Я познаю мир. Вирусы и болезни - Чирков С. Н. (книги бесплатно без онлайн TXT) 📗
Вирус может размножаться только в живой клетке. В погибшей клетке вирус размножаться не может, поэтому гибель клетки, в которую проник вирус, тормозит его распространение. Но этого мало. Одновременно живые клетки, окружающие погибшую, быстро задраивают переборки, то есть плотно закупоривают плазмодесмы, соединявшие их с погибшей клеткой. И, в дополнение всего, они укрепляют свои клеточные стенки, цементируя их лигнином – веществом, которое и без того входит в состав клеточной стенки растения, но продукция которого многократно усиливается в месте инфекции. В конечном итоге то место на листе, где разворачиваются эти события, через несколько дней будет представлять собой участок омертвелой ткани, окруженный одним или несколькими кольцами обычно более темной окраски. Такое образование называется местным некрозом. Внутри некроза замурован вирус. На этот раз ему не повезло.
Таким образом, растение жертвует ничтожной частью своих клеток во имя выживания всего организма.
Но этим дело не ограничивается. Клетки, в которые попал вирус, не просто останавливают его, жертвуя собой, но и спешат предупредить остальных о нападении. Они подают химические сигналы, которые быстро проникают в соседние клетки и распространяются – по плазмодедмам и по сосудам – по всему растению. Это сигналы тревоги, сигналы об опасности. Получив такой сигнал, соседние клетки и клетки других листьев, на которые пока никто не нападал, начинают заблаговременно готовиться к обороне, вырабатывая вещества, которые инактивируют вирус, если тому удастся проникнуть в эти клетки. И если вирус не поторопится, если он запоздает, его встретят готовые оборонительные редуты, и вирусу уже не удастся развернуться, он окажется плененным в той клетке, куда он столь неосмотрительно попал.
Конечно, непосредственные соседи клетки–камикадзе не располагают большим запасом времени, поэтому вирусу часто удается в них проникнуть быстрее, чем те успевают приготовиться к обороне. Но закон джунглей гласит: не успел приготовиться к обороне – значит, должен задержать вирус ценою жизни. И в этом соревновании вируса и клеток все ширится и ширится зона поражения, все крупнее становится некроз, пока, наконец, вирус не оказывается полностью блокирован. Все, выстояли.
Некрозы диаметром 3–4 миллиметра считаются крупными. Таким образом, даже при не очень быстрой реакции растения все равно гибнет ничтожная часть его клеток. Зато растение в целом остается незараженным, а остальные клетки на какое–то время приобретают повышенную устойчивость к вирусу – пока сами же не разберут воздвигнутые ими баррикады.
Химическими сигналами тревоги служат две совсем простых молекулы – перекись водорода и салициловая кислота. Ну, перекись водорода всем известна, ее можно купить в аптеке, чтобы остановить небольшое кровотечение. А что такое салициловая кислота?
Среди'лекарств, используемых в медицине для уменьшения болей, большой популярностью пользуется аспирин. Его замечательным свойством является способность понижать температуру и уменьшать местные воспалительные процессы. Аспирин – ближайший родственник салициловой кислоты. В природе аспирин не встречается, его синтезируют химики, слегка изменяя углеродный скелет салициловой кислоты, выделенной из растений.
Но трубящие о опасности химические гонцы бегут из клетки в клетку не так быстро, как хотелось бы. Поэтому клетки, на которые напал вирус, дублируют сигнал, выбрасывая молекулы тревоги прямо в воздух! Среди этих молекул есть и простые, и сложные – но, поскольку они оказываются в воздухе, они способны быстро предупредить об опасности не только соседние листья того же растения, но и соседние растения!
И что еще интересно – реакция растения не очень зависит от того, кто на него напал. Вирус и жук–листоед, нематода и фитофтора, или даже просто его поранили, сорвав цветок или срезав побег – реакция растения будет направлена на ограничение зоны поражения, на ее изоляцию от живых тканей и на повышение устойчивости к любому повреждающему агенту. У поэтов запах свежескошенной травы порой вызывает вдохновение. У тех растений, что пока не пали под косой, эти запахи вызывают реакцию, направленную на повышение их устойчивости к повреждению. От косы эта реакция, конечно, не защитит, а вот от вируса – вполне возможно.
Реакция сверхчувствительности развивается только в том случае, если есть и активно работают гены устойчивости к возбудителю того или иного заболевания. А если таких генов нет, приходится мириться с вирусом–узурпатором. Дикорастущие растения не имеют другого выхода. Правда, они всегда растут на некотором отдалении одно от другого, в смешанных посадках, и эта изоляция зачастую оказывается спасительной. Кроме того, в лесах, на лугах, на пастбищах и других установившихся растительных сообществах самые вредоносные вирусы и самые восприимчивые растения давно уже взаимно уничтожили друг друга. Многие растения идут на компромисс, делая вид, что не замечают проникший в них вирус, проявляют к нему терпимость, толерантность. В этом случае вирус беспрепятственно распространяется по растению, но симптомы заболевания выражены слабо или вовсе отсутствуют. Создается впечатление, что растение делится с вирусом куском хлеба с минимальным ущербом для себя.
С культурными растениями дело обстоит иначе. Поля, засеянные одной пшеницей или засаженные одной капустой; стройные шпалеры виноградной лозы, уходящие за горизонт; десятки гектаров теплиц, занятые только огурцами или только гвоздикой, представляют собой абсолютно неестественные растительные сообщества. Вирусу, каким бы способом он ни передавался, невозможно заблудиться, а растению не миновать заражения. Поэтому по всему миру широко распространились вирусные болезни культурных растений.
Вирусные болезни культурных растений
Зерновые культуры и кормовые травы, плодовые деревья и ягодные кустарники, картофель и табак, укроп и редька, хмель и виноград, хризантема и тюльпан, сирень и роза, огурцы и помидоры, в теплицах и в открытом грунте, в Бразилии и в Соединенных Штатах, в Московской области и на Дальнем Востоке – едва ли найдется хотя бы один вид культурного растения, на котором не обнаружено вирусных заболеваний.
В природе существуют сотни вирусов, заражающих культурные растения. Они не опасны для человека, но наносят большой ущерб сельскому хозяйству. Особенно сильно заражены вирусами те сельскохозяйственные культуры, которые размножаются вегетативным путем (клубнями, черенками, луковицами). Если не бороться с вирусами, то состояние растений с годами непрерывно ухудшается и происходит то, что называется "вырожденим" сорта.
Потери урожая, вызываемые вирусными заболеваниями, конечно, зависят от культуры и от вируса, от климатических условий и от агротехники – все так, но в любом случае эти потери вполне ощутимы.
Из–за чего они возникают? Чаще всего вирусное заболевание приводит к снижению урожайности. Это понятно – растение, у которого паразитирующий в нем вирус отнимает часть ресурсов, неизбежно будет уступать по продуктивности здоровому растению.
Помимо такого непосредственного ущерба, вирусные заболевания приводят к ухудшению качества и товарного вида растения или вызревших на нем плодов. Например, у томатов, пораженных вирусом огуречной мозаики и вирусом мозаики томатов, развивается внутреннее побурение плодов и отмирание мякоти, снижается количество витамина С. Количество сахара в сахарной свекле, зараженной вирусом желтухи свеклы, снижается еженедельно на несколько процентов, и даже оставшийся в корнеплодах сахар удается добыть с большим трудом. Вряд ли найдут покупателя уродливые цветки хризантемы, зараженной вирусом аспермии томатов. Из–за гнилей наполовину возрастают потери при хранении лука и чеснока, зараженных вирусом желтой карликовости лука.
