Физиологи на страже урожая

В настоящее время значительная часть урожая сельскохозяйственных растений — около 30 процентов — гибнет от вредителей и болезней. Усилия специалистов в области защиты растений пока не дают желаемых результатов.

В связи с этим необходимо искать принципиально новые подходы к решению чрезвычайно актуальной проблемы защиты растений. И здесь на помощь пришли физиологи. Разработанный ими метод культуры изолированных тканей и органов растений позволяет получать в большом количестве оздоровленный (без- вирусный) посадочный материал. В отличие от широко применяемого в защите растений химического метода, вызывающего загрязнение природной среды и продуктов питания вредными веществами, оздоровление растений с помощью метода культуры тканей и органов совершенно безвредно.
Вирусы вызывают около 300 различных болезней сельскохозяйственных культур. По сравнению с фитопатогенными грибами и бактериями это не так уж и много: количество грибов и бактерий, наносящих вред растениеводству, приблизительно в сто раз больше. Однако вредоносность вирусных болезней в ряде случаев не только не уступает вызванным грибами или бактериями, но и превосходит их. У пораженных вирусами растений появляется неравномерная мозаичная окраска надземных органов, изменяется форма листовой пластинки и некоторых других органов. Поражение листьев, цветков, побегов ведет к недоразвитию, а то и к гибели ценных растений, что существенно снижает их урожай и качество. Особенно большой вред вирусы наносят культурным растениям из семейства пасленовых. При изучении мозаичной болезни табака, собственно, и была открыта эта группа микроорганизмов.
В 1892 году русский ученый Д. И. Ивановский опубликовал результаты опытов по исследованию пораженных мозаикой растений табака. Он установил, что сок всех мозаичных растений, введенный в здоровые экземпляры, через 15 дней вызывает развитие болезни. Уточняя результаты своих опытов, Д. И. Ивановский профильтровал сок больных растений через бактериальный фильтр Шамберле- на и выяснил, что заразное начало проходит через фильтр. Этот факт навел ученого на мысль, что он имеет дело с особым возбудителем болезни, размеры которого меньше известных к тому времени бактерий. Попытки выделить микроорганизм на искусственных и естественных питательных средах не увенчались успехом. Д. И. Ивановский открыл принципиально новое явление, суть которого в том, что возможен перенос заразного начала от больного растения к здоровому путем введения его сока, профильтрованного через бактериальный фильтр Шамбер- лена. Появление его работы можно считать началом рождения новой науки — вирусологии.
Д. И. Ивановский занялся изучением мозаичной болезни табака в связи с тем, что на Украине и в Бессарабии это заболевание во второй половине XIX века стало настоящим бедствием для табаководов. Листья больных растений покрывались причудливым узором и становились непригодными для переработки. На основании проведенных исследований Д И. Ивановский совершенно правильно рекомендовал владельцам табачных плантаций уничтожать больные растения, сжигать их, чтобы устранить заразное начало. В случае сильного заражения растений он предлагал плодосмен и возможно более быструю замену земли в питомниках, где выращивалась рассада табака.
Другие представители семейства пасленовых также в сильной степени поражаются вирусами. У картофеля, на пример, наблюдается целый «букет» вирусных болезней: морщинистая мозаика, полосчатая мозаика, скручивание листьев, столбурное увядание, крапчатость, карликовость, аукуба. Больные растения дают низкий урожай, клубни у них мелкие. В южных районах нашей страны вирусные заболевания картофеля приводят к вырождению этой культуры. Обследование об ширной коллекции картофеля Всесоюзного института растениеводства показало, что растения многих сортов являются носителями вирусной инфекции.
У томатов вирусы вызывают столбур (одревеснение) пло дов. При этом растения выглядят угнетенными, листья у них мелкие с желтоватым оттенком, цветки деформированные. Мякоть плодов становится деревянистой, невкусной, окраска ее беловатая. На инфицированных плантациях урожай томатов снижается на 70 процентов.
Наиболее вредоносные болезни лука — желтая карликовость и мозаика. В случае карликовости наблюдается угнетение роста растений, задержка и ослабление цветения, пожелтение листьев, возникновение на них бледно- желтых параллельных полос. Соцветия у пораженных растений рыхлые, цветки стерильные или дающие очень небольшое количество семян.
У черной смородины вирусы вызывают заболевание, известное под названием махровости. При этом цветки и листья деформируются, нормальное развитие растений нарушается Пораженные экземпляры обычно выделяются сильным ростом и ненормальной кустистостью. Плодоношение прекращается или существенно понижается. Заболевание чрезвычайно вредоносно.
Огромный ущерб вирусы наносят плантациям земляники, а также яблоневым, персиковым и сливовым садам. В особо тяжелых случаях инфицированные вирусами ценные растения навсегда утрачивают свои выдающиеся качества.
Просматривая перечень культур, поражаемых вируса

ми, можно отметить, что сильный ущерб они наносят тем растениям, которые размножаются с помощью вегетативных органов: клубней (картофель), луковиц (лук), черенков (смородина), усов (земляника). И это не случайно. Ведь вегетативные органы нередко являются резервуарами вирусных инфекций, которые вместе с посадочным материалом (у яблонь — при прививках) передаются от поколения к поколению.
Борьба с этими болезнями осложняется тем, что вирусы — строгие паразиты растительных, животных и микробных клеток. Уничтожение их сопровождается гибелью и клеток-носителей. Для борьбы с вирусными инфекциями растений ученые разработали целую систему мероприятий. Поскольку вылечить растения, пораженные вирусами, практически невозможно, эти меры носят главным образом профилактический характер. Они призваны воспрепятствовать возникновению болезни и ее распространению.

Среди них — выращивание устойчивых к вирусной инфекции сортов. Следует, однако, иметь в виду, что в устойчивых растениях вирус, хотя и не заявляет о себе появлением характерных симптомов болезни, но продолжает длительное время существовать в скрытом состоянии. Выращивание устойчивых растений по соседству с неустойчивыми формами чревато нежелательными последствиями — насекомые могут перенести вирусы на них. При этом болезнь вновь может заявить о себе.
Среди других мероприятий, ограничивающих распространение вирусной инфекции, следует отметить использование посадочного материала, полученного исключительно от здоровых растений, выявление с помощью особых приемов скрытой инфекции, термическую или химическую (перманганатом калия) обработку семян, особые агротехнические приемы, уничтожение сорных растений, в которых также может находиться вирусная инфекция.
Прекрасные перспективы оздоровления посадочного материала открывает метод культуры изолированных тканей и органов. Еще в 1934 году основоположник этого метода Ф. Уайт указал, что вирусы отсутствуют в кончиках корней растений, зараженных вирусом табачной мозаики. Подобные результаты были получены в 1949 году другими исследователями — П. Лимассе и П. Корнюа. Основываясь на этих фактах, французские ученые Морель и Мартин предложили метод получения оздоровленных (безвирусных) растений из культивируемых на питательной среде образовательных тканей (меристем!. Используя меристемы верхушек побегов, они вырастили целые растения, свободные от вирусной инфекции. Исследования француз ских ученых явились основополагающими в проведении многочисленных работ, направленных на получение без- вирусного посадочного материала.
Почему для освобождения растений от вирусов используют меристематические тка ни? Дело в том, что клетки меристем активно делятся, а в интенсивно делящихся клетках вирусы отсутствуют. Если в кусочке меристемы, перенесенном на стерильную пита тельную среду, нет вирусов, то, очевидно, и в возникших затем растениях их также не будет.
Обычно для эффективного освобождения от вирусов используют кусочки меристем размером от 0,1—0,2 милли метра. Однако чем меньше меристема, тем труднее она приживается на питательной среде и превращается затем в целое растение. Перед взятием кусочка концы побегов стерилизуют в растворе гипох лорита кальция, чтобы унич тожить микроорганизмы. Освобождению от вирусов способствует термическая обработка. Установлено, что при температуре порядка 30— 40 °С происходит снижение концентрации вирусов, особенно в растущих частях растений. Этот прием, позволяет брать для оздоровления более крупные кусочки меристем, которые значительно легче приживаются на питательной среде.
После термической обработки изолированный кусочек ткани переносится на поверхность агаровой питательной среды. Предварительно три- четыре миллилитра горячей питательной среды наливают в пробирки, которые сразу же закрывают ватными пробками и охлаждают. Затем пробирки с меристемами переносят в светлое помещение с температурой 25 °С. Через 20—30 дней в отдельных пробирках меристемы дают побеги. Побег длиной три- четыре сантиметра режут на сегменты, имеющие листочек и пазушную почку. Для укоренения их высаживают в питательную среду того же состава. Затем растения переносят в почву.
Метод культуры тканей как средство радикального избавления от вирусов широко применяется в мировой практике картофелеводства. Ведь именно картофель, размножаемый традиционно вегетативно, в значительной степени оказался зараженным вирусами. Распространяясь по всему растению, они попадают в клубни и стебли и из года в год заражают потомство, снижая выход продукции, ухудшая ее качество. Из-за поражения вирусами многие ценные сорта картофеля снимаются с производства. Для восстановления сорта приходится отыскивать единичные экземпляры, свободные от вирусной инфекции. Часто ценные сорта бывают полностью поражены вирусами. В этом случае только метод культуры меристем позволяет восстановить сорт.
В нашей стране внедрению этого метода уделяется большое внимание. В 1972 году во Всесоюзном научно-исследовательском институте растениеводства им. Н. И. Вавилова начата работа по освобождению коллекционных образцов картофеля от вирусов путем культивирования меристем. К 1975 году было оздоровлено 20 сортов картофеля. Аналогичные работы проводятся во Франции, Швеции, Японии, Чехословакии, Болгарии, Италии, Дании, Нидерландах, Канаде и в других странах.
Разработанный физиологами растений метод оздоровления посадочного материала применяется не только в картофелеводстве, но и при возделывании земляники, малины плодовых культур.
Особо следует сказать об оздоровлении декоративных растений. В городе Огре (Латвийская ССР) создана лаборатория меристемных культур, деятельность которой направлена на создание безвирусного посадочного материала декоративных растений. Дело в том, что некоторые из них сильно страдают от вирусных заболеваний. Заражение вирусной инфекцией отрицательно сказывается на их урожайности, форме и красоте бутонов, прочности стебля, длительности сохранения срезанных цветов.
В ряде стран оздоровленный посадочный материал картофеля, земляники, орхидей, гвоздик и других растений стал предметом экспорта. В Венгерской Республике с 1980 года действует специальное агропромышленное объединение, получающее методами клонального микроразмножения безвирусную рассаду овощных, плодовых и ягодных культур. В 1983 году им выращено пять миллионов штук стерильной рассады. Применение ее позволит Венгрии иметь сорта винограда, которые в течение 20 лет не будут подвержены вирусным заболеваниям, удвоить урожай картофеля, в 20 раз повысить продуктивность ежевики и т. д.
Культура меристем — эффективный и самостоятельный метод оздоровления, который во многих случаях является единственно возможным способом избавления от вирусов. Он годится для оздоровления всех культур от любых вирусов.

<< | >>

↑

Источник: Артамонов В. И.. Занимательная физиология растений. 1991

Еще по теме Физиологи на страже урожая:

- Биология индивидуального развития - Для внеклассного чтения - История биологии - Книги по биологии - Научно-популярная биология - Теория эволюции - Физиология животных -

- Биология - Ветеринария - Взаимоотношения животных - Все животные - Геология - Зоопсихология - Коровы - Кошки - Лечение животных - Лошади - Насекомые - Науки о Земле - Опасные растения и животные - Растительный мир - Редкие животные - Сельское хозяйство - Собаки - Экология -