Вирусные и вироидные болезни картофеля

• Введение
• Глава 1. Общая характеристика вирусных болезней картофеля
• Глава 2. Вирусные болезни картофеля
• 2.1 Вирус скручивания листьев (PLRV)
• 2.2 Морщинистая и полосчатая мозаика (Вирус Y)
• 2.3 Крапчатая мозаика (крапчатость)
• 2.4 Картофельный вирус, А (PVA)
• 2.5 Мозаичное закручивание листьев картофеля
• Глава 3 Вироидные заболевания: вироид веретеновидности клубней (PSTV) (готика)
• Глава 4. Защитные мероприятия
• Заключение
• Список использованной литературы
• Введение
• Вирусы — это неклеточные формы жизни, способные проникать в живые клетки и размножаться только внутри этих клеток. Вирусы обладают собственным генетическим аппаратом, который кодирует синтез вирусных частиц из биохимических предшественников, находящихся в клетке-хозяине; при этом используются биологические и энергетические системы этой клетки. Таким образом, вирусы являются внутриклеточными паразитами на генетическом уровне. Биологический энциклопедический словарь М., 1986
• Вироиды являются мельчайшими из известных возбудителей инфекции на некоторых видах растений и состоят из одной молекулы нуклеиновой кислоты. Вироидная нуклеиновая кислота — это одноклеточная ковалентно связанная циркулярная молекула РНК с палочковидной вторичной структурой, характеризующаяся чередованием участков из двойной спирали и однонитевых петель. Салазар Л. Ф. Вироиды. // Вирусные, вирусоподобные растения и семеноводство картофеля. Дордрехт, Бостон. Лондон. 2005. — с. 53−59 Вирусные болезни — самые опасные болезни картофеля. Как и бактериальные, они не поддаются лечению. Симптомы вирусных заболеваний разнообразны. Обычно это скручивание листьев, их пожелтение (часто пятнами), мельчание и общее угнетение растения.
• Из вирусных картофеля заболеваний в нашей стране присутствует полосчатая мозаика, мокщинистая мозаика, крапчатая мозаика, скручивание листьев, готика. Также распространено заболевание, вызванное вироидами — веретеновидность Нередко на одном растении могут встречаться несколько вирусных заболеваний. Некоторые вирусы в силу сложившихся условий роста и развития могут находиться в скрытой или латентной форме, что затрудняет диагностику по внешним признакам. Пересыпкин В. Ф. Сельскохозяйственная фитопатология. — М., 1989. — 480с.

Глава 1. Общая характеристика вирусных болезней картофеля

К числу инфекционных болезней картофеля относится большая группа поражений, проявляющихся в виде разнообразных мозаик, деформаций, хлороза, угнетения роста, отмирания отдельных частей растений или участков тканей. Возбудители этих болезней — вирусы, вироиды и микоплазмы — субмикроскопические инфекционные агенты, широко распространенные в живой природе. Кроме инфекционности, их объединяют малые размеры частиц, делающие их недоступными для наблюдения в обычном световом микроскопе. Большая часть сведений о строении вирусов и микоплазм получена с помощью электронной микроскопии. Все известные Фитопатогенные вирусы и вироиды — облигатные паразиты, то есть они могут репродуцироваться только в живых клетках восприимчивых организмов. Некоторые фитопатогенные микоплазмы удается культивировать на питательных средах сложного состава с добавлением нормальных клеточных компонентов.

Вирусы, вироиды и микоплазмы существенно различаются между собой по биологии и характеру воздействия на картофельное растение. Вместе с тем они имеют и много общего: передачу инфекции последующим вегетативным репродукциям, перенос большинства возбудителей насекомыми. Поэтому при рассмотрении многих практических вопросов целесообразно объединять вирусные, вироидные и микоплазменные болезни в одну группу, по отношению к которой разрабатывается единая система борьбы. В дальнейшем изложении эта группа обозначается сокращенно «ВВМ болезни».

ВВМ болезни картофеля распространены во всех странах и районах, где возделывается эта культура, однако видовой состав их и степень пораженности посадок различны в зависимости от природных и хозяйственных условий, сорта, состояния семеноводства. Потери массы урожая от ВВМ болезней колеблются в очень широких пределах: от границы достоверных различий до полной или почти полной гибели товарного урожая. Кроме того, ухудшается и качество клубней: снижается содержание крахмала, белка, ухудшается их форма. В странах и районах с теплым климатом некоторые ВВМ болезни стоят на первом месте по вредоносности и уступают в этом отношении только фитофторозу во влажных районах. Накопление ВВМ инфекций в посадочном материале и проявление признаков болезней — важнейшая причина вырождения картофеля, прогрессирующего с увеличением числа вегетативных репродукций. Оно проявляется в ухудшении развития растений, в снижении массы урожая, ухудшении его качества. Характер и степень выраженности патологического процесса при тяжелых ВВМ болезнях зависит не только от вида и штамма возбудителя, но и от свойств сорта и комплекса окружающих условий. Следовательно, вырождение картофеля в свете современных знаний представляется как результат сложного взаимодействия всех трех групп факторов.

Борьба с ВВМ болезнями составляет одну из важнейших и наиболее сложных проблем в семеноводстве и селекции картофеля.

Свойства вирусов.

Фитопатогенные вирусы — возбудители болезней растений — отличаются от грибов и бактерий рядом биологических свойств:

Вирусы не имеют собственного замкнутого цикла обмена веществ, используя для своей репродукции компоненты клетки растения-хозяина и ее энергетический материал. Поэтому вирусы не могут репродуцироваться на мертвых питательных средах и не могут быть названы организмами в том смысле, в каком это слово применяется к живым объектам с полным циклом обмена. Вирусы проявляют свойство живого только в живой системе, то есть в клетке восприимчивого растения;

Вирусы не имеют клеточного строения — большинство из них состоит только из белка и нуклеиновой кислоты;

Вирусы не способны активно проникать в клетки растений через оболочки, тем более через кутикулу и покровные ткани, поэтому для заражения растения необходимо повреждение внешних покровов — механическое или организмом переносчиком (насекомыми, клещами, нематодами, почвенными грибами).

Инфекционный процесс и одновременно процесс репродукции вируса в зараженной клетке начинается с того, что из вирусной частицы освобождается специфическая вирусная нуклеиновая кислота, несущая генетическую информацию для синтеза новых вирусных частиц. С этого момента белковый синтез в клетке в большей или меньшей своей части перестраивается на продукцию вирусного белка, синтез нуклеиновых кислот — на сборку специфической нуклеиновой кислоты вируса. Для обоих процессов используются, те же «строительные материалы», что и для воспроизводства нормальных клеточных белков и нуклеиновых кислот, то есть аминокислоты, пептиды, нуклеотиды. Эти соединения изымаются из нормального кругооборота клетки практически безвозвратно, что приводит к быстрому ее истощению. В клетках растения, где происходит активный синтез вируса, можно обнаружить свободную вирусную нуклеиновую кислоту, свободный вирусный белок и целые вирусные частицы, содержащие оба компонента. Продукты вирусного синтеза могут накапливаться в зараженной клетке в большом количестве, образуя плотные скопления вирусных частиц или вирусного белка аморфной или паракристаллической структуры.

Репродукция вируса в клетке сопровождается не только ее истощением. Резкое нарушение нормального баланса между биохимическими процессами приводит к накоплению вредных продуктов, в еще большей степени расстраивающих метаболизм. В ответ на вирусную инфекцию в клетке образуются аномальные белки, изменяется нормальное соотношение между активностью различных групп ферментов. Результатом многочисленных нарушений нормальной жизнедеятельности растительных тканей при вирусных инфекциях является резкое снижение эффективности фотосинтеза, угнетение ростовых процессов, усиление дыхания, транспирации, в итоге — снижение урожая и ухудшение его качества.

Классификация вирусов.

Существует несколько систем классификации фитопатогенных вирусов;

По морфологии частиц: палочковидные и нитевидные (тубулярные), полиэдрические (изометрические), бацилловидные;

По преобладающему пути передачи инфекции: векторные, контактные, контактно-векторные;

По серологическим свойствам и серологическому родству;

По поражаемым и восприимчивым растениям.

С практической точки зрения наиболее важна классификация вирусов по преобладающим путям переноса в культуре, хотя она далеко не всегда соответствует классификации по другим признакам, в частности по морфологии частиц. Например, в группу вирусов, переносимых почвенными нематодами, входят вирусы с палочковидными и изометрическими частицами. Тлями переносятся многие вирусы, поражающие картофель, относящиеся к различным группам по морфологии частиц и другим свойствам.

По преобладающему пути переноса вирусы, поражающие картофель, можно разделить на следующие группы.

1. Облигатно энтомофильные вирусы — сюда относятся вирус скручивания листьев (ВСЛ) и вирус желтой карликовости (ВЖК). Механический перенос вирусов в естественных условиях отсутствует, и распространение их зависит от тлей (ВСЛ) и цикад (ВЖК).

2. Контактно-векторные вирусы —в эту большую группу входят вирусы, которые могут переноситься как различными переносчиками (насекомыми, нематодами, почвенными грибами), так и контактным путем (механическим). Именно таковы вирусы Y, А, М, F, R, вирус метельчатости верхушки (ВМВК), вирус мозаики люцерны (ВМЛ).

3. Контактные вирусы — переносятся преимущественно механическим путем. Сюда относятся вирусы X, ВТМ. Они могут переноситься также некоторыми насекомыми, однако этот путь распространения инфекции имеет меньшее практическое значение.

Все векторные, то есть способные переноситься живыми организмами, вирусы делятся на две группы по механизму переноса: персистентные — способные длительное время сохраняться, иногда и размножаться в переносчике, и неперсистентные — быстро теряющие инфекционность в переносчике или на его поверхности.

Конечный результат репродукции вируса — вирусная частица (вирион) — представляет собой его покоящуюся стадию. Образовавшаяся частица, как правило, не принимает участия в дальнейшем процессе развития инфекции и может дать начало новому заражению, только попав в клетку незараженного (этим же вирусом) восприимчивого растения.

Строение вириона — один из важнейших признаков для классификации и диагностики вирусов. У вирусов, поражающих картофель, — три типа строения вирусных частиц:

Вирионы со спиральной симметрией (тубулярные), то есть палочковидные и нитевидные, — на спирали нуклеиновой кислоты плотно сидят белковые субъединицы, образуя трубку с внутренней полостью. Важное диагностическое значение имеют длина и диаметр частиц, однако в каждом вирусном препарате встречаются вирионы различной длины, поэтому определяется модальная длина, то есть наиболее часто встречающийся размер частиц. Некоторые, так называемые двухкомпонентные вирусы, имеют две модальные длины. Диапазон длины вирусных частиц тубулярных вирусов картофеля — от 70—80 нм до 1000 нм. К этой группе относятся: вирусы X, S, М, Y, A, F, R, метельчатости верхушки (ВМВК);

Вирионы изометрического строения (в форме многогранника) — вирусные частицы имеют форму икосаэдра (двадцатигранника). Внутри белковой оболочки расположена свернутая в клубок спираль нуклеиновой кислоты. К этой группе относится вирус скручивания листьев картофеля (диаметр вирусной частицы около 30 нм);

Вирионы бацилловидного строения — вирусные частицы имеют вид коротких палочек с закругленными концами. В эту группу входят два вируса, встречающиеся на картофеле: вирус мозаики люцерны (ВМЛ) и вирус желтой карликовости картофеля (ВЖКК). Первый из них имеет частицы трех размеров — от 40 до 60 нм, диаметр их около 18 нм. Частицы ВЖКК намного крупнее — 380×75 нм.

Недавно на картофеле был обнаружен еще один бацилловидный вирус, получивший название вируса курчавой карликовости. Вирионы размером 80×20 нм и 40×20 нм.

Свойства белкового компонента вирусных частиц важны при изучении родства между вирусами и для серологической диагностики. Антигенная активность белкового компонента обнаружена у многих мозаичных вирусов (X, S, М, Y, A, F, R, ВМВК). К этим вирусам получены диагностические сыворотки, некоторые из них используются в практической работе по отбору и проверке здорового материала картофеля. Антигенную активность имеет также белок вируса скручивания листьев картофеля (ВСЛК), однако накопление, выделение и очистка этого вируса связаны с большими техническими и методическими трудностями.

Перекрестные реакции, то есть реакции одного вируса с сывороткой, приготовленной к другому вирусу, и наоборот, указывают на систематическое родство между ними, а титр таких реакций дает представление о степени этого родства. Серологическим методом обнаружено родство, в частности, между вирусами М и S, X и F, ВТМ и ВМВК.

Паразитическая специализация вируса, то есть круг поражаемых растений, имеет большое значение в борьбе с ним и профилактике его распространения. Вирусы, поражающие картофель, характеризуются различной широтой специализации: от нескольких видов семейства Пасленовые (вирус скручивания листьев) до сотен разнообразных ботанических семейств (вирус R). Иногда даже родственные вирусы существенно различаются между собой по кругу поражаемых растений.

Взаимоотношение вирусов и картофельного растения.

Началом взаимоотношений вируса и растения является проникновение (пассивное) вирусных частиц в живую клетку и адсорбция их на клеточных рецепторах, то есть активных точках протоплазмы, где может происходить репликация нуклеиновых кислот и синтез белков. В самом начале инфекционного процесса происходит сбрасывание белковой оболочки частиц, затем начинается репликация специфической вирусной нуклеиновой кислоты, при этом белковый компонент вируса не синтезируется. Эта фаза развития вируса, называемая эклипс-периодом, длится у разных вирусов от нескольких часов до нескольких суток. В это время вирус не обнаруживается серологическим методом. После эклипспериода наступает фаза активного синтеза вирусного белка и сборки целых частиц. Концентрация вируса в тканях растения резко возрастает. С этого момента начинается проявление реакции растения на репродукцию вируса: изменение активности ферментов и интенсивности некоторых физиологических процессов, накопление ингибиторов вирусов, иногда образование некротической зоны вокруг точки инфекции. Интенсивность этих реакций зависит от вида и сорта картофеля, вида и штамма вируса, возраста и состояния растений.

Характер и степень поражения растения при вирусной инфекции определяется, с одной стороны, истощением зараженных клеток в результате изъятия метаболитов и энергетического материала на репродукцию вируса, с другой — ответными реакциями растения на инфекцию. Сильное поражение растения далеко не всегда связано с высокой концентрацией вируса в нем. Отмирание зараженных тканей может происходить и при слабой репродукции вируса, но сильной, так называемой сверхчувствительной реакции растений.

Глава 2. Вирусные болезни картофеля

2.1 Вирус скручивания листьев (PLRV)

Возбудитель — вирус скручивания листьев картофеля (L-вирус), относиться к таксономической группе Luteovirus. Английское название Potato leaf roll virus.

Вирус не передается инокуляцией сока. Переносчики — тли, среди них наиболее эффективный Myzuz persicae. Вирус относиться к числу персистентных и пропагативных. После приобретения инфекции тля остается вирофорной в течение всей своей жизни. Инфекция сохраняется в клубнях, которые являются источником ее распространения.

На заболевших растениях листья разных ярусов становятся хрупкими, скручиваются вверх вдоль средней жилки. Клубни мелкие, могут иметь внутренние некрозы. При прорастании образуют тонкие, нитевидные ростки (рис 1). Власов Ю. В. Вирусные и микоплазменные болезни растений. — М., 1992. — 207с

А — поражение листьев Б-поражение клубней

Рис. 1. Растение, пораженное вирусом скручивания листьв (kartofel. org)

2.2 Морщинистая и полосчатая мозаика (Вирус Y)

Возбудитель — Y-вирус картофеля, Potato virus Y. Вирионы нитевидные. Вирус распространяется тлями. По характеру взаимоотношений с тлями вирус относиться к неперсистентными. Вирус сохраняется в клубнях картофеля. Внешние признаки заболевания зависят сорта, условий выращиавания картофеля, штамма вируса. На некоторых сортах развивается резкий некроз вдоль жилок, нередко листья полностью отмирают, оставаясь на стебле на высохших черешках. Некротические явления могут сопровождаться мозаикой и морщинистостью листьев (рис 2)

Рис 2 Поражение растения морщинистой мозаикой (kartofel. org) Власов Ю. В. Вирусные и микоплазменные болезни растений. — М., 1992. — 207с

2.3 Крапчатая мозаика (крапчатость)

Распространен повсеместно. Возбудитель — Х-вирус картофеля, Potato virus X.

Вирус легко передается от растения к растению контактным путем. Помимо картофеля, вирус поражает другие культуры из семейства пасленовых — томат, перец, дурман, табак. На некоторых сортах болезнь проявляется в виде слабой крапчатости (мозаичности) листьев, урожай снижается в среднем на 10% (рис 3)

Рис 3 вирус крапчатости картофеля (kartofel. org)

Рис. 4 Картофельный вирус, А (kartofel. org)

2.4 Картофельный вирус, А (PVA)

Часто обнаруживаемый в картофеле вирус. Вызывает мельчание клубней, небольшое снижение урожая. Часто встречается в растении совместно с вирусом PVX, при этом потери урожая значительно увеличиваются. Внешнее проявление заражения PVA — мягкая мозаика, с осветлением или пожелтением участков листовой пластинки. При сухой и жаркой погоде симптомы обычно не проявляются. Переносится PVA преимущественно тлями (рис 4).

2.5 Мозаичное закручивание листьев картофеля

Возбудитель — М-вирус, Potato virus M. Относиться к группе латентного вируса гвоздики Carlavirus. Вирус неперсистентный, распространяется тлями. Сохраняется в клубнях. Передача также осуществляется семенами картофеля. Вызывает закручивание верхних молодых листьев. Власов Ю. В. Вирусные и микоплазменные болезни растений. — М., 1992. — 207с

Глава 3. Вироидные заболевания: вироид веретеновидности клубней (PSTV) (готика)

Проявляется заметной вытянутостью растений. Листья мелкие, со слабо скрученными дольками вдоль средней жилки, имеют темно-зеленую или фиолетовую окраску, морщинистые, от стебля отходят под более острым углом, чем у здоровых растений. Клубни у больных растений в большинстве случаев веретеновидные, многоглазковые, с неправильными очертаниями. В засушливых условиях у некоторых сортов клубни покрываются крупными некротическими пятнами. Власов Ю. В. Вирусные и микоплазменные болезни растений. — М., 1992. — 207с

А) клубни Б) посадки

Рис 5 Пораженное растение картофеля (kartofel. org)

вирусный болезнь картофель клубень

Глава 4. Защитные мероприятия

Учёные считают, что именно благодаря вирусным болезням и происходит вырождение сортового картофеля. Поэтому в мировом картофелеводстве необходимо постоянно оздоравливать сорта, освобождая их от вирусов различными методами, чаще всего методом клонового отбора. Затем оздоровленный материал быстро размножают, получая семенной картофель на безвирусной основе. Его можно выращивать многие годы, соблюдая основные правила семеноводства культуры. Поэтому периодическое приобретение таких клубней для последующего размножения является одним из способов борьбы с вирусными болезнями

В защите против вирусных и вироидных заболеваний очень важны профилактические мероприятия, к которым относятся:

1. Использование здоровых семян

2. посев в незараженную почву

3. удаление больных растений (противовирусная прочистка)

4. пространственная изоляция новых посадок от старых, зараженных

5. борьба с переносчиками вирусов

6. борьба с сорняками

7. использование устойчивых сортов. Власов Ю. В. Вирусные и микоплазменные болезни растений. — М., 1992. — 207с

Заключение

Работа посвящена описанию наиболее распространенных вирусных и вироидных заболеваниях картофеля.

Эти заболевания причиняют большой вред картофелю при его возделывании.

С ними тяжело бороться.

В нашей стране, кроме профилактических мероприятий, с этими заболеваниями борются с помощью системы семеноводства картофеля в которой в качестве исходного материала используют оздоровленные меристемные растения. Она доказала свою эффективность. Накопленный фактический материал говорит о том, методы оздоровления соответствуют поставленной задаче. Но предполагается, что при этом вирусы в исходном материале не искореняются, а существенно, но обратимо подавляется их проявление в «безвирусном» материале. Методы стимуляции развития инфекции позволяют обнаружить присутствие вирусов в оздоровленном материале. Крашенникова Л. В. Осторожно вироид // Картофель и овощи — № 2 — 1993 — с. 12−14

1. Биологический энциклопедический словарь М., 1986

2. Власов Ю. В. Вирусные и микоплазменные болезни растений. — М., 1992. — 207с

3. Крашенникова Л. В. Осторожно вироид // Картофель и овощи — № 2 — 1993 — с. 12−14

4. Пересыпкин В. Ф. Сельскохозяйственная фитопатология

5. Салазар Л. Ф. Вироиды. // Вирусные, вирусоподобные растения и семеноводство картофеля. Дордрехт, Бостон. Лондон. 2005. — с. 53−59