Сергей Чирков - Я познаю мир. Вирусы и болезни

При заражении вирусом огуречной мозаики на листьях огурца возникает хлоротическая пятнистость

Вирусная инфекция не просто изменяет внешний вид растения, а затрагивает все стороны его жизни, но, как и болезни человека, вирусные заболевания растений, конечно, отличаются по вредоносности.

Многие вирусы угнетают рост своих хозяев, в результате чего растения становятся карликовыми. Вирусная инфекция может уменьшить число цветков или полностью подавить цветение растений. Например, при заражении конских бобов вирусом скручивания листьев фасоли все цветки опадают, новые не распускаются, а в уже завязавшихся плодах формируются мелкие семена.

Один и тот же вирус часто вызывает изменения в нескольких органах растения. Например, вирус шарки (оспы) сливы – один из самых важных патогенов косточковых культур – вызывает образование хлоротичных колец и разводов на листьях сливы, вишни, абрикоса, мирабели, алычи, черешни, персика. Но главный вред состоит в том, что заболевание приводит к деформации плодов с образованием на них характерных оспин; кроме того, происходит преждевременное опадание незрелых плодов, а у некоторых сортов наблюдается отмирание древесины и гибель дерева.

Иногда вирусы вызывают гибель зараженных ими растений. Например, вирус мозаики райграсса может сгубить посевы этой многолетней кормовой культуры всего за один сезон. Смертельное действие на поражаемые ими кормовые травы оказывают вирус крапчатости ежи сборной и полосчатой мозаики пшеницы. Полное отмирание зараженных растений вызывает вирус увядания кормовых бобов. Вирус огуречной мозаики обычно вызывает увядание огурцов, выращиваемых в открытом грунте, но при похолодании зараженные растения попросту погибают. Вирус кольцевой пятнистости малины вызывает гибель некоторых сортов малины. Но такие примеры не слишком многочисленны: вирусы растений редко убивают своих хозяев.

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.