Я познаю мир. Вирусы и болезни

Чирков С. Н.

Это свойство дрожжей–убийц люди используют в пивоварении. Когда варят пиво, нужно, чтобы размножалась только та культура дрожжей, которую добавляет пивовар, а дрожжи, что случайно оказались в сырье, размножаться не должны. Дрожжи, выделяющие токсин, помогают справиться с этой задачей.

А можно как–нибудь избавиться от вирусов?

Коль скоро стало очевидным, что вирусные болезни наносят ощутимый ущерб растениеводству, возник естественный вопрос: нельзя ли как–то вылечить заболевшие растения? Если само растение неспособно избавиться от угнетающих его вирусов, так нельзя ли ему в этом помочь?

Выяснилось, что можно, и существует два основных приема, позволяющих добиться этой целй,.

Приемов–то, конечно,

больше. Есть, например, такие способы, как негативный и позитивный отбор. В первом случае выбраковывают явно зараженные растения, оставляя на развод только внешне здоровые. Во втором отбирают только здоровые и их используют для размножения. Приемы хорошие, да вот беда – вирусное заболевание часто протекает настолько скрытно, что невооруженным глазом его не углядишь. Кроме того, многие ценные сорта заражены настолько, что любой отбор становится бессмысленным.

Но выход есть. Давно замечено, что вирус распределяется по зараженному растению неравномерно, и, что важно, не проникает в самую верхушку побега, которая называется точкой роста, или верхушечной (апикальной) меристемой. Кусочек побега, свободный от вируса, обычно очень мал, меньше миллиметра, но, тем не менее, его можно разглядеть и вырезать. Эту операцию производят под бинокулярной лупой в стерильных условиях, как и положено при операции. Можно, конечно, отсечь кусочек покрупнее, но тогда значительно возрастает риск захвата клеток, содержащих вирус, и вся работа пойдет насмарку. Нетрудно отрезать и совсем маленький кусочек, который почти наверняка окажется безвирусным, но очень маленькие меристемы плохо приживаются, так что всегда приходится искать какую–то золотую середину.

1 – безвирусное растение, выращиваемое в пробирке; 2 – верхушечная почка. Линия показывает место разреза

Отрезанный кусочек побега помещают в стеклянную пробирку на поверхность стерильной питательной среды, состоящей из сахаров, солей и гормонов роста. Из него довольно быстро, скажем, за месяц, вырастет полноценное растение с корнями и листьями. Его можно пересадить в почву, где оно будет нормально развиваться. Часто проводят дополнительную операцию. Выросшее пробирочное растение черенкуют, то есть разрезают стебель,на несколько частей, прихватывая пазушную почку. Так из одной меристемы, если она благополучно прижилась, можно получить несколько тысяч растений. Например, от одного исходного растения винограда за год можно получить до 160 тысяч оздоровленных растений. Поскольку вырастили его из куска побега, а не из семян, растение сохранит все сортовые свойства, а вируса в нем не будет.

Второй способ еще проще. Издавна человек выгоняет всяческую хворь, попарившись в баньке. Оказалось, что нечто подобное можно придумать и для оздоровления растений. Вначале использовали водолечение, при котором целые растения или их отдельные части в виде черенков, отводков или усов погружали в воду, нагретую до температуры 35–60 градусов. Время погружения составляет от нескольких минут до нескольких суток и зависит от термостойкости культуры и вируса. Впервые такую процедуру проделали в Японии еще в 1899 году на корневых отпрысках сахарного тростника. Впоследствие таким путем были возрождены ценные сорта малины, земляники, винограда и многих других культур.

Сейчас чаще используют воздушную термообработку, при которой активно растущее растение помещают на несколько недель в камеру с температурой воздуха от 35 до 40 градусов с постоянным освещением. Горячий воздух меньше повреждает растения, чем горячая вода. Без освещения никак нельзя, если растение находится в состоянии активного роста. Сферические вирусы разрушаются быстро, но вирусы с палочковидными и нитевидными частицами переносят эту процедуру без серьезных потерь. Однако, скорость их распространения по растению все же замедляется, отставая от прироста побега. Поэтому обычно сразу по окончании прогревания у обработанных растений срезают верхушки побегов, которые оздорав лившотся в первую очередь, и прививают их на безвирусные подвои или просто укореняют. Особенно хорошие результаты термотерапия дает на плодовых культурах. Но растения по–разному переносят "сауну". Например, для оздоровление хрена от вируса черной кольцевой пятнистости капусты обработку подогретым до 37–40 градусов воздухом проводят в термокамерах с постоянным освещением в течение от 60 до 100 дней. При этом выживает

только половина растений, и только часть из них освобождается от вирусов. Зато тополю прогревание нравится. Во всяком случае, обработка тополя для удаления вируса мозаики при переменных температурах – 40 градусов днем и 20 градусов ночью – вызывает просто безудержный рост побегов.

В странах с очень жарким климатом растения могут освобождаться от вирусов естественным путем. В Индии собранные клубни картофеля хранят полгода при температуре до 36 градусов, и вирус скручивания листьев разрушается от индийской жары сам собой, в то время как в клубнях, хранящихся по всем правилам в охлаждаемых хранилищах, вирус выживает. Еще хуже переносит жару вирус некротической кольцевой пятнистости косточковых. При температуре воздуха выше 25 градусов вирус перестает размножаться и накапливаться в зараженном растении, однако не исчезает совсем и при понижении температуры проявляется с новой силой. Это обстоятельство можно использовать. Из–за летней жары большая часть почек сливы, зараженной вирусом некротической кольцевой пятнистости, оказывается расположенной у основания побегов, а ближе к верхушке и периферии кроны число зараженных почек уменьшается. Таким образом, в августе часто оказывается возможным вычленять не крохотную меристему, а использовать – что, конечно же, совсем другое дело – полноценную почку, естественным образом оздоровленную от вируса.

Все эти методы оздоровления растений от вирусов широко применяются в современном растениеводстве. Сформировалась целая отрасль сельского хозяйства, называемая безвирусным растениеводством. Целью безвирусного растениеводства является производство оздоровленого от вирусов посевного и посадочного материала. Получение здорового посадочного материала, своевременная диагностика вирусных инфекций и защитные мероприятия против повторного заражения оздоровленных культур вирусами – вот три кита, на которых базируется эта отрасль. Абсолютно четко доказано, что комплексное применение этих мер позволяет заметно повысить урожайность сельскохозяйственных культур и качество сельскохозяйственной продукции.

Устойчивость к вирусным болезням

Ну хорошо, если трудно бороться с возбудителем (а это и впрямь нелегко), то нельзя ли сделать так, чтобы само растение препятствовало распространению вируса более активно? То есть наделить растение способностью к самозащите!

На этот вопрос любой мало–мальски знакомый с предметом человек сразу же ответит, что, конечно, сделать это можно; более того, так веками и делают люди, называемые селекционерами, что среди прочих полезных человеку признаков они ищут и отбирают также и признаки устойчивости к тому или иному заболеванию. Все это правильно, вот только традиционная селекция – дело очень небыстрое, нелегкое и неблагодарное, хотя результат, конечно же, неоспорим. Самое же главное заключается в том, что, выводя, к примеру, сорт яблони с крупными, медового вкуса плодами, просвечивающими на солнце так, что видны семечки – выстраивая годами сложнейшую комбинацию генов, обеспечивающих эту красоту – легко потерять гены устойчивости к тому или иному заболеванию.

Но в настоящее время появились новые возможности, которых не было у традиционной селекции. Методами генетической инженерии из растений, животных или микроорганизмов выделяют нужный ген и тем или иным способом внедряют его в хромосому растения, свойства которого предполагается изменить (модифицировать).

Таким образом генетически модифицированное (трансгенное) растение будет содержать среди своих "родных" генов чужеродный ген, проявление которого приведет к появлению нового признака у модифицированного растения. Предполагается при этом, что все другие полезные для человека признаки останутся в неизменном виде. Интенсивное развитие научных исследований в области биотехнологии и генетической инженерии уже привело к внедрению генетически модифицированных растений в практику земледелия. Площади под ними в мировом земледелии возросли с 1,7 миллионов гектаров в 1996 году до 52,6 миллионов к 2001 году, то есть в 30 раз. Львиная доля площадей, занятых под трансгенные растения, приходится на США и Аргентину; а из культур – на сою, кукурузу, хлопчатник и рапс. Главный признак, который подвергается генетической модификации, – это устойчивость к гербицидам. После обработки таких посевов гербицидами сорняки погибают, а культурные растения нет, потому что они устойчивы к гербицидам благодаря внедренному в них гену.