Скрытая угроза: фитоплазмы - особо опасные возбудители болезней растений

 

 Image - https://www.frontiersin.org

Электронная фотография фитоплазмы (Candidatus Phytoplasma asteris), поражающей флоэму растений. Показан срез ткани флоэмы инфицированного растения; некоторые из растительных клеток содержат патоген.

 

Фитоплазмы - специфическая группа организмов, занимающая промежуточное положение между бактериями и вирусами.

С момента открытия в 1967 году фитоплазм, как «микоплазмы живых организмов»,  они  быстро утвердились  в  качестве  уникальной  группы фитопатогенов. 

Первоначально предполагалось, что заболевания растений, такие как «желтухи», связаны с вирусами,  но,  как  стало  известно  позднее,  многие  из  них  вызваны фитоплазмами. 

На основании изучения морфологии и ультраструктуры микоплазмоподобные организмы выделили в отдельную группу фитопатогенов. Впоследствии изучение данных микроорганизмов показало, что они вызывают множество болезней с широким спектром симптомов.

По основным генетическим признакам (базовый состав ДНК, размер генома, последовательности генов РНК и белков, свойства мембран) фитоплазмы были вынесены в отдельную группу микроорганизмов «phytoplasmas», а в 2000-х годах их выделили в таксономическую группу «Candidatus Phytoplasma» класса Mycoplasma.  

Многие виды этих патогенов относятся к карантинным, например, возбудитель пожелтения винограда.

Симптомы золотистого пожелтения винограда (Франция).

Фитоплазмы  являются  возбудителями  более трёхсот  различных  заболеваний  среди  разных  видов  растений,  включая  лесные  породы  деревьев,  декоративные  растения,  злаковые,  овощные, плодовые  и  ягодные  культуры.

 

Симптомы заболеваний известны достаточно давно. Это и карликовость, и деформация плодов, «ведьмины мётлы» и усыхание побегов, изменение окраски цветков и многие другие. 

Некоторые инфицированные растения могут оставаться носителями заболевания, хотя его симптомы могут вовсе не проявляться. 

Эти возбудители болезней растений наносят сельскому хозяйству значительный экономический ущерб. 

Например, фитоплазма, вызывающая на юге Европы почернение коры винограда (Candidatus Phytoplasma solani), приводит к потерям урожая до 25-30%, а при заражённости в 70% виноградники полностью выкорчёвывают.

Фитоплазма, вызывающая пролиферацию яблони (Candidatus Phytoplasma mali), поражает почти все сорта данной культуры, приводя к уменьшению размера плодов до 50%, в этом случае потери урожая составляют от 60% и более. 

 

Деформация плодов яблони, заражённой фитоплазмой пролиферации. 

 

Фитоплазмы - внутриклеточные паразиты, поэтому с ними особенно трудно бороться, а оздоровить заражённые растения по этой же причине совершенно невозможно. 

Если не проводить защитные мероприятия против золотистого пожелтения винограда (Candidatus Phytoplasma vitis), то за несколько лет оно поражает 80-100% растений в пределах одного насаждения. 

Предотвратить распространение болезней возможно только на посадочном материале - термическими обработками и воздействием на него специальными антибиотиками.

В отличие от бактерий и микоплазм фитоплазмы не культивируются на искусственных бесклеточных питательных средах, поэтому их нельзя исследовать традиционными методами. Точно диагностировать фитоплазмы стало возможно только с развитием молекулярно-генетических методов, когда исследователи выявляют из растений фрагменты патогенной ДНК. 

Определить возбудителя ещё труднее из-за его невысокого содержания в тканях и сезонного перемещения из одних частей растения в другие, например, осенью фитоплазма золотистого пожелтения винограда концентрируется в корнях.

Если не учитывать эти особенности, патоген вполне вероятно не обнаружить вовремя, а значит, что он может распространиться на незаражённых территориях.

Сегодня заражённость сельскохозяйственных культур фитоплазмами на территории России, за исключением карантинных видов, слабо изучена.

Специалисты научно-экспериментального отдела Федерального государственного бюджетного учреждения «Всероссийский центр карантина растений» (ФГБУ «ВНИИКР») занимаются разработкой диагностики фитоплазм на основе секвенирования и методов полимеразной цепной реакции (ПЦР). 

В первую очередь, апробированы методы идентифкации двух особо опасных патогенов растений - возбудителей золотистого пожелтения винограда и пролиферации яблони.

Кроме того, на территории России специалисты выявили фитоплазмы, вызывающие столбур картофеля и сахарной свёклы, израстание малины (Candidatus Phytoplasma rubi), истощение груши (Candidatus Phytoplasma pyri), филлодию (деформация цветков) земляники, пожелтение Астровых (гортензии и бодяка) и другие.

 Истончённые побеги картофеля, поражённые фитоплазмой группы столбура.

Схема развития и переноса фитоплазм от растения к насекомому и наоборот.

Фитоплазмы передаются насекомыми из семейств Cocadellidae, Cixidae, Psyllidae, Delphacidae и Derbidae.  

Фитоплазма золотистого пожелтения винограда (Candidatus Phytoplasma vitis) распространяется цикадой Scaphoideus titanus, центром происхождения которой является Северная Америка (США, Канада).

Цикадка Scaphoideus titanus - полифаг, и была обнаружена на растениях таких семейств как: Amaranthaceae, Convolvulaceae, Asteraceae, Rosaceae, Fabaceae, Salicaceae, Ulmaceae. 

Также возможен перенос данного вида фитоплазмы следующими видами насекомых: Dictyophara europea, Orientus ishidae, Oncopis alni.

Основным переносчиком фитоплазмы почернение коры винограда (Candidatus Phytoplasma solani) является цикадка Hyalesthes obsoletus. Местом происхождения вида обозначают Центральную и Южную Европу. 

Переносчиками пролиферации яблони (Candidatus Phytoplasma mali) являются листоблошки Cacopsylla picta (=Cacopsylla costalis), Cacopsylla melanoneura и  цикадка Fieberiella florii.

Возможен перенос данной фитоплазмы  двумя другими видами листоблошек, питающихся на боярышнике - Cacopsylla peregrine и Cacopsylla affinis. 

Медяницы Cacopsylla pyri, Psylla pyricola и Cacopsylla pyrisuga - основные переносчики фитоплазмы истощения груши (Candidatus Phytoplasma pyri). Родиной насекомых  является Западная Европа. Эти виды широко распространены во многих странах Европы (Польша, Дания, Бельгия, Германия, Португалия, Великобритания, Норвегия, Нидерланды), в странах Азии (Китай, Иран), а  также на территории Азербайджана, Армении, Казахстана. В России листоблошки как вредители груши выявлены на Дальнем Востоке и на Северном Кавказе. 

Переносчиком возбудителя израстания малины (Candidatus Phytoplasma rubi) считают цикадку Macropsis fuscula (=Jassus rubi). Родиной данного вида является Северная Америка (Канада). На данный момент цикадка распространена в ряде европейских стран, включая Россию.

Возбудители фитоплазмозов имеют высокий репродукционный потенциал, способны сохраняться долгое время в латентном состоянии.

Латентный период фитоплазмы зависит от сроков её передачи насекомым неинфицированному растению и может составлять 10-45 дней. При этом насекомое остаётся переносчиком весь срок, даже во время линьки вплоть до своей гибели. 

Естественное распространение заболевания может происходить на небольшие расстояния и зависит от перелёта насекомых. 

Резкие вспышки численности насекомого-переносчика той или иной фитоплазмы способны вызывать эпифитотии.

Кроме естественного распространения насекомыми-переносчиками, фитоплазмы проникают на новые незаражённые территории с посадочным материалом. Этот путь является очень важным (опасным), так как возбудитель может сохраняться в течение продолжительного периода времени в латентном состоянии в саженцах, подвоях и привоях плодовых культур и винограда. 

Также была доказана передача возбудителя при прививке и окулировке растений. 

Необходимо учитывать перенос сорными растениями, являющимися паразитами (повилика и заразиха).

 Image - https://www.frontiersin.org

 

Симптомы филлодии (деформации цветков) у гортензии справа (слева для сравнения показано здоровое соцветие).

 

Температура в +25+26^оС способствует развитию фитоплазм по сравнению с температурой, равной +20+22^оС, то есть является оптимальной для жизнедеятельности фитопатогена.  

В период вегетации фитоплазма распространяется по флоэме надземных частей растений, а во время зимы мигрирует по ситовидным трубкам в корневую систему.

Из-за естественного отмирания ситовидных трубок, которое происходит осенью в надземных органах растений, возбудитель фитоплазмоза зимует преимущественно в корнях. 

Весной с током растительного сока от корней фитоплазма повторно заселяет дерево (куст) или же заносится насекомыми. 

В корнях заражённых деревьев фитоплазму можно выявить в течение всего года, но наиболее высокая концентрация фитопатогена наблюдается в период с декабря по май. 

В побегах максимальное размножение фитоплазмы приходится на конец лета - начало осени.

Истощение груши (Candidatus Phytoplasma pyri):

Images - http://www.importfito.it

 

Меры борьбы с фитоплазмами:

Использование здорового посадочного материала.

Использование устойчивых к патогенам подвоев.

Борьба с насекомыми-переносчиками.

Уничтожение заражённых растений.

Соблюдение фитосанитарных мер.