VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

Вирусы – мельчайшие (субмикроскопические) возбудители болезней растений, животных и человека, не имеющие клеточного строения и способные размножаться только в живых клетках растения хозяина. Зарегистрировано примерно 600 фитопатогенных вирусов; точное число указать трудно, так как некоторые вирусы представлены многими штаммами, иногда описываемыми как самостоятельные виды. Вредоносность вирусных заболеваний проявляется главным образом в снижении урожайности растений и ухудшении качества продукции. Особый вред вирусы наносят при выращивании семенного и посадочного материала. Поражение вирусами отрицательно влияет на пищевую и кормовую ценность продукции, пригодность её к промышленной переработке. Вирусы вызывают у растений стерильность и несовместимость, что отрицательно сказывается на работе селекционеров. У цветочных культур теряется декоративность, что наносит значительный экономический ущерб. Под действием вирусов теряются сортовая чистота, холодостойкость, зимостойкость, снижается всхожесть семян. В среднем размер убытков от развития вирусных болезней составляет примерно 20% общего экономического ущерба, обусловленного деятельностью всех групп возбудителей болезней и вредителей сельскохозяйственных культур. Приоритет открытия вирусов принадлежит русскому ученому Д.И. Ивановскому, который в 1892 году экспериментально доказал на примере мозаичной болезни табака наличие мельчайших возбудителей, способных проходить через бактериальные фильтры, не теряя своей инфекционности, Д.И. Ивановский описал некоторые важные свойства этих патогенов. Вслед за Ивановским в 1898 г. аналогичные исследования мозаики табака провел голландский микробиолог М. Бейринк, который и дал название новой группе патогенов – «фильтрующиеся вирусы», или просто «вирусы», что в переводе с латинского означает «яд». Позднее было установлено, что вирусы могут быть и возбудителями болезней животных, а также человека.

Строение и размножение вирусов. К вирусам неприменимы традиционные микробиологические методы исследования, поэтому долгое время об их строении, способах размножения, сохранения ничего не было известно. Только в 1935 г. американский вирусолог У.Стенли выделил из зараженных вирусом табачной мозаики (ВТМ) листьев табака белковый компонент, получив чистый кристаллический белок вируса. В 1937 г. англичане Ф.Боуден и Н.Пири установили, что кроме белка в состав вируса входит нуклеиновая кислота. Вирус табачной мозаики состоит из белка (95%) и нуклеиновой кислоты (5%). Говоря о размере и строении вирусов, имеют в виду вирионы, или вирусные частицы. Размеры вирионов в большинстве случаев составляют 100…200 нм. Размеры и формы вирусных частиц характерны для каждого вируса. Различают в основном 4 формы вирусных частиц: палочковидную (ВТМ), нитевидную (вирус «шарки» сливы), сферическую, или изометрическую (вирус бронзовости табака), бацилловидную (вирус мозаики люцерны). Форма вириона определяется способом ориентирования в пронстранстве нуклеиновой кислоты и строения белковой оболочки. Белок играет защитную роль, а также обеспечивает проникновение вируса в ткани растения-хозяина. Нуклеиновая кислота является носителем инфекционности и наследственных признаков. Большинство вирусов растений содержит одноцепочечную линейную РНК, реже встречаются вирусы с двух цепочечными молекулами РНК, закрученными в спираль. Лишь немногие вирусы растений (вирус мозаики цветной капусты) имеют в своем составе ДНК. Механизм размножения вирусов отличается от способов размножения других микроорганизмов. Фитопатогенные вирусы попадают в растительную клетку, например, при проколе ткани ротовыми органами насекомых-переносчиков или через мелкие ранки (без грубых повреждений клеток) при механической передаче. В клетках зараженного растения вирус репродуцируется путем синтеза отдельных молекул нуклеиновых кислот и белка и последующей сборки из них вирионов. Попав в клетку растений, нуклеиновая кислота вируса освобождается от белковой оболочки и, становясь матрицей, начинает управлять синтезом ферментов клетки растения в направлении, необходимом вирусу. Происходит её накопление за счет репликации цепочек нуклеиновых из имеющихся в клетке, а затем синтезируемых клеткой нуклеотидов. Вирусный белок синтезируется на рибосомах клетки-хозяина. Впоследствии происходит объединение нуклеиновой кислоты и структурного белка с образованием вирионов. Нередко вирионы агрегатируют друг с другом, образуя вирусные включения – кристаллы различной формы (кристаллы Ивановского), или, если вирионы соединяются с уплотнениями цитоплазмы, образуются включения в виде аморфных тел. При вирусной инфекции имеет место облигатный тип паразитизма, причем его абсолютная форма. Патоген внедряется в генетический аппарат растений, изменяя его в сторону, необходимую для синтеза собственной ферментативной энергетической системы и впоследствии – соответствующих вирусных структур.

Симптомы вирусных болезней растений. По характеру проявления симптомы вирусных болезней можно разделить на 5 основных типов: 1. Угнетение роста – может выражаться в общей задержке роста всего растения (желтая карликовость картофеля), в укорачивании междоузлий (метельчатость верхушки картофеля), в угнетении роста главных побегов – при этом происходит усиленное образование боковых побегов (аспермия томата). Угнетение роста – сопутствующий симптом при большинстве вирусных заболеваний. 2. Изменение окраски – наиболее распространенный тип проявления вирусных болезней. Листья приобретают мозаичную расцветку, что вызвано чередованием светло- и темно-зеленых участков различной формы. У цветочных культур может меняться окраска цветков (пестролепестность тюльпана). 3. Деформация органов – происходит из-за неравномерного роста отдельных участков тканей листьев, плодов, цветков. 4. Локальные некрозы – обычно серого, бурого, черно-коричневого цвета, округлой и вытянутой формы, иногда с окаймлением. 5. Нарушение репродуктивных функций растений при вирусных болезнях может проявляться в виде стерильности цветков, бессемянности плодов, опадения цветков и завязей (аспермия томата, бессемянность хризантемы). Изредка симптомами вирусных болезней бывают опухоли и наросты (раневой рак клевера), уплощенность и ямчатость ветвей и стволов (борозчатость древесины яблони). При одном и том же вирусном заболевании на растении обычно проявляется несколько типов симптомов. Симптомы вирусных заболеваний могут изменяться по мере развития патологического процесса.

Распространение вирусов внутри растения. Вирусные частицы перемещаются из клетки в клетку по плазмодесмам, этим же путем транспортируются вирусные нуклеиновые кислоты. При поражении флоэмы вирусные частицы разносятся по всему растению с током питательных веществ (в основном сверху вниз), при этом происходит системное заражение растения. При цветении и плодоношении наблюдается интенсивный приток питательных веществ к генеративным органам, одновременно вирусы распространяются по растению снизу вверх. В меньшей степени возможно распространение вирусов по тканям ксилемы.

Методы диагностики вирусов и вирусных болезней. 1. Визуальная диагностика – наиболее простой, но ненадежный метод. 2. Метод индикаторных растений – основан на использовании тест-растений. Заражение осуществляют механической инокуляцией соком. 3. Серологический метод – широко распространен при диагностике вирусов. 4. Метод электронной микроскопии – дает возможность быстро получить информацию о наличии вирусных частиц в растении. С помощью электронных микроскопов в ультратонких срезах пораженных частей растений можно установить форму, строение и даже размеры вирусов. 5. Метод гель-электрофореза – основан на электрофоретическом разделении предварительно очищенных нуклеиновых кислот вируса (вироида) или его белкового компонента в полиакриламидном геле при силе тока 3 и 6 мА с последующим окрашиванием красителем зон соответственно нуклеиновых кислот или белков. При сравнении высоты полученных окрашенных линий с высотой стандартных зон определяют массу (соответственно и размеры) вирусных структур. 6. Метод ДНК–зондов – основан на принципе комплементарности нуклеиновых кислот. 7. Метод пересадки растений на другой участок прибегают для подтверждения или опровержения вирусной природы заболеваний. Список использованной литературы

1. Защита растений от болезней/под ред. В.А. Шкаликова. – М.: Колос, 2001. – 248 с.

2. Мишустин Е.Н., Емцев В.Т. Микробиология. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Агропромиздат, 1987. – 368 с.: ил. – (Учебники и учеб. пособия для высш.учеб.заведений).