84 Определение иммунитета и болезни растений.

Культурные растения так же, как и другие организмы, пора­жаются патогенами и заболевают инфекционными болезнями. В связи с тем, что болезни растений распространены повсеместно, всестороннее изучение их очень важно в практическом отношении. Морфологию и биологию организмов патогенов, как и конкретные меры борьбы с ними, изучает специальная наука — фитопатология. Учитывая, что при развитии болезни в растении происходит на­рушение нормального протекания физиологических процессов, в курсе физиологии растений уместно рассмотреть физиологическую сторону этого явления.

Заражение растения патогеном еще не означает, что оно не­пременно заболеет. Растение может и не заболеть, если оно об­ладает иммунитетом к данному заболеванию. Иммунитет — это невосприимчивость к инфекционным болезням.

У растения, не обладающего иммунитетом, развивается б о- л е з н ь. Она представляет собой сложный динамический процесс взаимодействия двух живых систем: растения, с одной стороны, и возбудителя болезни — с другой. Болезнь — патологический про­цесс, вызванный ненормальным течением физиологических -функ­ций и сопровождающийся внешними симптомами. Главное в развитии и течении болезни — внутренние физиологические из­менения, которых мы не видим, но о которых можем судить по внешним проявлениям — симптомам болезни.

Симптомы болезней у растений

Симптомы болезни зависят от свойств патогена, вызывающего заболевание, характера воздействия, которое он оказывает на рас­тение, и ответной реакции растения. Наиболее часто встречаются следующие симптомы болезней.

Некротические пятна на листьях, плодах или других органах растения. Примерами могут быть коричневая пятнистость земляники, бактериальная угловатая пятнистость на листьях огур­ца, бурая пятнистость на листьях яблони, белая пятнистость на листьях груши. Образование пятна может быть результатом не­посредственного разрушающего действия на пораженный участок ткани и следствием защитной реакции организма на внедрение паразита.

Налеты на листьях и плодах, которые образуют различные мучнистые роры (американская мучнистиая роса на крыжовнике, мучнистая роса огурца, ложная мучнистая роса на капусте, луке). Налет состоит из спорангиев гриба, а у настоящих рос и из ми­целия патогейа.

Опухоли или наросты, образование которых вызывает корневой рак плодовых деревьев, рак картофеля. Сущность этого явления заключается в гипертрофии (увеличении) количества кле­ток под влиянием паразита.

Гниль плодов, овощей, картофеля. Гнили могут быть мяг­кими и твердыми, мокрыми и сухими. Мокрая гниль картофеля разрушает клеточные оболочки и протопласт клеток. Известны сухие гнили моркови, древесины.

Увядание — тип поражения, вызванного закупоркой сосу­дов возбудителями болезни или некрозом — отмиранием стенок сосудов под влиянием токсинов, выделяемых ими (например бак­териальное увядание овощных и других культур).

Пустулы — подушечки спор, образовавшиеся сначала под - эпидермисом, а затем вышедшие на поверхность через разрывы его — характерный признак проявления ржавчины.

Основные группы патогенов

Причина болезней растений заключается в развитии фитопато- генных микроорганизмов, паразитирующих на высшем растении. Основные группы патогенов у растений — грибы, бактерии, ви­русы.

Грибы. Как возбудители болезней, они широко распростра­нены и изучены лучше других групп патогенов. Паразитировать на растении могут представители всех классов грибов. В совре­менной классификации грибы выделены в отдельное царство. Это низшие организмы, не имеющие пигментов, питающиеся гетерот- рофно. Тело состоит из нитей мицелия — гифов, плодовые тела — из недифференцированной ткани и из переплетенных нитей мицелия. Тела могут быть одноклеточными, многоклеточными, но могут также иметь неклеточное строение. Размножение происходит главным образом спорами полового и бесполого происхождения. Оболочки клеток хитиновые. В качестве запасного вещества грибы образуют животный крахмал — гликоген. Они являются возбуди­телями многих болезней, например фитофтороза картофеля и то­мата, черной ножки и килы капусты, рака картофеля, ложной и настоящей мучнистой росы на различных растениях, спорыньи, головни, ржавчины на хлебных злаках и многих других.

Бактерии. Как возбудители болезней у растений они от­крыты позднее и изучены меньше, не все возбудители даже идентифицированы до вида. Они одноклеточны, без дифференци­рованного ядра и пластид (прокариоты). Клетки имеют различную форму, но в качестве возбудителей болезней растений известны больше палочковидные формы (бациллы), часто со жгутиками, самостоятельно передвигающиеся. Они часто вызывают у различ­ных видов растений мокрые гнили (слизистые бактериозы) или закупорку сосудов и увядание растений (сосудистые бактериозы).

Вирусы. Открыты Д. И. Ивановским в 1892 г., представляют собой простейшие организмы и являются переходной формой от органического вещества к живому существу. Строение их неоди­наково: простейшие имеют только молекулу ДНК, окруженную белками (гистонами), более сложные содержат дополнительно РНК, различные белки и липиды.

Вследствие такой простоты строения вирусы не могут сущест­вовать вне живого организма и передаются различным образом только с соком растения-хозяина через поранения, укусы насеко­мых и другими подобными путями. Как возбудители болезней вирусы морфологически не идентифицированы. Вирусные болезни определяют по морфологическим изменениям растения. К ним от­носятся различные мозаики и желтухи, при которых листья из­меняют цвет или форму.

Эволюция и пластичность патогенов

Патогенные микроорганизмы существуют во всей биосфере. Причина их повсеместного распространения заключается в быстрой эволюции и высокрй пластичности. Благодаря этим качествам до сих пор не удается не только искоренить, но даже заметно снизить поражение растений, несмотря на многочисленные яды, которые постоянно синтезируются и выпускаются в производство для борь­бы с патогенами.

В природе все постоянно изменяется, эволюционирует. Эволю­ция неживой лрироды происходит очень медленно, живой — го­раздо быстрее. Особенно быстро развиваются микроорганизмы, что обусловлено их кратким жизненным циклом: Э в о л ю ц игя патогенов происходит в определенных направлениях. Самое общее — развитие от сапрофитов к паразитам, что могло начаться еще на заре жизни. Второе, более частное, направление — от факультативных патогенов к облигатным. Таким образом, ясно прослеживается эволюция в направлениях от меньшей специали­зации к большей. Основой эволюции являются изменения обмена веществ. По мере специализации патогена происходит также спе­циализация и упрощение его обмена. Исчезают ферменты сапро­фитного питания и усиливаются ферменты паразитного. Замедляется образование токсинов, уменьшается число ферментов, вызывающих гидролиз веществ и распад тканей. Происходит по­теря половых стадий развития.

Третье направление, исследованное- Н. И. Вавиловым, — па­раллельная эволюция растения-хозяина и патогена. По мере со­вершенствования средств нападения должны были изменяться и средства защиты. Эволюция свойств паразитизма сочетается с раз­витием защитных приспособлений автотрофов.

Другим свойством, обусловливающим широкое распространение патогенов, является их пластичность, т. е. способность су­ществовать в различных условиях среды. Особенно высока пла­стичность у грибов, которые приспосабливаются к жизни в самых, на первый взгляд, невероятных условиях. Так, грибы могут суще­ствовать в широком диапазоне рН — от 3 до 11. Они выдерживают осмотическое давление в~3 М растворов солей (около 10 МПа). Большие дозы облучения порядка нескольких тысяч рентген также не повреждают их. Грибы постоянно приспосабливаются к новым формам фунгицидов, которые синтезируются специально для борь­бы с ними. Высокая степень пластичности патогенов обусловлена их способностью синтезировать новые ферменты, индуцированные условиями жизни, и таким образом направленно изменять свой обмен веществ.