мых (нельзя допускать ранних посевов), строгое соб­ людение норм высева, возможно ранние сроки посева яровых культур; уничтожение сорняков, падалицы ози­ мых и яровых культур — источников инфекции.

Желтая карликовость ячменя. Болезнь известна во многих странах мира,- в том числе и в СССР (на Укра­ ине, Северном Кавказе, в Прибалтике). Характерный симптом — золотисто-желтая окраска листьев ячменя, особенно их верхушек. Больные растения угнетены в росте, усиленно кустятся. Кроме ячменя, вирус пора­ жает овес (покраснение листьев овса), рис, пшеницу, кукурузу и другие виды культурных и диких злаков.

(ВЖКЯ) относится к группе вируса скручивания листь­ ев картофеля. Вирионы изометрические. Размер частиц

25нм.

Основные методы диагностики вируса — индикатор­

ный и электронно-микроскопический.

Переносчики ВЖКЯ — разные виды тлей, в том-чис­

Полосатая мозаика пшеницы. Болезнь распростране­ на в США, Канаде, ряде стран Европы. В СССР впер­ вые идентифицирована в 1963 г., в настоящее время зарегистрирована на Северном Кавказе, Украине, в Молдавии, Средней Азии. При поражении вирусом на пшенице вначале появляются слабые хлоротичные полосы, штрихи вдоль жилок листа, в дальнейшем за­ болевание проявляется в резком пожелтении растений,

•задержке роста, отмирании отдельных участков листь­ ев. Колос на пораженном растении частично или пол­ ностью стерилен.

Криптограмма вируса полосатой мозаики пшеницы (ВПМП): R/1 : 2,8/* : Е/Е : S/Ac.

Он условно относится к группе потивпрусов, отлича­ ясь, однако, от представителей этой группы меньшей длиной вирионов (около 700 нм). Температура инактивацйи вируса 54°С, предельное разведение 1: 1000, дли­ тельность сохранения в соке при комнатной темпера­ туре одни сутки.

Методы диагностики — электронно-микроскопический и серологический.

Вирус передается инокуляцией сока н клещами ро­ да Aceria, в частности A. tulipae Keif, и A. tritici Schev.

ВПМП имеет широкий круг хозяев среди растений семейства Gramineae. Наряду с культурными злаками (ячмень, овес и др.) патоген поражает и дикорастущие, например, разные виды костра, щетинника. Важным растенггем-хозяином вируса и одновременно кормовым растением клеща-переносчика является озимая пше­ ница.

Меры борьбы. Те же, что и против мозаики ози­ мой пшеницы. Особое внимание обращается на опти­ мальные сроки посева озимых; нельзя допускать ран­ них и сверхранних посевов. Ю. А. Белянчикова показа­ ла, что урожайность высеянной в сентябре озимой пше­

чительные различия в урожае определялись главным образом неодинаковой степенью поражения растений ви­ русными болезнями. Сильное поражение пшеницы ран­ них и сверхранних сроков посева объясняется большей активностью переносчиков на таких посевах.

Штриховатая мозаика (ложная штриховатость) ячме­ ня. Заболевание известно за рубежом и в нашей стране.

В СССР оно впервые отмечено под Москвой, затем обнаружено в Прибалтике, Поволжье и других регио­ нах. Основные симптомы на ячмене — Y-образные или зигзагообразные темно-коричневые штрихи (некрозы) на листьях преимущественно среднего яруса. На листьях верхнего яруса развиваются симптомы мозаики, обычно не сопровождаемые некротическими явлениями. Сниже­ ние урожайности ячменя происходит в основном за счет