Вирусы растения не поражаются

Литература

1. Болезни растений
2. Дополнительная информация на World Flora Online
3. Мозаичные болезни растений
4. Вирусы

Источник

Как вирусы заражают растение?

Как известно, вирусы неспособны существовать без чужой клетки. С этим связан их вечный паразитический образ жизни. Причём вирус за время своей жизни существует попеременно в двух формах — 1) внутри клетки в виде вирусного генома и вирусных белков и 2) в виде вириона, который переносится от организма к организму и от клетки к клетке и обеспечивает проникновение вирусного генома и белков в клетку.

Вирус должен, во-первых, уметь распространяться по организму-хозяину, во-вторых, иметь возможность передаваться от одного организма к другому.

Вирусы животных, в том числе человека, научились использовать для своего распространения все возможные «входы» и «выходы».

Вот, например, как происходит передача вирусов у животных. Основные пути распространения вирусов по организму позвоночных животных — это 1) с током крови (вирус кори, вирус свинки и др.) и 2) по нервной системе (вирус клещевого энцефалита, вирус полиомиелита и др.).

Помимо крови, вирус может распространяться внутри одного организма со всеми возможными физиологическими жидкостями. Например, со слюной и соплями (изо рта в кишечник или из носа в бронхи).

• воздушно-капельный (аэрозоль или мелкие капельки, содержащие вирус, попадают на слизистые оболочки);
• фекально-оральный (условно говоря, через грязные руки);
• половой (со спермой и вагинальными секретами);
• контактный (при прямом контакте кожи);
• напрямую через кровь (переливание крови и т. п.);
• передача от матери ребёнку (например, вирус краснухи, способный преодолевать плацентарный барьер);
• при помощи переносчиков (клещи — клещевой энцефалит, комары — жёлтая лихорадка, и т. п.).

Задача

Вирусами болеют не только животные. У растений тоже бывают вирусные инфекции, наносящие немалый вред, например, картофельным полям (резко снижается урожай), табачным плантациям, полям с кукурузой и т. п. Как известно, растение отличается от животного как образом жизни, так и строением клетки. Как вы думаете, каким образом вирусы растений могут передаваться внутри растения и от одного растения к другому? Предложите как можно больше механизмов такой передачи. (Для простоты будем считать, что речь идёт о цветковом растении, таков как картошка, табак, яблоня, кукуруза, финиковая пальма, хмель, виноград, одуванчик и т. п.)

Подсказка 1

Прежде всего, вспомните, чем цветковое растение отличается от позвоночного животного, а чем они похожи. Например, чем одуванчик или дуб отличается от крысы или лягушки. Подумайте, какие из этих отличительных и сходных свойств могут использоваться вирусом для проникновения в растение и распространения внутри растения, и, наоборот, что может представлять для вируса серьезную преграду.

Подсказка 2

Рассмотрите все виды передачи вирусов животных, о которых говорится в условии, и подумайте, какие аналоги этих видов передачи могли бы встречаться у растений.

Решение

• У высших растений, так же, как и у позвоночных животных, есть системы транспорта питательных веществ, чем-то похожие по своему строению на соответствующие системы у животных (например, транспорт осуществляется по некоторым функциональным аналогам сосудов позвоночных животных). Флоэма — сеть клеток, по которым синтезированные в листьях органические вещества перемещаются по всему растению. Ксилема — сосуды, по которым вода и минеральные вещества поступают от корней к другим органам и тканям растения.
• Цветковые растения, так же как и позвоночные животные, способны к половому размножению.

• Глобально растительный организм отличается от организма животного значительно меньшей подвижностью.
• Растительная клетка отличается от клетки организма животного прежде всего наличием клеточной стенки. То есть каждая клетка помимо липидной мембраны имеет вокруг себя оболочку из сложных углеводов (целлюлоза и т. п.), которая не пропускает внутрь клетки (и, соответственно, внутрь самого растения) излишне крупные молекулы и молекулярные агрегаты вроде вирусов. Напротив, внутри растения возможен транспорт довольно-таки крупных молекул и молекулярных структур, поскольку в клеточной стенке между клетками имеются специальные отверстия — плазмодесмы. Надо учитывать всё же, что плазмодесмы тоже имеют ограничения по своей пропускной способности.
• Растение способно размножаться вегетативно, то есть неполовым путем (например, клубника размножается через усы.

• Если пыльца заражена, то, скорее всего, будет заражено и семя, получившееся в результате опыления и оплодотворения. Это один из аналогов передачи вируса от матери ребёнку (в данном случае — от отца ребёнку).
• Точно также если заражены половые клетки матери в пестике, то после оплодотворения семя тоже будет заражено, и получившееся из семени растение, скорее всего, тоже.
• Из способности растений размножаться черенками, усами и т. п. следует, что, если вирус эффективно распространяется внутри родительского растения, ему ничего не стоит заразить дочернее растение, произведённое вегетативным путём из растения-родителя.

• по проводящей системе — по всему организму;
• через плазмодесмы — между отдельными клетками.

• через механические повреждения;
• при помощи переносчика, «вкалывающего» вирус во флоэму;
• потомству либо при вегетативном размножении, либо через пыльцу.

Послесловие

В решении мы рассмотрели возможные способы передачи вируса от животного растению. Теперь давайте обсудим более подробно механизмы, по которым вирусу целесообразно проникнуть внутрь растения и по растению распространяться.

Проникновение вируса внутрь

• Биться головой об стенку (под «головой» подразумевается нечто менее прочное, чем стенка).
• Активно пробивать стенку каким-нибудь аналогом тарана (таран — это что-то более прочное, чем стена).
• Найти дверь, если она имеется (дверь — это отверстие достаточного размера, чтобы его можно было использовать для попадания внутрь).
• Пролезть через щель или дыру, если стенка повреждена (опять же, щель или дыра должна иметь определённый минимальный размер).
• Если ты внутри, то стенку уже преодолевать не надо.

• Снизу, из почвы — через повреждённые корни вирус попадает в ксилему.
• Над землёй — через повреждённые ткани листа или цветка вирус попадает во флоэму.

Особенности распространения вируса внутри растения

Для распространения внутри растения вирусу необходимо попасть в проводящую систему растения, где он сможет перемещаться по организму вместе с током жидкости (флоэмного сока) или уметь перемещаться от клетки к клетки по плазмодесмам. Заметим, что попасть в проводящую систему можно по тем же плазмодесмам. Так что два вопроса свелись к одному. С плазмодесмами есть небольшая проблема: они могут оказаться слишком узкими для эффективного распространения большого количества вирусных частиц, и даже настолько узкими, что любая отдельно взятая собранная вирусная частица в них физически не пролезет. В связи с этим вирусы растений в процессе эволюции разработали два механизма перемещения по плазмодесмам. Чтобы догадаться, что это за механизмы, представьте себе грабителя и дом с открытой форточкой. Как грабителю залезть в дом, если в форточку он не пролезает? 1) Когда грабителю надо пролезть в форточку, он может запустить туда ребёнка или более мелкого грабителя. В данном случае переноситься через плазмодесму может не полностью собранная вирусная частица, а только вирусный геном, связанный с каким-нибудь специальным транспортным белком вируса. Такая конструкция значительно менее громоздка, чем собранная вирусная частица, и её гораздо проще протащить через форточку-плазмодесму. 2) Другой вариант действий грабителя — выломать форточку, то есть каким-то образом её расширить, — тоже используется вирусами. Вирусы способны тем или иным образом модифицировать плазмодесмы, через которые они хотят попасть в соседнюю клетку: они расширяют канал в клеточной стенке за счёт собственных белков. Это больше похоже на ситуацию, как если бы грабитель пытался ограбить резиновый дом с резиновой форточкой. Такую форточку можно было бы растянуть, что, собственно, и делает вирус.

Источник