Гриби-патогени: як паразити знищують рослини

Гриби-патогени: як паразити знищують рослини

Гриби не тільки важливі симбіонти рослин, без яких не виник би навколишній зелений світ, але й страшні вороги сільськогосподарських культур. Вони різноманітні, згубні і вражають практично всі відомі нам корисні рослини. Як живуть патогенні гриби і як з ними можна боротись в природі і сільському господарстві?

Рослини і гриби

Гриби і рослини — екологічно тісно пов'язані організми. Часто вони живуть в мутуалістичному симбіозі — взаємовигідному співіснуванні. Гриби колонізують кореневу систему рослин і постачають їх необхідними речовинами і мікроелементами з ґрунту, а рослини діляться з грибами вуглеводнями, які утворюються в результаті фотосинтезу. Вважається, що колись без цього симбіозу рослини не змогли б вийти з моря на сушу і успішно її заселити. Крім того, сапротрофні гриби розкладають рослинні залишки: якби не було грибів, вся планета була б завалена неперегнившими рослинами.

Звичайно, не всі відносини з грибами взаємовигідні. Серед грибів є безліч паразитів, і, хоча частина грибів навчилась паразитувати на тваринах і людині, велика їх частина вражає рослини. Культурні рослини найбільше страждають від бур'янів, а слідом за ними — від комах і мікроорганізмів. Серед мікроорганізмів близько 80% втрат врожаю викликають гриби. Це приблизні цифри, і для різних культур ситуація відрізняється, але практично завжди гриби на першому місці і по збиткам, і по частоті випадків, і за видовою різноманітністю серед патогенних мікроорганізмів.

Життя патогенних грибів

Зараз відомо близько 10 тисяч видів паразитичних грибів з різних, неспоріднених між собою таксономічних груп. Насправді їх ще більше: не всі види відкриті й описані. Більшість грибів-паразитів — мікроорганізми, що належать до відділу аскоміцетів, або сумчастих грибів. Їстівні гриби, які ми збираємо в лісі, зазвичай представляють інший відділ — базидієві гриби. Поміж них теж зустрічаються мікроскопічні фітопатогени, але серед грибів-паразитів, що мають значення для сільського господарства, більшість — сумчасті.

Спосіб життя грибів-паразитів дуже різноманітний. Деякі з них вражають лише один вид рослини-хазяїна, і є навіть такі, що можуть вражати окремі сорти рослин, а інші сорти того ж виду — ні. Існують патогени, що завдають шкоди кільком видам близькоспоріднених рослин, і ті, що практично не мають субстратної спеціалізації і можуть вражати кілька десятків видів рослин. Часто простежується залежність: чим вужча спеціалізація, тим агресивніший патоген.

Патогенні гриби взаємодіють з різними рослинами в різних умовах: наземних або водних екосистемах, сільськогосподарських екосистемах, в різному кліматі, тому форми взаємодії теж різноманітні. Облігатні паразити (біотрофи) харчуються живою рослинною тканиною. Їх біохімія і фізіологія розраховані на те, щоб проникнути в тканину рослини і, не вбиваючи її, а іноді навіть злегка стимулюючи ріст і життєдіяльність клітин, споживати поживні речовини хазяїна. Зрештою ріст рослини сповільнюється, тканини вмирають, і паразит прискорює цей процес, але на початкових етапах біотрофам невигідно вбивати рослину, і ці взаємини можуть трохи нагадувати мутуалістичний симбіоз. І навпаки, некротрофні гриби вбивають рослину і харчуються вже відмерлою тканиною. Вони схожі на сапротрофів — це гриби-падальники, які харчуються мертвими рослинами, загиблими з інших причин.

Патологічний процес може виглядати по-різному, біохімічні процеси протікають по-різному, і задіюються різні гени, тому від типу взаємин гриба і рослини залежить і стратегія боротьби з патогеном. З біотрофними патогенами легше боротись шляхом виведення стійких сортів: найчастіше достатньо ввести один або декілька нових алелів в геном нового сорту, і рослина стає значною мірою стійкою до хвороби, спричиненої грибом. Однак і грибу також легко пристосуватись до нового сорту, тому іноді буквально через кілька років з'являються нові паразити, що вміють обходити захисні механізми рослини.

З некротрофними грибами, які вбивають рослину, боротись складніше. Ці гриби використовують великий арсенал ферментів — фітотоксинів, протистояти яким рослині непросто. Іноді вдається отримати сорти, які частково стійкі до таких хвороб, шляхом більш складних схрещувань. Зазвичай в новий сорт потрібно ввести декілька або навіть багато генів, зате така стійкість зберігається довше.

Поширення патогенних грибів

Різні види грибів пристосувались до різних способів поширення. Ті, що паразитують на наземній частині рослини, листках, генеративних органах, найчастіше поширюються вітром. Вони утворюють спори, які з однієї рослини перелітають на іншу. Іноді спори можуть мігрувати на дуже далекі відстані — на тисячі кілометрів — з потоками повітря. Існують гриби, які вміють зберігатись в насінні: заражають квіти, потім потрапляють у зав'язь і опиняються в новому місці разом з насінням рослини-хазяїна.

Ґрунтові патогени поширюються набагато повільніше. Вони потрапляють в нове місце, коли рослину викопують і пересаджують. Поширенню може сприяти агроном, який на своєму взутті переносить частинки ґрунту. Ґрунтові патогени більш передбачувані: займають якусь територію, утворюють вогнище і іноді довгі роки не переходять на інше поле, особливо якщо дотримуватись фітосанітарних заходів. Ті гриби, що поширюються вітром або з насінням, контролювати складніше. Вони поширені по всьому світу в тих зонах, де вирощуються підходящі для них культури.

Всі культури, які були одомашнені давно, мають велику кількість хвороб, в першу чергу грибних. Грибів-патогенів пшениці близько 200 видів, кукурудзи — близько 400 видів. Серед них зазвичай 5—10 видів — масові, широко поширені патогени.

У томатів і картоплі найпоширеніший патоген — фітофтороз, який ближче до кінця літа, коли погода стає більш прохолодною і дощовою, вражає бадилля і, якщо його вчасно не видалити, опиняється потім в бульбах картоплі. У яблунь є захворювання парша: на листках і плодах з'являються плями, і яблуко стає кривим, негарним. Садівникові це не страшно, а для товарної продукції зовнішній вигляд безнадійно зіпсований.

Борошниста роса на чорній смородині — білий або злегка сіруватий наліт на молодому листі, через який пагони теж можуть деформуватись. З листя наліт переходить на ягоди і темніє, стає світло-коричневим. У міських парках борошнисту росу можна побачити на листі клена, дуба та на інших рослинах.

Боротьба з грибами

Рослини мають власний великий арсенал способів протистояння патогенним грибам — ряд ферментів, які роблять розвиток гриба неможливим або обманюють сигнальні системи гриба, даючи йому зрозуміти, що це не той хазяїн, на якого він розраховував. Проти деяких патогенів — біотрофів, яким потрібна жива рослинна тканина, — у рослини є реакція надчутливості: в місці проникнення патогена рослина сама вбиває певну кількість клітин, і гриб опиняється в оточенні мертвих клітин, якими не може харчуватись.

Стійкість до найпоширеніших хвороб можна створювати за допомогою селекції. Гени стійкості шукають серед диких родичів або стійких форм культурних рослин. В результаті схрещування отримують гібриди та сорти, що несуть потрібні гени. Є й генетично модифіковані рослини, в геном яких вносять чужорідні гени, що забезпечують стійкість.

Агроном повинен подбати про те, щоб на його полі вирощувався сорт культури, стійкий до хвороб, поширених в регіоні. Він повинен обробляти ґрунт і вчасно сіяти насіння. Дотримуючись навіть простих агротехнічних правил, можна позбутись якоїсь частини патогенів.

Якщо захворювання набуває масового характеру, доводиться використовувати фунгіциди — хімічні пестициди, які призводять до зупинки розвитку фітопатогенних грибів або до їх загибелі. У деяких випадках фунгіциди застосовують як профілактичний засіб, якщо зрозуміло, що інфекції не уникнути.

Більшість хімічних препаратів знищують не один вид грибів, а широку групу. Деякі види грибів або випадково виявляються стійкими до фунгіцидів, або розвивають резистентність в результаті довгого застосування одних і тих же хімікатів. Спектр дії фунгіцидів досить обмежений, тому зараз застосовують суміші — препарати на основі декількох діючих речовин з різними механізмами дії, щоб гарантовано боротись з широким спектром збудників хвороб.

Існують і біологічні засоби боротьби — біопрепарати, біофунгіциди. Їх менше, ніж хімічних, і застосовуються вони набагато рідше. Біопрепарати більш примхливі і часто не настільки ефективні, як хімічні. Зараз вважається, що за біопрепаратами майбутнє, тому що вони порівняно безпечні для навколишнього середовища і людини.

Біофунгіциди працюють не за рахунок конкретної хімічної речовини або їх суміші, а містять мікроорганізми, бактерії або гриби, які самі не завдають шкоди рослинам, але здатні розвиватись в ґрунті або на поверхні рослин і витісняти інші мікроорганізми, в першу чергу патогенні. Вони виділяють речовини на зразок антибіотиків, які дозволяють їм конкурувати, займати простір і не давати іншим мікроорганізмам заражати рослини і розмножуватись. Біопрепарати в першу чергу використовують в тепличних господарствах при вирощуванні овочів і зелені, тому що там заборонено використання хімічних пестицидів.

X

Вхід

Завантажую...