Микрофлора растений и фитоиммунитет. Учебно-методическое пособие

Категории растительного иммунитета 1. Неспецифический иммунитет

Обусловлен неспособностью возбудителя вызвать заражение растений определенного вида.

2. Специфический иммунитет.

Проявляется не по отношению ко всему виду растений, а к отдельным сортам внутри вида. Пример: возбудитель рака картофеля поражает не все растения вида Solanum, а только отдельные сорта этого вида.

3. Врожденный иммунитет (естественный)

Определенные виды растений никогда не болеют заболеваниями, которыми поражаются другие растения.

4. Комплексный или групповой иммунитет

Устойчивость сорта или вида растений к нескольким возбудителям заболеваний

5. Искусственный или приобретенный иммунитет

Вырабатывается в результате воздействия на растение некоторых факторов или препаратов

6. Пассивный иммунитет

Обусловлен свойством растения препятствовать проникновению возбудителя заболевания и развитию его в тканях

7. Активный иммунитет

Обусловлен способностью растения активно реагировать на внедрение возбудителя заболевания

Врождённый иммунитет

•Врождённый, или естественный, иммунитет контролируется генетически и передается по наследству.

•Он может быть пассивным или активным. Пассивный иммунитет определяется конституциональными особенностями только растения и не зависит от особенностей патогена. Факторы пассивного иммунитета подразделяются на две группы:

Механизмы защиты растений Пассивный иммунитет

1. анатомоморфологические признаки растения

2. химический состав растения.

3. осмотическое давление в клетках растения

4. содержание воды в тканях растения

31

5.физиологически активные вещества типа витаминов в рас-

тениях

6.содержание алкалоидов, эфирных масел, антоцианов, фенольных и дубильных веществ в растениях

7.продукция фитонцидов растениями

Активный иммунитет Ответные реакции растений на внедрение патогенных

микроорганизмов

1.Сверхчувствительность

2.Роль окислительных процессов,

3.Продукция фитоалексинов – веществ, которые возникают

врастении в результате взаимодействия метаболизма хозяина и паразита

4.Фагоцитоз – способность растений к внутриклеточному перевариванию патогена

Приобретенный иммунитет Инфекционный – возникает в результате перенесенного за-

болевания

Неинфекционный ( искусственный ) создается путем:

Вакцинации Химической иммунизации Применением удобрений

Внесения в субстрат микроэлементов Использования иммунизаторов

Примеры Вакцинация - производится путем обработки вакцинами -

ослабленными культурами патогенных микроорганизмов или экстрактами из них.

Химическая иммунизация – используют химические вещества, способные проникать в растения и влиять на обмен веществ, повышая устойчивость к патогенам.

Использование удобрений – целью является изменение обмена веществ в растении, чтобы создать устойчивость к микроорганизмам. Калийные удобрения, в частности, активизируют защитные реакции растения.

Внесение микроэлементов – достигается та же цель, что и при внесении удобрений. Так, B, Mn, Fe, Cu увеличивают устойчивость к ржавчинной и мучнистой росе.

32

Химические иммунизаторы – Парароданилин изменяет обмен веществ в сторону повышения устойчивости.

Инфекционная болезнь развивается при наличии трёх составляющих:

1.возбудителя, способного вызвать заражение

2.растения

3.условий внешней среды, благоприятных для заражения

Свойства, которыми должен обладать возбудитель заболевания:

Патогенность – способность вызвать заболевание Вирулентность – мера, степень патогенности Агрессивность – количественная мера патогенности – спо-

собность вызывать массовые заболевания

Наличие факторов патогенности – ферментов, фитотокси-

нов.

Агрессивность зависит от:

1.способности вызвать заражение минимальным количеством клеток возбудителя

2.скорости распространения паразита в зараженном расте-

нии

3.длительности инкубационного периода

4.количества клеток или спор, образующихся на пораженном растении

5.способности клеток или спор распространяться на большие расстояния

Агрессивность обусловлена воздействием факторов внешней среды и может изменяться в конкретных условиях обитания растения.

Не возникнет болезни растения если имеются определенные факторы

1.У растения отсутствуют мишени.

2.Отсутствует сам возбудитель

3.Условия среды неблагоприятны для развития фитофторы

–не соответствует температура, влажность, состав почвы, содержание азота.

33

У растений противостояние болезни может выражаться в формах:

1.Иммунитета к заражению (абсолютное состояние). Растение не поражается тем или иным заболеванием совершенно

2.Механизма устойчивости, который ослабляет заболевание, снижает степень поражения растения при болезни (относительное состояние)

Факторы пассивного иммунитета

• Анатомо-морфологические факторы

• Физико-химические факторы

Анатомо-морфологические факторы:

• Толщина покровных тканей имеет значение в тех случаях, когда возбудители проникают в растение непосредственно че-

рез кутикулу (в основном представители несовершенных грибов).

• Строение устьиц имеет значение для проникновения возбудитеей ржавчины и некоторых видов бактерий, которые попадают в растения через устьица.

• Опушённость листьев играет важную роль как фактор устойчивости растений к вирусным патогенам, т.к. опушённые листья менее доступны для питания сосущих вредителей - переносчиков вирусов. Иногда эта же опушённость облегчает заражение растений ВТМ контактным способом.

• Восковой налёт на плодах или стеблях снижает вероятность заражения патогенами, которым необходима поверхностная влага.

Физико-химические факторы:

• Химический состав растений влияет на устойчивость к заболеваниям и определяет наличие или отсутствие в тканях растения необходимых для патогена питательных веществ.

• Ингибиторы содержатся в растительных тканях и препятствуют развитию патогенов. К ним относят фитонциды - конституциональные антибиотические вещества высших растений различной химической природы. Фитонциды участвуют в реакциях пассивного неспецифического иммунитета, обеспечивая защиту от сапротрофов и нехарактерных для данного вида растения патогенов.

• Алкалоиды, фенолы, эфирные масла, содержащиеся в растениях, токсичны для многих фитопатогенов.

34

•Осмотическое давление в тканях растения также является фактором, определяющим иммунитет. Для успешного паразитирования биотрофных грибов их клетки должны иметь большее осмотическое давление, чем клетки растения-хозяина.

Факторы активного иммунитета

•Факторы активного иммунитета проявляются только при контакте растения и возбудителя.

•Выделяют несколько факторов активного иммунитета:

1. Реакция сверхчувствительности.

2. Синтез фитоалексинов,

3. Повышение активности окислительных ферментов.

Факторы активного иммунитета Реакция сверхчувствительности

•Реакция сверхчувствительности. Это явление быстрого отмирания клеток растения в непосредственной близости от места заражения. В результате патоген оказывается блокированным слоем мёртвых клеток и погибает. Это - распространённая реакция растительной ткани в ответ на инфицирование облигатными паразитами (грибами, вирусами). Гибель патогена в некротизированной ткани происходит не только вследствие непригодности отмерших клеток как питательного субстрата, но и в результате повышения в них концентрации антимикробных веществ.

Факторы активного иммунитета Синтез фитоалексинов

•Синтез фитоалексинов, являющихся антибиотическими веществами растений, которые вырабатываются при контакте с возбудителями болезней. В настоящее время известно свыше 300 подобных веществ. Химическая структура фитоалсксинов определяется видом растения. Они синтезируются в здоровых клетках, примыкающих к инфицированным. Их активность начинает проявлялся при контакте со специальными веществами (элиситорами), выделяемыми из заражённой клетки.

Факторы активного иммунитета Повышение активности окислительных ферментов (перок-

сидазы, полифенолоксидазы и др.)

•Повышение активности окислительных ферментов (пероксидазы, полифенолоксидазы и др.) приводит к снижению активности гидролитических ферментов патогена, обезвреживанию

35

его токсинов и накоплению токсичных для возбудителей продуктов окисления фенолов - хинонов.

Приобретённый, или искусственный, иммунитет

•Приобретённый, или искусственный, иммунитет проявляется в процессе онтогенеза, не закрепляется в потомстве и действует в течение одного, реже - нескольких вегетационных периодов.

•Для формирования приобретённого иммунитета к инфекционному заболеванию растения обрабатывают биологическими и химическими иммунизаторами.

•При биологической иммунизации обработку осуществляют ослабленными культурами патогенов (вакцинация) или их метаболитами. Например, растения томата, заражённые слабопатогенным штаммом ВТМ, в дальнейшем не поражаются более агрессивными штаммами этого вируса.

Химическая иммунизация, как один из приёмов профилактики заболеваний, основана на использовании веществ, называемых индукторами устойчивости, или иммуномодуляторами.

Они способны активизировать протекание защитных реакций. Таким эффектом обладают некоторые системные фунгициды, производные фенола, хитозам и пр.

•К зарегистрированным иммуномодуляторам относят также препараты Нарцисс, Иммуноцитофит и др.

Иммунитет к вредителям

•Между иммунитетом растений к микроорганизмам и иммунитетом к вредителям существуют принципиальные различия.

•Вредители—насекомые, клещи, нематоды и другие в отличии от микроорганизмов при повреждении растений действуют избирательно, используя при этом целую систему рецепторов, то есть избирательную способность их при выборе кормовых растений определяют с помощью органов чувств. Результатом ее является высокая численность особей на предположительных фонах, то есть отвечающих их биологическим требованиям, и сравнительно небольшое количество или полное отсутствие на непригодных для питания. Наиболее ярко она (избирательность) выражена у самок в период кладки яиц как наследственное приспособительное свойство, обеспечивающее сохранение и поддержание определенного вида.

36

•Растения, пригодные для питания, кладки яиц, вредители отыскивают по исходящим от них раздражителям (запах, окраска и др.). Реакция вредителя на раздражитель зависит от действия фактора среды (t °С, влажность, направление ветра, фаза растения и др.). Резко изменяет привлекательность растений внесение различных удобрений. Значительно влияет на избирательность насекомых общее состояние хозяина (растения). Например, колорадский жук выбирает для откладки яиц и питания ослабленные растения, особенно зараженные вирусами, а стеблевой мотылек, наоборот.

Иммунитетом растений к микроорганизмам

•В процессе жизнедеятельности микроорганизмы большей частью вступают с растениями-хозяевами в метаболические взаимоотношения, важнейший исторический итог которых — возникновение симбиоза различных форм, включая паразитизм. Как правило, воздействие продуктов обмена веществ микроорганизмов на ткани и клетки растений-хозяев приводит к реактивным изменениям, которые могут распространяться на большую или меньшую группу клеток. Упомянутые изменения имеют большое значение для микроорганизмов.

Иммунитет растений

Иммунитет растений к вредителям как и к микроорганизмам (бактерии, вирусы, грибы) является важным биологическим свойством обеспечивающим выживаемость растительных органов.

37