Вирусы растений - В город Изумрудный идём дорогой трудной. Вирусы у растений
пути передачи вирусных инфекций у растений
Любые студенческие работы ДОРОГО, КАЧЕСТВЕННО
100 руб. бонус за первый заказ. Всего 3 вопроса:Узнать стоимость работы
Болезни вызываются вирусами — мельчайшими возбудителями инфекционных заболеваний растений и животных. Они настолько малы, что проходят сквозь бактериальные фильтры, за что и получили название фильтрующих вирусов.Вирусы могут размножаться только в живых клетках восприимчивого хозяина, но долго, иногда несколько десятков лет, сохраняются в мертвых, сухих растительных остатках и в почве, не теряя жизнеспособности.Вирусы очень широко распространены в природе, и вызываемые ими заболевания наносят большой вред. Вирусы гораздо менее специализированы, чем грибы и бактерии. Один и тот же вирус может вызывать болезни у многих видов растений.Передается вирусная инфекция от растения к растению различными путями: механическим поражением растения и внесением зараженного сока, например, при пересадке, пикировке или подвязке растений, прививкой больных растений на здоровые, то есть при всех работах с растениями, когда сок зараженного растения может попасть на руки цветовода, а при дальнейшем контакте — на здоровые растения.Источником опасности являются также насекомые — тли, цикады, щитовки, трипсы. Эти насекомые, имеющие сосущий ротовой аппарат, прокалывают с помощью стилета растительные клетки, не вызывая быстрой их гибели, и вносят вирус в растение.Симптомы вирусных болезней очень разнообразны, некоторые из них напоминают симптомы грибных и бактериальных болезней, а также болезней неинфекционного характера (увядание растений, некрозы тканей и другие). Это осложняет диагностику вирусных болезней, и иногда для их точного определения требуется проведение специальных исследований.Однако в ряде случаев болезни, вызываемые вирусами, имеют своеобразные симптомы, которые объединяют в две большие группы: мозаики и желтухи.Мозаика характеризуется неравномерной расцветкой пораженных органов (листьев), чередованием темно-зеленых и светло-зеленых участков или пятен разной величины и формы. Мозаичная расцветка часто имеет различные узоры: дуги, кольца, полоски, черточки, извилистые линии. При некоторых болезнях мозаичная расцветка обнаруживается на лепестках. Кроме изменения окраски, нередко происходит деформация листовой пластинки: морщинистость, курчавость, нитевидность. Мозаика проявляется в распаде хлоропластов, что ведет к ослаблению фотосинтеза, а затем к отмиранию отдельных клеток и участков ткани.Мозаичные болезни могут вызывать отставание в росте, но резко выраженной задержки роста не наблюдается. В зависимости от типа вируса симптомы могут проявляться более или менее ярко. При хорошем уходе и постоянных подкормках растения могут маскировать симптомы заболевания — лишь ил молодых листьях видна характерная мозаичность.Желтухи характеризуются равномерным обеднением листьев хлорофиллом, из-за чего они приобретают желтоватую или светлую окраску — общий хлороз. В листьях накапливается много крахмала, поэтому они становятся более жесткими и хрупкими, в некоторых случаях при сжатии не мнутся, а ломаются с хрустом. При поражении желтухой наблюдаются сильная задержка роста и развития растения и различные уродства цветков.Вирусные болезни типа желтухи часто поражают преимущественно сосудистую систему растений, вызывают гипертрофию ситовидных трубок, омертвение клеток, в результате чего задерживается отток питательных веществ, вырабатываемых листьями, и клетки забиваются крахмалом. Вирусные желтухи сильнее угнетают растение, чем мозаики, поскольку пораженными оказываются не отдельные органы (листья, лепестки), а вся сосудистая система.Способы лечения. Препаратов для лечения вирусных заболеваний растений не существует, поэтому пораженные вирусом растения уничтожают. Иногда заболевшее растение выглядит неплохо и его оставляют, однако в этом случае существует серьезная опасность распространения инфекции, особенно при появлении вредителей — переносчиков вирусов. Больное растение может заразить растения других видов.
students-library.com
Как выглядят вирусы растений?. Я познаю мир. Вирусы и болезни
Как выглядят вирусы растений?
Вирусы растений, по сравнению с вирусами животных и человека, обладают рядом особенностей.
Многие из них обладают палочковидной или нитевидной формой, что для вирусов животных не характерно. Может быть, это определяется способом распространения вируса по растению. Из одной клетки в другую вирус проникает по узким каналам, называемым плазмодесмами, а по всему растению распространяется по трубчатым сосудам. Возможно, нитевидным частицам легче протискиваться через плазмодесмы и по сосудам. Толщина их гибких нитей составляет, как правило, от 10 до 20 нанометров, а вот длина различается очень сильно. У вируса X ("икс") картофеля длина вирусной частицы составляет примерно 500 нанометров. Длина вируса шарки сливы или вируса Y ("игрек") картофеля составляет 750 нанометров. Одни из самых длинных вирусов, встречающихся в природе – это, например, вирус желтухи свеклы и вирус тристецы цитрусовых. Их длина достигает 1500–2000 нанометров, и, не будь они столь тонки, их удалось бы рассмотреть даже в световой микроскоп.
Вирионы вируса погремковости табака выглядят как палочки разного размера – одни короткие, другие подлинней. В сущности, это не палочки, а толстостенные цилиндры – рассматривая вирусные частицы в электронный микроскоп, нетрудно заметить внутренний канал, проходящий по центру частицы вдоль ее длинной оси. Но самая известная, даже знаменитая палочка – это вирус табачной мозаики.
Так выглядят под электронным микроскопом некоторые вирусы растений. 1 – Вирус мозаики люцерны. Вирус один, а частицы разные. 2 – Вирус кольцевой пятнистости малины. Многие вирусные частицы пустые. 3 – Вирус мозаики цветной капусты. 4 – Вирус погремковости табака – короткие и длинные палочки. Хорошо виден внутренний канал. 5 – Нитевидные частицы вируса М картофеля. 6 – Нитевидные частицы вируса желтухи свеклы. Хорошо видна поперечная исчерченность вирусной частицы. 7 – Вирус кустистой карликовости томатов. 8 – Палочковидные частицы вируса табачной мозаики. 9 – Рабдовирус морщинистости земляники.
Вирионы многих вирусов растений имеют сферическую форму, но обычно они довольно мелкие – не более 30 нанометров в диаметре. В действительности частицы этих вирусов не сферические, а, как и вирусы животных, имеют форму икосаэдра. Мелкие, диаметром 20 нанометров, вирионы вируса золотистой мозаики фасоли встречаются обычно парами, как бы слипшись один с другим по одной из граней. На этом фоне выделяются округлые частицы вируса мозаики цветной капусты диаметром 50 нанометров, а вирус раневых опухолей клевера диаметром 70 нанометров выглядит просто гигантом.
Частицы вируса деформации побегов какао имеют форму толстой палочки с закругленными краями, так называемую "бацилловидную" форму.
Самые крупные вирусы растений принадлежат к так называемой группе рабдовирусов. Рабдовирусы тоже имеют бацилловидную или характерную пулевидную форму, а калибр этой пули таков: 50–100 нанометров в поперечнике и 200–300 нанометров в длину. Рабдовирусы вызывают такие распространенные заболевания, как, например, закукливание злаков, мозаику озимой пшеницы, морщинистость земляники и обычно очень вредоносны. К группе рабдовирусов, кстати сказать, относятся устроенные сходным образом вирус бешенства, вирус карпа, вирус болезни орегонских нерок и даже вирус "сигма" плодовой мушки дрозофилы. Конечно, при поедании клубники, зараженной рабдовирусом морщинистости, или лосося, зараженного рабдовирусом "болезни чавычи реки Сакраменто" (есть и такой вирус), нет оснований опасаться заразиться бешенством.
Подавляющее большинство вирусов растений позволяет себе иметь генетический материал в виде молекул РНК, причем главным образом это однонитевые инфекционные РНК. Конечно, хранить генетическую информацию в виде молекулы РНК очень удобно. Как только вирус попадает в клетку, он может, не теряя времени на раскачку, то есть на перекодирование наследственной информации, приступить к производству себе подобных. Правда, такой выбор таит в себе изрядную долю риска, потому что молекулы РНК, да к тому же однонитевые, значительно менее стабильны, чем молекулы ДНК. Они подвергаются на каждом шагу смертельной опасности быть разрезанными, и у них меньше шансов уцелеть среди агрессивного клеточного и внеклеточного окружения. Есть и другая опасность. Фермент полимераза может ошибаться при копировании, вставляя в растущую нить нуклеиновой кислоты неправильный нуклеотид. Допущенную ошибку уже нельзя исправить, потому что в этом случае нет проверочного текста, которым является вторая нить ДНК. Тем не менее РНК–coдержащие вирусы явно преобладают среди вирусов растений.
Длина РНК может соответствовать длине вирусной частицы, или быть компактно упакована внутри сферической частицы, значительно меньшей по размерам, или, наконец, может быть порезана на отдельные гены; например, у вируса раневых опухолей клевера в общую оболочку упакована РНК, нарезанная на 12 фрагментов.
Есть вирусы с таким устройством вириона, которое больше нигде, кроме как у вирусов растений, не встречается. Это вирусы с разделенным геномом. Отдельные фрагменты РНК, отдельные гены или группы генов заключены каждый в свою белковую оболочку и, таким образом, распределены по разным вирусным частицам. Частицы, содержащие разные гены одного и того же вируса, иногда неразличимы, потому что покрыты одним и тем же белком и имеют одинаковый размер, а иногда различаются по размеру. Как правило, каждая из этих частиц нужна для заражения, и для того чтобы заразить растение, все они должны собраться вместе в одном месте в одно время. Это кажется очень неудобным, а тем не менее таким образом устроены многие весьма процветающие группы вирусов.
Следующая глава >
info.wikireading.ru
Как распространяются вирусы растений?. Я познаю мир. Вирусы и болезни
Как распространяются вирусы растений?
Мы сторонимся явно простуженного человека, справедливо полагая, что при кашле и чихании в нас летят мириады вирусных частиц, которыми можно заразиться. Растения не чихают и не кашляют, они не могут передвигаться, им никто не переливает зараженную кровь. Плотная наружная оболочка растительной клетки непроницаема для вирусов. Если просто опрыскать растение вирусом, заражения не произойдет. В то же время срок жизни отдельного растения ограничен, поэтому непременным условием выживания вируса является его своевременный переход от одного растения к другому.
Как же распространяются вирусы растений, как они попадают от зараженного растения к здоровому?
Естественным путем вирусы распространяются: переносчиками (насекомыми, клещами, нематодами, паразитическими грибами), семенами, пыльцой и контактным путем.
Поперечный разрез листа. Сверху и снизу лист покрыт плотным слоем клеток эпидермиса (1). Именно при обламывании их выростов (2) вирус может проникнуть в лист. Основную массу листа составляют фотосинтезирующие клетки (3). Образующийся в них сахар оттекает из листа по сосудам флоэмы (4). Вода поступает в лист по сосудам ксилемы (5). Все клетки в листе соединены между собой плазмодесмами.
Главный путь естественного распространения вирусов связан с насекомыми–переносчиками. В точности так же, как многие вирусы животных и человека путешествуют, "оседлав" комара или клеща, большинство вирусов растений тоже распространяется насекомыми.
Какую–то роль играют насекомые–опылители, какую–то – листогрызущие насекомые. Но самые главные переносчики вирусов – это тли, а также цикадки, трипсы, белокрылки и червецы, – словом, те, что имеют колюще–сосущий ротовой аппарат. Чтобы добраться до сока, которым оно питается, насекомое прокалывает стилетом покровные ткани растения и вонзает его в глубь листа или стебля. Стилет часто проникает прямо в сосуды, по которым течет сладкий, богатый сахарами сок. Сырой сок не всегда съедобен, поэтому насекомое впрыскивает в растение слюну и содержащиеся в ней ферменты, которые осуществляют внекишечное переваривание пищи. Затем, как шприцем, оно всасывает частично переваренный сок. Если растение заражено, насекомое попутно захватывает и вирус, который прилипает к кутикуле внутри стилета. Какое–то время, не больше нескольких часов, вирус может там сохраняться. Когда насекомое начинает питаться на другом растении, оно со слюной передает ему и вирус. Некоторые вирусы, например, вирус желтухи свеклы, попадают в глотку насекомого, где могут сохранять активность два – три дня, иногда неделю.
Эффективнее всего распространяет вирус, голодная тля, потому что, попав на растение, она обычно делает несколько коротких проб, во время которых и происходит передача вирусов.
Некоторые вирусы, попадая в кишечник насекомого, способны проходить через стенку кишки и попадать в гемолимфу, а через нее в слюнные железы. Далее все происходит по уже известному сценарию – со слюной вирусы попадают в другое растение. Так происходит, например, при питании тли на растении картофеля, зараженном вирусом скручивания листьев картофеля. Но есть способ еще лучше!
Переносчики вирусов: цикадка (1), тля (2), трипе (3) и белокрылка (4)
Некоторые вирусы растений способны размножаться не только в растении, но и в насекомом–переносчике. Наплодившись в большом количестве (это занимает несколько дней или даже недель), они попадают в гемолимфу насекомого, из нее в слюнные железы, и вновь со слюной попадают в здоровое растение. Интересно, что, хотя эти вирусы и размножаются в переносчике всю оставшуюся жизнь, никакого видимого вреда они ему не причиняют. Часто такие вирусы попадают не только в слюнные железы, но и в яйцеклетки. Вылупившиеся из зараженных яиц личинки, а затем и взрослые насекомые уже исходно оказываются носителями вируса и при любом удобном случае заражают здоровое растение.
Около 190 видов тлей являются переносчиками более чем трехсот вирусов. Эти насекомые идеально приспособлены для такой работы. Наличие тонкого стилета обеспечивает проникновение вируса без повреждения клеток хозяина; существование крылатых особей позволяет вирусу перемещаться на большое расстояние – за один день летающие тли могут относиться ветром на десятки и сотни километров; способность питаться на разных видах растений расширяет круг хозяев вируса. Абсолютным чемпионом является персиковая тля: она может переносить несколько десятков различных вирусов, а кроме того она самая непоседливая. Вирус скручивания листьев картофеля переносится тремя видами тлей, а вирус желтой карликовости ячменя – пятью видами.
По существу, таким же образом разносят вирус и нематоды – круглые прозрачные черви размером от одного до нескольких миллиметров, обитающие в почве и питающиеся соком, который они высасывают из корней. Особенно опасны вирусы, переносимые нематодами, для ягодных культур: малины, земляники, смородины, крыжовника и особенно для винограда. Вирус сохраняется в переносчике несколько недель, а то и после года пребывания нематоды в почве, даже свободной от растений. В передаче вирусов участвуют как взрослые особи, так и личинки. К счастью, нематоды не способны переносить вирусы на большое расстояние, поскольку они изрядные домоседы. Нематоды, если и перемещаются, то всего на полметра в год. Но если заложить виноградник или ягодную плантацию в почве, в которой обитают нематоды–носители вируса, то такой ягодник или виноградник будет обречен на заражение и постепенное, но неуклонное вырождение. Кроме того, вирусы, переносимые нематодами, устроены так, что имеют свойство проникать в семена и передаваться семенами, а этот путь обеспечивает быстрое, эффективное и плохо поддающееся контролю распространение вирусной инфекции.
Нематоды – обитающие в почве круглые черви
Особенно часто передача вирусов с семенами наблюдается у бобовых растений – гороха, фасоли, люцерны, клевера. Чтобы передача через семена осуществилась, растения должны быть заражены еще до оплодотворения яйцеклетки. Для передачи вируса семенами даже необязательно, чтобы он попал непосредственно в зародыш. Вирус может остаться и снаружи, на оболочке семени и заразить молоденький росток при его прорастании.
Вирус попадает в семена и с зараженной пыльцой, но для этого обычно требуется прорастание пыльцевой трубки. Если опыление уже произошло, зараженная пыльца не способна вызвать инфекцию. Но нет правил без исключений – именно таким образом охотно передаются вирус некротической кольцевой пятнистости косточковых и вирус кустистой карликовости малины; этим способом можно перенести вирусы и при искусственном опылении.
Многие вирусы передаются грибами, обитающими в почве и паразитирующими на корнях растений. Обычно вирусы от одного растения к другому путешествуют на поверхности подвижных зооспор гриба. В пленках почвенной влаги зооспоры перемещаются от корня к корню, прикрепляются к его поверхности и образуют канал, который внедряется в стенку ближайшей корневой клетки. По этому каналу в растение проникает и вирус.
Это все естественные пути распространения вирусов растений. Но в немалой, а где–то и в решающей степени распространению вирусов способствует сам человек.
Поделитесь на страничкеСледующая глава >
info.wikireading.ru
Как вирусы заражают растение? • Татьяна Цфасман • Научно-популярные задачи на «Элементах» • Биология
Прежде всего, стоит понять, чем же всё-таки отличается растение от животного и чем они похожи (мы рассматриваем позвоночное животное и цветковое растение). Эти отличия и сходства можно будет потом связать с особенностями переноса вирусов.
Основные сходства:
- У высших растений, так же, как и у позвоночных животных, есть системы транспорта питательных веществ, чем-то похожие по своему строению на соответствующие системы у животных (например, транспорт осуществляется по некоторым функциональным аналогам сосудов позвоночных животных). Флоэма — сеть клеток, по которым синтезированные в листьях органические вещества перемещаются по всему растению. Ксилема — сосуды, по которым вода и минеральные вещества поступают от корней к другим органам и тканям растения.
- Цветковые растения, так же как и позвоночные животные, способны к половому размножению.
Основные отличия:
- Глобально растительный организм отличается от организма животного значительно меньшей подвижностью.
- Растительная клетка отличается от клетки организма животного прежде всего наличием клеточной стенки. То есть каждая клетка помимо липидной мембраны имеет вокруг себя оболочку из сложных углеводов (целлюлоза и т. п.), которая не пропускает внутрь клетки (и, соответственно, внутрь самого растения) излишне крупные молекулы и молекулярные агрегаты вроде вирусов. Напротив, внутри растения возможен транспорт довольно-таки крупных молекул и молекулярных структур, поскольку в клеточной стенке между клетками имеются специальные отверстия — плазмодесмы. Надо учитывать всё же, что плазмодесмы тоже имеют ограничения по своей пропускной способности.
- Растение способно размножаться вегетативно, то есть неполовым путем (например, клубника размножается через усы.
Теперь давайте еще раз посмотрим на пути передачи и способы распространения вирусов животных и подумаем, какие из них могут использоваться вирусами растений.
Основные способы передачи вирусов у животных:
1. Передача внутри организма по различным транспортным и клеточным системам (кровь, нервная система и т. д.).
2. Передача между организмами: a. воздушно-капельная; b. фекально-оральная; c. половой путь; d. от матери ребёнку; e. переливание крови; f. контактный путь; g. при помощи переносчиков; h. более редкие варианты, например через укус.
Теперь можно посмотреть, какие способы распространения вирусов животных подходят для вирусов растений, а какие — нет:
1. Распространение внутри растения:
a. Вирусы животных часто распространяются внутри организма через кровь. Вирусы растений вполне могут воспользоваться аналогичным способом, распространяясь внутри растения при помощи проводящих систем, например, через флоэмный сок.
b. Благодаря тому что клетки растения объединены между собой плазмодесмами, то есть «дырками» в клеточной стенке, вирус внутри растения сможет распространяться от одной клетки растения к другой через плазмодесмы. Это в какой-то степени аналог передачи вирусов животных от одной нервной клетки к другой.
2. Передача между растениями:
a. Возможен ли воздушно-капельный путь передачи вируса между растениями? Тут сразу встаёт несколько вопросов.
Во-первых, кто-то должен распылять этот аэрозоль или капельки. В случае животных, это делают сами животные — при чихании и кашле. Вы когда-нибудь видели чихающее растение?
Во-вторых, вирус из аэрозоля должен как-то попасть внутрь растения — для этого ему необходимо будет преодолеть клеточную стенку.
То есть в принципе такой способ передачи возможен — если мы, например, будем искусственно распылять аэрозоль с вирусом и при этом вирус сможет как-то проникнуть сквозь клеточную стенку (подробнее о проникновении через клеточную стенку читайте в Послесловии). Но в природе он маловероятен... Хотя, опять же, теоретически можно себе представить вирус, который попадает в какие-либо жидкости, которые растение выделяет, например в капельки на листиках росянки, в суспензию эфирных масел (например, у мяты и т. п.), а затем распространяется ветром в составе мелких капелек. Но тут, опять же, много «но»: например, не факт, что найдётся вирус, который не будет разрушаться большими концентрациями эфирных масел, а капельки «росы» на листьях росянки не разбрызгиваются ветром в силу своей вязкости.
b. Фекально-оральный путь передачи, а вернее, какой-то его аналог, тоже маловероятен между растениями в связи с их автономией от органических источников питания и, соответственно, с отсутствием у них аналога пищеварительной системы с «входом» и «выходом». Растение — это такая «вещь в себе»: в неповреждённый организм не проникают органические вещества.
c. Ничто не мешает вирусам растений, подобно вирусам животных, передаваться «половым путём». Разве что в данном случае передача может происходить только в одном направлении — через зараженную пыльцу от мужского цветка женскому.
d. Передача «от матери ребёнку»:
- Если пыльца заражена, то, скорее всего, будет заражено и семя, получившееся в результате опыления и оплодотворения. Это один из аналогов передачи вируса от матери ребёнку (в данном случае — от отца ребёнку).
- Точно также если заражены половые клетки матери в пестике, то после оплодотворения семя тоже будет заражено, и получившееся из семени растение, скорее всего, тоже.
- Из способности растений размножаться черенками, усами и т. п. следует, что, если вирус эффективно распространяется внутри родительского растения, ему ничего не стоит заразить дочернее растение, произведённое вегетативным путём из растения-родителя.
e. Аналогом передача вируса при переливании крови в случае растений было бы переливание флоэмного сока. Очевидно, такая возможность есть. Только вот в природе вы вряд ли встретите две берёзки, которые переливают друг дружке флоэмный сок... Скорее, тут возможен вариант, при котором одно повреждённое растение через флоэмный сок передаёт вирус рядом стоящему другому повреждённому растению.
f. Контактная передача вируса растений вполне возможна, например, на одном лугу, где трава очень густо растёт. Тут, опять же, встаёт вопрос, что вирус должен сначала как-то преодолеть покровы (на клеточном уровне — клеточную стенку) одного растения, а потом проникнуть через клеточную стенку второго растения (см. Послесловие). То есть покровы растений при этом способе передачи должны быть повреждены.
g. Переносчики — отличный способ передачи вируса сразу в кровь в случае вирусов животных и во флоэмный сок в случае вирусов растений. Благо, многие насекомые питаются тем самым флоэмным соком. Яркий пример — тли (подробности см. в Послесловии).
h. Растения неподвижны, следовательно тут не пройдёт вариант, при котором вирусы могут полагаться на одно растение, которое, взбесившись, укусит другое. Представьте себе, например, взбесившийся кактус, который нападает на другой кактус...
Подведём итог. Вот краткий список способов передачи вирусов растений, которые реализуются в природе:
1. Внутри организма:
- по проводящей системе — по всему организму;
- через плазмодесмы — между отдельными клетками.
2. Между двумя организмами:
- через механические повреждения;
- при помощи переносчика, «вкалывающего» вирус во флоэму;
- потомству либо при вегетативном размножении, либо через пыльцу.
elementy.ru
Вирусы растений - В город Изумрудный идём дорогой трудной
12:35 pm - Вирусы растений
Не все знают, что у растений тоже есть свои вирусы. Они вызывают, например, скручивание и пожелтение листьев, карликовость, листовую мозаику. А для человека эти вирусы совершенно безвредны. В последние годы учёные стали широко использовать растительные вирусы для производства фармацевтических белков.
История открытия вирусов начинается как раз с заболеваний растений. В конце XIX века российский ботаник Дмитрий Ивановский изучает в Крыму мозаичное заболевание табака. При этом заболевании на листьях появляются жёлтые пятна. Заболевшие растения малопригодны для использования в табачной промышленности. Иначе говоря, табачная мозаика может нанести ощутимый экономический ущерб. Как, кстати, и многие другие вирусные болезни растений. Ивановский обнаружил удивительную для понятий того времени особенность возбудителя мозаики табака. Ведь Луи Пастер со своими опытами уже общеизвестен, Роберт Кох открыл бациллу сибирской язвы, холерный вибрион и туберкулёзную палочку. В эти годы бактериология пышно расцветает.
В 1884 году Шарль Шамберлен изготовил специальные фильтры. Они задерживали все известные к тому времени бактерии. Жидкости, проходящие через эти фильтры, становились стерильными. Ивановский решает пропустить через эти фильтры сок заболевших растений табака. Удивительно, но неизвестный возбудитель мозаики табака фильтром не задерживался. В 1892 году Ивановский публикует результаты своих исследований. Не зная природу возбудителя болезни, он предполагает, что это фильтрующаяся бактерия или бактериальный токсин. В 1898 году голландец Мартин Бейеринк, тоже изучавший табачную мозаику, приходит к выводу, что имеет дело с инфекционным агентом нового типа. Бейеринк называет его «вирусом» от латинского слова «яд». Таким было начало вирусологии. В течение последующего десятилетия были открыты фильтрующиеся вирусы ящура, жёлтой лихорадки, оспы, бешенства, полиомиелита. Потом учёные узнали, что вирусные частицы состоят из белковой оболочки, внутри которой находится ДНК или РНК. Кстати, позже выяснилось, что существуют и фильтрующиеся бактерии – такие маленькие, что могут проходить через фильтр. Но всё это было потом. Первым открытым вирусом был растительный вирус табачной мозаики.
Люди сталкивались с вирусами растений и прежде. В классическом японском стихотворении, написанном в восьмом веке, говорится о растении посконник (Eupatorium) с типичными симптомами вирусного заболевания. На картинах голландских живописцев XVII века изображены тюльпаны пёстрых и мозаичных расцветок – и это тоже вирус. Но только в последние пару десятилетий учёные научились использовать эти вирусы. Царство вирусов многообразно. Есть огромные мимивирусы, сравнимые по размерам и числу генов с маленькими бактериями. Есть вирусы маленькие, с простым геномом. И вирусы растений как раз относятся чаще всего к последним. А это значит, что с ними работать генным инженерам удобно. Можно легко сделать на основе вирусов растений векторы с модифицированными генами. Такие рекомбинантные вирусы, попадая в растение, производят не только свои обычные белки, но и, например, фармацевтические.
Обычный набор генов вирусов растений, в том числе и вируса табачной мозаики, состоит всего из трёх функциональных групп. Первая группа отвечает за синтез нуклеиновых кислот вируса (ДНК или РНК). Вторая группа обеспечивает продукцию структурных белков, которые будут упаковывать геном вируса в частицу сферической, палочкообразной или иной формы. Чаще всего это единственный белок оболочки вируса. У вируса табачной мозаики геномная РНК упаковывана в палочку из примерно двух тысяч субъединиц этого белка. Наконец, последняя, третья группа генов обеспечивает передвижение вирусных частиц по растению. Интересно, что от растения к растению вирус переходит пассивно: с помощью насекомых или в соке через микроповреждения, возникающие, когда растения трутся друг о друга. А вот попав так в растительную клетку, дальше вирусы распространяются активно, с помощью своих специальных белков. Одни белки позволяют переходить вирусу от одной клетке к другой и, размножаясь там, постепенно захватывать весь лист. Другие (часто это структурные белки) помогают вирусу заразить сразу всё растение. Они отвечают за транспорт на длинные дистанции – вирус через сосуды растения, по которым обычно движутся вода и минеральные соли, попадает сначала в корни, потом – в самую верхушку, а потом и во все листья. То есть теоретически даже одна вирусная частица, случайно попав в растение, размножаясь там, способна за короткое время заполонить своими копиями все клетки растительного организма.
И именно это свойство вирусов растений – способность активно воспроизводиться во всём растении после первичного заражения всего одного листа – используется биотехнологами. С помощью методов генной инженерии в специально модифицированный вирусный геном вставляется ген какого-нибудь интересного белка. Для модельных опытов обычно используют зелёный флуоресцирующий белок, который светится в темноте под ультрафиолетом. В этом эксперименте за распространением вируса по растению легко наблюдать по яркому зелёному свечению. Вирус (обычно только синтезированную геномную РНК с нужными модификациями) механически вносят в растение осторожным натиранием одного листа. Он начинает там размножаться и синтезировать свои белки. В заражённом вирусом растении всегда в очень большом количестве синтезируются субъединицы белка оболочки. Поэтому как раз регулирующие элементы для синтеза этого белка удваиваются исследователями в рекомбинантном геноме вируса, и под контроль одного набора из двух ставится ген интересного учёным белка, а под контролем второго остаётся белок оболочки. Это приводит к эффективному синтезу нужного продукта. Который, когда вирус захватит всё растение, предстоит ещё выделить и очистить.
Какие же особенности и ограничения есть у этой системы производства фармацевтических белков? Уже известно, что геном вирусов растений не любит, когда вставляемые в него чужеродные гены очень большие. Лучше всего с помощью вирусных векторов синтезируются относительно маленькие белки. Если же размер гена превышает две тысячи нуклеотидов, то уровень его экспрессии невелик, а рекомбинации, то есть выщепление вставки из генома и возвращение вируса к дикому типу, происходят часто. Зато может осуществиться интересная идея производства вакцин в съедобных растениях. В этой модели к белку оболочки вируса генноинженерно присоединяется определённый полипептид-антиген. Тогда вирусная частица будет покрыта тысячами этих одинаковых антигенов, торчащих наружу. Заразив какое-нибудь съедобное растение этим вирусом, подождав, пока его будет там много, можно будет съесть это растение и получить иммунитет к серьёзному заболеванию, совместив приятное с полезным.
chetvergvecher.livejournal.com
Перенос и распространение вирусов
Перенос вирусной инфекции может быть осуществлен механическим поражением растений и внесением сока с ним, прививкой части больных растений на здоровые, а также при помощи насекомых.
Заражение часто происходит уже при самом ничтожном поранении. Например, для заражения табака вирусом мозаики достаточно наличия обломленного волоска этого растения.
В зараженном растении частицы вируса распространяются совершенно пассивно с пластическими веществами, вырабатываемыми листьями. Скорость распространения вируса в растении зависит от скорости тока питательных веществ и строения растительных тканей. В паренхимных тканях вирус перемещается медленно, не превышая 0,01 мм в час. Переход вирусных частиц из клетки в клетку осуществляется по протоплазменным нитям, соединяющим клетки между собой. Во флоэме перемещение вируса совершается более быстро и измеряется сантиметрами в час (1,25 см в час для табачной мозаики).
В природе распространение вируса осуществляется следующими способами:
- механической передачей с соком больных растений;
- с растительными остатками, в которых вирус сохраняет активность;
- передачей через почву;
- с вегетативными частями и органами растений;
- с семенами;
- насекомыми.
Роль насекомых. Среди различных способов распространения вирусов преимущественное значение имеют насекомые. Некоторые ученые считают, что насекомым в распространении вирусов принадлежит главная роль. Большинство насекомых — переносчиков вирусных болезней имеет сосущий ротовой аппарат (тли, цикады, щитовки, трипсы). С помощью тонкого стилета насекомое прокалывает растительные клетки, не вызывая быстрой их гибели, и вносит вирус в растительные клетки.
Наибольшую роль в распространении вирусов играют тли и цикады. Тли — неспецифичные переносчики, так как тли каждого вида могут переносить вирусов нескольких видов и, наоборот, вирусы некоторых видов переносятся тлями многих видов. Например, персиковая тля переносит вирусы 21 вида, а желтуху лука переносят тли 53 видов. Цикады — обычно строго специфичные переносчики. Закукливание злаков передается только темной цикадой, а мозаика пшениц — полосатой.
Отношения между вирусными болезнями и цикадами довольно сложные. Цикады, питающиеся на зараженном растении, не сразу приобретают инфекционность, а только через определенный промежуток времени, в течение которого вирус проходит длинный путь в теле насекомого. Это время от момента питания насекомого соком больного растения до способности его заражать здоровое растение называется инкубационным периодом и измеряется различными сроками; например, для вируса курчавости верхушек сахарной свеклы — 4 ч, а мозаики озимой пшеницы — 18 дней. Что касается сохранения вируса в организме насекомого, то такие вирофорные цикады могут потом заражать растения в течение нескольких дней, недель, а иногда и в течение всей своей жизни.
Передача через почву, в которой находятся зараженные растительные остатки, доказано для значительного количества вирусов (вирус некроза табака, розеточность озимой пшеницы, желтая мозаика винограда и др.). Проникновение вируса в клетки растения происходит через поранения, возникающие на корнях в результате роста, междурядной обработки, почвенными насекомыми. Некоторые вирусы сохраняют инфекционность в почве длительное время.
Например, вирус мозаики озимой пшеницы сохраняется в почве в активной форме в течение 6 лет, а возможно, значительно дольше.
Передача вирусов через семена зараженных растений встречается довольно редко. Возможность такой передачи доказана для обыкновенной мозаики фасоли и сои, желтухи вишни и др. болезней. Вирус может находиться на поверхности семян, откуда попадает на всходы (вирус табачной мозаики), а также внутри семян, в клетках зародыша (вирус мозаики фасоли и сои). В последнем случае из зараженного семени вырастает больное растение.
При вегетативном размножении пораженных растений вирусы, как правило, передаются потомству. Все вирусные болезни картофеля передаются с клубнями, вирусные болезни свеклы — с корнями, у многолетних растений в распространении вирусных болезней огромную роль играет посадочный материал (черенки, отводки, молодые деревья и т. п.). В посадочном материале происходит перезимовка и сохранение вируса. В перезимовке вирусов большую роль играют зимующие и многолетние сорняки. Например, вирус закукливания злаков может перезимовывать в корневищах пырея, а вирусы пасленовых — в зимующих розетках белены.
Механическая передача вируса с соком имеет место при немногих вирусных болезнях. Это происходит в результате механических повреждений пораженных и здоровых растений руками или инструментами во время работы по уходу за растениями, или во время уборки урожая, а также во время прививок. Например, вирус табачной мозаики легко переносится от больных растений к здоровым при проведении таких агротехнических приемов, как пикировка рассады, высадка ее в грунт, при подвязке растений, пасынковании и т. д. При проведении таких работ сок из случайно пораненных клеток больных растений попадает на руки рабочих и при дальнейшем контакте может быть внесен в повреждаемые таким же способом клетки здоровых растений, вызывая их заражение.
Условия развития растений оказывают большое влияние на распространение и степень поражения их вирусными болезнями. Из экологических факторов наибольшее влияние оказывает питание, а также температура и освещение.
Основным решающим фактором, под влиянием которого растения быстрее или медленнее развиваются, становятся более устойчивыми или восприимчивыми к болезням, является питание. По некоторым данным американских ученых, избыток азотного питания стимулирует размножение вирусов в растениях и приводит к увеличению числа пятен на листьях табака, пораженного вирусом мозаики. Калий в малых количествах повышает, а в больших количествах снижает восприимчивость растений, не оказывая заметного влияния на их рост.
Температура на вирусные болезни оказывает большое влияние, определяя сезонное и географическое распространение их. Вирусные болезни картофеля, например, наиболее распространены и вредоносны в южных областях, где, до недавнего времени, эти болезни называли «вырождением» картофеля. У разных вирусов влияние температуры на симптомы и степень поражения сказывается по-разному. Сравнительно высокие температуры благоприятны для некоторых вирусов картофеля, например морщинистая мозаика, желтая карликовость, а также мозаики капусты и др. В некоторых случаях при действии высокой температуры на ткани растения происходит уменьшение вируса и даже полная потеря его инфекционных свойств (инактивация). Температурная инактивация вируса в зараженных семенах нашла практическое применение в борьбе с вирусными болезнями табака. При прогревании семян до 85—90° С в течение 3—4 ч в них полностью инактивируется вирус пестрицы и на 50% — вирус гравировки табака (Грушевой С. Е. и др.).
Свет может оказать большое влияние на жизнедеятельность вируса, на выраженность симптомов и интенсивность поражения растений вирусными болезнями. В зараженных листьях табака, выдерживаемого в темноте, вирус табачной мозаики размножается медленнее, чем при нормальном освещении. Но непродолжительное затемнение растений с последующим освещением стимулирует размножение вируса. Различие в интенсивности освещения растений оказывается на их поражаемости вирусными болезнями. Например, в условиях теплицы со слабым освещением наблюдается сильное Поражение растений табака вирусом некроза, а летом — лишь в редких случаях. Вирус кустистости и карликовости томатов зимой в тепличных условиях — весьма вредоносные заболевания, вызывающие гибель растений томатов, а летом это относительно малоопасные болезни.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
www.activestudy.info
Фитовирусы
Вирусы растений распространяются в биосфере с участием как природных (ветер, дождь разносят инфицированные семена, пыльцу), так и антропогенных факторов (прививки, вегетативное размножение и размножение семенами, междурядная обработка почвы, импортирование растений). Важную роль в распространении вирусов растений играет орнитохория — перенос плодов и семян птицами. В ряде случаев источником заражения сельскохозяйственных растений являются сорняки и дикорастущие виды, которые являются природным резервуаром вирусов. Инфекция у них, как правило, протекает бессимптомно.
Ведущим и древнейшим способом распространения фитопатогенных вирусов является их трансмиссивная передача биологическими переносчиками.
Около полутора десятков вирусов растений могут переноситься почвенными нематодами. Своим стилетом они прокалывают покровы корня около корневого чехлика и высасывают содержимое клеток эпидермиса. Питаясь на больном растении, нематода приобретает вирус, который может персистировать в ее теле до 8 месяцев и передаваться здоровому растению опять в процессе питания.
В ряде случаев вирусы растений распространяются зооспорами грибов-паразитов. Наиболее изученным является хитридиомицет Olpidium brassicae («черная ножка капусты»), паразитирующий на корнях растений. Вирус некроза табака распространяется, находясь на поверхности зооспоры олпидиума, а вирус карликовости табака — внутри нее. При отмирании корней растения покоящиеся в них зараженные вирусом споры гриба попадают в почву. Зооспоры прикрепляются к корням здоровых растений и, прорастая, разрушают оболочку клеток корня, после чего цитоплазма гриба проникает в цитоплазму растительной клетки. Нарушение целостности клеток эпидермиса позволяет вирусу проникать в цитоплазму клеток корня растений.
Распространение фитопатогенных вирусов может происходить при помощи повилики. Повилика — вьющееся бесхлорофильное растение, лишенное листьев, которое питается соками высшего растения-хозяина путем внедрения в его проводящую систему своих присосок. Повилика может одновременно кормиться на двух и более растениях и как бы мостиком соединяет их проводящие пути. Если одно из растений инфицировано, вирус приобретает возможность проникать в здоровые особи.
Основным естественным переносчиком вирусов растений в природе являются насекомые — прыгающие, летающие, ползающие (крылатые и бескрылые тли, цикадки, кузнечики, трипсы, кокциды, жуки-листоеды, галлообразующий клещик). Насекомые могут переносить вирусы растений механически — на лапках или с использованием так называемого «стилет-опосредованного» механизма в процессе питания, что широко распространено у тлей. Тли приобретают вирус, насасывая сок инфицированного растения, сохраняют его в течение нескольких часов и вносят вирус в ткани нового растения, прокалывая их своим хоботком.
Как правило, насекомые-переносчики являются промежуточным хозяином вирусов растений, т. е. также инфицируются, репродуцируют инфекционный вирус в своем организме и передают его потомству. Персистенция может быть бессимптомной, в ряде случаев инфицирование наносит вред организму насекомого. С использованием техники инъекций насекомым Мараморошу в 1952 г. показал, что вирус желтухи астр реплицируется в жировом теле переносчика — шеститочечной цикады Macrosteles fascifrous и передается потомству трансовариально. До 1% отродившихся личинок наследуют вирус. У инфицированных таким образом цикад наблюдалось отставание в развитии и уродства. То, что вирусы растений, переносимые цикадами, могут передаваться потомству инфицированными женскими особями, показано также для вируса карликовости риса и вируса деформации листьев клевера. Более того, присутствие в жизненном цикле этих вирусов хозяина-растения необязательно.
Таким образом, насекомые являются: механическими переносчиками вирусов растений; хозяевами растительных вирусов; резервуаром потенциально патогенных вирусов растений.
Картофель, заражённый вирусом.
Основные фитовирусы:
Гемивириды: 1-2 молекулы одноцепочечнойДНК, форма 2 неполных икосаэдра, 18 на 20 нм, 22 общих капсомера. Поражает двудольные и однодольные растения (кукуруза, фасоль, молочай, маниока, томаты, табак). Тип предст вирус полосатости кукурузы: в результате медленного персистирующего размножения клетки теряют способность к синтезу хлорофилла и возникает хлоратическая исчерченность листьев. Распростр цикадками. Белокрылками.
Фикодновириды: кольц 2-х цепоч ДНК, капсид сферический диаметр 50 нм. Группа вирусов мозаики цветной капусты (хлоритическое пожелтение жилок, скручивание листьев, задержка роста и гибель).
Потивириды: 1 цеп РНК, нитевидный капсид спирального типа симметрии. Х-вирус картофеля 600 и 10 нм, крапчатая мозаичность листьев. Распростр путем механического контакта. У-вирус 900 и 15-20 нм, боле широкий спектр хозяев: кукуруза, турнепс, арбуз, морковь, просо. Вызывает полосчатый некроз жилок вдоль листа, распространяется тлями.
Тобановириды: 1 цеп. РНК, палочковидной формы, 300 и 30-40 нм. Вирус табачной мозаики, хозяева: табак, свекла, картофель, нарциссы. Передача через семена, механическим путем.
Томбусвириды: 1 цеп нитев ДНК, спиралтный тип симметр, 30 нм, хозяева многие покрытосем раст. Вирус кустистой карликовости томатов, передача механическим путем.
Комовидиды: 2-х фрагмент 1 цеп +нить РНК, кубич тип симметрии, 30 и 30 нм. Пораж картофель, бобы, клевер. Вирус мозаики коровьего гороха, предача - тли.
Бромовидиды: 3-х фрагмент нить РНК, куич тип симметр, 25 нм, вирусы группы мозаики костра: малина, виноград, томаты. Передача: механический контакт, тли.
Фитореовирусы: 10-ти фрагмент 2-х цеп РНК, куб тип симетр, шаровид формы до 70 нм. Возд раневых опухолей клевера, вирус карликовости риса. Перенос цикадки, тли.
Фиторабдовирусы: 1 цепоч –нить РНК, спиральн тип симмтр. Пулевидн форма, 400 и 100 нм. Тли и цикадки – биолог переносчики. Вирус способен размножаться и накапливаться в их организме. Вирус некротической желтухи латука, карликовости картофеля. Поражает табак, картофель, томаты, георгины.
Фитотоговирусы: 1 цеп +нить РНК, куб тип симметр, 30 нм, в составе вириона нет липидов. Вирус хлоорачитеской карликовости кукурузы. Передача цикадки.
biofile.ru
