Определить болезни растений по листьям фото

Болезни растений. Виды заболеваний и причины возникновения

Выращивание растений, будь то комнатный цветок или плодородная культура в открытом грунте, для каждого садовода является основным видом деятельности. Бывает так, что даже максимум приложенных усилий не защищает от появления болезней растений, что в свою очередь несет с собой не только порчу внешнего вида культуры, но и потерю урожая или цветения. Чтобы этого не произошло, необходимо вовремя заметить проблему, устранить причину возникновения заболевания и спасти здоровые растения.

Типы болезней растений

Существует классификация видов заболеваний растений, она делит все известные болезни по источнику возникновения недуга. К типам болезней растений относят:

  1. Грибковые заболевания. Наиболее распространенная группа заболеваний, передающаяся между растениями мельчайшими клетками – спорами. Грибковые болезни бывают широкого спектра, поражающие все растения на своем пути, а другие виды влияют только на конкретные культуры.
  2. Бактериальные заболевания. Встречаются реже грибковых, но и контролировать заболевание труднее. Попадают бактерии внутрь растения через порезы, обломанные части побегов, прививочные срезы и другие нарушения целостности растения.
  3. Вирусные заболевания. Передача вирусных болезней между растениями и культурами происходит при помощи вредителей, которые путешествуют с больного растения на здоровое. Наиболее распространенным вредителем является тля, поэтому крайне важно следить за ее отсутствием на участке. Растение, пораженное вирусным заболеванием, не погибнет, но ослабнет и потеряет цветущий внешний вид.

Причины заболевания растений

Как стало понятно из предыдущей главы, у каждого заболевания имеется более чем определенная причина: причиной вирусных и бактериальных заболеваний являются мельчайшие клетки, вирусы и бактерии, а причиной грибковых поражения становятся споры грибов. Однако, нередко для развития заболевания достаточно нарушений агротехнических процедур, несвоевременного или неправильного ухода за растениями, а также нехватки или переизбытка элементов питания. Эта причина наиболее проста и понятна, устранить ее несложно, а еще проще – не допустить, соблюдая правильную агротехнику, характерную для конкретной культуры, выращиваемой на участке. Тщательно следите за наличием питательных веществ в почве, а также за физическим состоянием грунта, регулярно проводите полив растений, не превышая установленного количества воды. Помните, что неправильный уход не приведет к заболеваниям, но он нарушит нормальную жизнедеятельность культуры, что в свою очередь повысит восприимчивость растения к возбудителям заболеваний.

Симптомы болезней растений

Успешность лечения растений зависит от этиологии заболевания, а также от своевременно поставленного диагноза. Чтобы вовремя предпринять меры и сохранить жизнь культуры, важно уметь определять, какой болезнью поражена культура, а для этого необходимо отличать симптомы болезней растений между собой.

  • Увядание растений. Иными словами, увядание – это потеря упругости листьями или побегами растений. Может быть связано как с физиологичными причинами (недостаток воды, минеральных удобрений), так и с заболеваниями, вследствие которых происходит закупорка сосудов растения.
  • Пятна на листьях растений. Пятна являются лишь внешним проявлением некрозов и ожогов. Причины – как бактериальные, так и внешние (солнечные ожоги при неправильном поливе).
  • Гнили растений. Распространяется не только на побеги и листья растений, но и на плоды. Выражается в размягчении и потере структуры частью растения. Вызывается бактериями, нередко нарушения в уходе за растением способствуют развитию гнили (избыточный полив).
  • Деформация растений. К этой категории относится появление наростов на растениях, скручивание листьев, морщинистость и курчавость листьев, махровость цветков. Подобную симптоматику могут вызывать самые разнообразные заболевания.
  • Налет на растении. Проявляется в виде плесени или другого вида напылении, является симптомом грибкового поражения растения.
  • Пустулы на растениях. Пустулами называют скопления пор грибка, хранящиеся в покровных тканях, и прорывающиеся наружу путем разрыва.

В этой статье я описала общую информацию о заболеваниях растений, причинах болезней и наиболее частой симптоматике. В дальнейших статьях я рассмотрю подробнее распространенные болезни культур и методы борьбы с ними.

Источник



Определить болезни растений по листьям фото

Если вы когда-нибудь вели огород, то знаете о том, что растения могут подвергаться заболеваниям. Паразиты, которые поражают плодово-овощные культуры, могут лишить всего урожая. И это ещё ничего страшного, если речь идёт об одном огороде. Становится гораздо хуже, когда масштаб поражения увеличивается, и погибают целые поля урожая. В результате аграрии теряют большую долю дохода, а часть населения недополучает необходимых продуктов, так как стоимость на них повышается. По оценкам экспертов 30% гибели урожая от паразитов является нормой. Можно представить насколько губительны для урожая заболевания, когда показатели выходят за пределы нормы.

Поэтому, если растение вдруг заболело, гораздо менее болезным для урожая будет ранее обнаружение этого факта. И самые первые признаки заболевания появляются на листочках. И именно по ним можно судить об актуальном состоянии здоровья. В этой статье мы расскажем о том, каким образом выявить точную болезнь вашего растения по фотографии его листьев, анализируя главные индикаторы здоровья.

Листья винограда с признаками болезни

Plantix — лучшее приложение для определения болезни растений

Приложениями, которые по фотографии могут определить, что на ней запечатлено и дать этому предмету детальное описание, уже никого не удивишь. Такие есть и для идентификации растений, животных, пищи и многого другого. Но задача разработчика значительно затрудняется, когда необходимо обучить приложения определять заболевание, анализируя лишь небольшие дефекты листьев растения.

На данный момент есть лишь одно такое приложение, и называется оно Plantix . Приложение умеет определять около 60 видов распространённых заболеваний у более чем 30 видов культур. При этом оно постоянно развивается и улучшается, база дополняется новыми данными. Plantix работает на основе машинного обучения, это значит, что чем большее количество фото пользователи в него загружаются, тем более точно оно сможет определять заболевание растений.

Plantix разработан специалистами из Германии, и релиз был организован в странах Центральной Европы. А, так как заболеваемость растения изменяется в зависимости от географии и климата, приложение будет идеально работать именно в странах Центральной Европы. Но это не значит, что в других климатических поясах его нельзя будет использовать — можно, но с меньшим эффектом. Но со временем этот недостаток будет устранён. Так, в данный момент Plantix обучился уже работать также и в регионах Южной Азии.

Чтобы начать пользоваться приложением:

  1. Скачайте Plantix на устройство под управлением Android по этой ссылке. Обратите внимание, что в некоторых регионах приложение может быть недоступно для скачивания. В этом случае вы можете скачать его с помощью Proxy или VPN сервисов.
  2. После установки запустите приложение и выберите язык интерфейса. Если вы не владеете ни одним из приведённых в списке языком, то выберите английский — он универсальный. Русского языка пока нет. После выбора нажмите « Accept «. Перечень языков приложения
  3. Затем вы можете познакомиться с простой презентацией работы приложения или сразу нажать « Get Started «. Презентация работы Plantix
  4. Нажмите « Allow » и этим самым вы позволите приложению определять ваше метаположение. Это даст возможность более точно идентифицировать заболевание растения, так как оно зависит от географии.

Итак, Plantix — очень функциональное и полезное приложение, но главный его недостаток — это отсутствие русского языка и недоступность в некоторых климатических регионах, которые со временем скорее всего будет устранены. Но, так как это единственный подобный инструмент, приходиться мириться со всеми недостатками. В целом приложение отлично поможет определить любую болезнь вашего домашнего растения, если загрузить в него фото листьев.

Поиск заболеваний по фото листьев в Google и Яндекс

Популярные поисковики Google и Яндекс также могут помочь узнать все о заболевании растений по снимку его листочков. Несмотря на то, что конкретно на этой задаче данные сервисы не специализируются, обширная база информации позволяет им решать её не мене успешно в некоторых случаях, чем Plantix.

Итак, начнём с Google:

  1. Установите приложение Google объектив на своё устройство под управлением Android и запустите его.
  2. Если появится запросы на разрешение использования камеры или файловой системы, то согласитесь. Затем, наведите объектив вашего устройства на больной лист. Постарайтесь сделать так, чтобы в кадр попал только лист с максимально большим количеством поражений. По возможности, чтобы была видна и форма листа. И нажмите на кнопку с лупой снизу, чтобы сделать фото. При этом вы должна находиться во вкладке « Поиск » (снизу). Фото листа в Google объектив
  3. Вы увидите результаты анализа. Например, на скриншоте ниже показан результат анализа больного листика арбуза. Как видно, приложение смогло определить заболевание, но при этом предложило альтернативные варианты. Поэтому можно предположить, что результат анализа не будет однозначным и точным. Результат анализа листа
  4. Также изображение с больным растением можно загрузить через галерею устройства. Google Lens
Читайте:  Применение скисшего молока в хозяйстве

Можно задействовать и ресурсы Яндекса:

  1. Установите приложение Yandex на ваше устройство под управлением Android или iOs, и запустите.
  2. Нажмите на иконку в виде фотоаппарата в форме поиска, чтобы начать поиск по изображениям. Кнопка поиска по картинкам Яндекс
  3. Наведите объектив на поражённый лист, и нажмите на жёлтую кнопку снизу, чтобы начать анализ фото. Лист в объективе Яндекс
  4. Затем вы увидите результат с похожими изображениями, где сможете найти название заболевания. Похожие изображения
  5. Также можно загрузить картинку и через галерею. Пиктограмма для загрузки изображений

Для того, чтобы распознать болезни любых домашних растений по одной лишь фотографии листьев, идеально подойдёт приложение Plantix, которое было описано выше. Однако, если оно не подходит для вашего региона или вам трудно разобраться в нём из-за отсутствия русского языка, то можно вполне эффективно попробовать и ресурсы Яндекса и Google, которые подойдут всём, но могут работать не с такой точностью и эффективностью.

Источник

Болезни комнатных растений: названия, фото и как с ними бороться

К сожалению, даже круглосуточная и ежедневная забота не способна полностью уберечь любимые цветы от проблем. Именно поэтому лучше заранее знать, с чем ты можешь столкнуться, и как с этим бороться. Так что сегодня мы хотим подробнее рассказать тебе о болезнях комнатных растений!

1. Мокрая гниль

Если на листьях или побегах появляются неприятно пахнущие и как будто бы маслянистые пятна – то это она. Чаще всего от болезни страдают растения с мясистыми сочными листьями. Основные причины – переизбыток влаги или азота. Нужно удалить поврежденные фрагменты, просушить грунт и воспользоваться специальными препаратами.

2. Мозаика

Есть несколько разновидностей мозаики, но все их объединяет одно – это быстро распространяющийся вирус, который невозможно вылечить. Сначала растение покрывается белесыми или желтыми хаотичными пятнами, потом замедляется развитие, и оно гибнет. Поврежденный цветок нужно как можно быстрее изолировать и уничтожить.

3. Мучнистая роса

Листья растений покрываются белесыми пятнами, которые напоминают мучной налет. Постепенно они сереют и меняют структуру. Это бактериальное заболевание, которое чаще всего проявляется в тепле и при повышенной влажности.

Нужно скорректировать уход, уменьшить внесение азота, регулярно проветривать и опрыскивать растение серой, специальными препаратами или раствором кальцинированной соды и медного купороса по инструкции.

Источник

Как определить болезнь растения. Cимптомы болезней растений в иллюстрациях

Каждое заболевание начинается с изменения физиологии растения, а затем уже строения тех или иных органов. Поэтому первичные изменения незаметны глазом в течение некоторого времени, которое получило название инкубационного периода. После его окончания становятся заметны внешние признаки заболевания — симптомы. Некоторые симптомы однозначны, что позволяет точно диагностировать заболевание, другие симптомы, а их большинство, неспецифичны и характерны для многих заболеваний. В таких случаях только весь комплекс симптомов, меняющихся со временем, может помочь поставить правильный диагноз. Большинство заболеваний имеют характерную картину симптомов, которая меняется в зависимости от условий выращивания. Возможны также сортовые особенности проявления симптомов. В ряде случаев внешние признаки болезни могут вообще не появляться, в этом случае болезнь протекает в латентной, или скрытой форме. Интересно, что разные заболевания могут иметь сходные симптомы, хотя причины, вызывающие их, различны. В этих случаях для постановки диагноза используют дополнительные признаки. В этом разделе мы попытались систематизировать симптомы болезней растений, используя для этого несколько селектирующих признаков:

  • способность патогена или продуктов его жизнедеятельности распространяться в (на) растении,
  • анатомическое строение поражённого органа,
  • способность растения ограничивать распространение патогена,
  • изменение функций органа,
  • изменение габитуса растения,
  • изменение онтогенеза.

Сложность в постановке правильного диагноза заключается также в том, что некоторые проявления внешне сходны с симптомами воздействия абиотических факторов или вредителей. Кроме того, существуют сортовые особенности, а также сезонные изменения растений. Поэтому для постановки окончательного диагноза надо всесторонне изучать не только основные, но и второстепенные признаки, знать сортовые особенности выращиваемых культур, а также динамику развития видимых изменений. На степень проявления симптомов большое влияние оказывают почвенно-климатические факторы, изменяющие общую устойчивость растений, что также следует учитывать при анализе признаков. Эти сведения помогут найти рациональные способы снижения вредоносности болезней. Все разнообразие морфологических и функциональных симптомов заболеваний различного происхождения можно подразделить на следующие основные типы:

Изменение окраски органов или всего растения: антоцианоз, хлороз, появление ореола. Изменение отражающей способности поверхности (развитие матовости или появление блеска).

  1. Мацерация и дегенерация клеток и тканей: пятнистости, сухая и мокрая гнили (размягчение клеточных стенок из-за распада межклетного вещества), некроз (гибель клеток и образование участков отмершей ткани, мумификации (твёрдая гниль) и изъязвления, образование полостей внутри органов.
  2. Изменение физических свойств клеток и тканей растения: склеротизация (одревеснение),разрывы эпидермиса, появление на поперечном срезе органов колец и дуг (некроз клеток паренхимы, колленхимы и проводящих сосудов и пр.), трещины (разрывы эпидермиса и коры).
  3. Потеря тургора органа или всего растения обычно связано с закупоркой проводящих сосудов или с прекращением всасывания воды корнями. Потеря тургора может приводить к частичному или полному увяданию растения.
  4. Формирование видимых структур патогенов и продуктов их деятельности: появление на поверхности или внутри растения спороношения (пикниды, пустулы и т.д.), стром, ризоморф, мицелия, склероциев, камеди или экссудата.
  5. Деформация органов и уродства связаны с несколькими причинами:
    • гипертрофия (увеличение размеров клеток), гиперплазия (увеличение скорости деления клеток). В процессе развития органа приводят к развитию галлов, вздутий, наростов, те- ратоплазмозов, пролиферации, фасциации, срастаний, искривлений и скручиваний.
    • гипоплазия (угнетение) — уменьшение размера или количества клеток, или их содержимого (хлоропластов). Приводит к мелкоплодности, карликовости, укорочению органов, нитчатости, папоротниколистности.
  6. Отмирание верхушечных меристем и как следствие угнетение роста органов или всего растения.
  7. Изменение способности к завязыванию плодов (абортивность) связано с развитием гермафродитизма цветков, смены пола, потерей партенокарпии, стерильностью пыльцы и т.д.
  8. Скорость течения заболевания и отмирания растения является характерным признаком некоторых заболеваний. Различают бессимптомное и хроническое течение заболевания, а также острый токсикоз, приводящий к быстрой гибели.

В иллюстрированной таблице 1 представлены различные симптомы болезней растений и нарушений морфологии и развития органов растений. Некоторые из них не являются болезнями, но приведены здесь для сравнительного анализа, облегчающего постановку диагноза.

В тексте столбцов можно найти примерный круг патогенов и причин, вызвавших то или иное изменение. Особое внимание здесь хотелось бы обратить на вариации проявления симптомов, которые связаны как с анатомическим строением органа, так и с длительностью развития заболевания.

Следует учитывать, что некоторые симптомы болезней растений могут быть обратимы, т.е. со временем возможно восстановление нормального состояния растения. Другие симптомы необратимы и остаются в неизменном состоянии длительное время. Третьи — прогрессируют, углубляются и видоизменяются со временем. Под действием лечащих средств симптомы могут модифицироваться или упрощаться. Например, характерным признаком мучнистой росы является белый налёт и местный хлороз, в начальной стадии имеющий форму округлых пятен. После обработки фунгицидом налёт исчезает, но на месте повреждения проявляется хлоротичное пятно, которое было скрыто и остаётся до конца жизни органа.

Для точной диагностики болезней надо осматривать все части растения, причём анализируя не только морфологические признаки, но и анатомические. Это связано с тем, что признаки поражения растений возбудителями из разных систематических групп бывают внешне сходны. Например, при сравнении поражений томата вирусом табачной мозаики и фитофторозом можно отметить внешнее сходство симптомов этих заболеваний, но вирозные плоды деревянистой консистенции, на разрезе видны некротизированные семена и сосуды (рис.40). Плоды, поражённые фитофторозом, по консистенции более водянисты, на их поверхности виден беловатый налёт, семена чернеют редко.

Сравнительный анализ морфологических симптомов болезней растений может многое сказать о биологии возбудителя и об ответных реакциях самого растения на патологическое воздействие. Различают симптомы, характерные для всех органов растения, и специфичные для какого-то одного органа. Приведённые ниже материалы (табл. 1) помогут как в постановке предварительного диагноза, так и в определении круга возможных патогенов или причин неинфекционных повреждений растений.

Источник

Растения как проверить заболевание

Статья на конкурс «био/мол/текст»: Фитопатология — это наука о болезнях растений, о том, как с этими недугами бороться и предупреждать их возникновение. Чтобы побеждать болезни, надо их правильно, точно и своевременно диагностировать. Есть много методов такой диагностики; в последние десятилетия, с развитием молекулярных методов анализа, активно разрабатываются всё новые и новые, постепенно вытесняя из практики классические подходы. О трудностях диагностики болезней растений и об основных путях их преодоления и будет рассказано в этой статье.

Читайте:  16 эффектных луковичных для каменистого сада Садовые изюминки чем привлекателен для цветовода кандык

Конкурс «био/мол/текст»-2013

Эта статья представлена на конкурс научно-популярных работ «био/мол/текст»-2013 в номинации «Лучший обзор».

Спонсор конкурса — дальновидная компания Thermo Fisher Scientific. Спонсор приза зрительских симпатий — фирма Helicon.

Чем болеют растения?

Для начала несколько слов о том, от чего, собственно, специалистам приходится защищать сельскохозяйственные растения. Причинами заболевания растений могут быть как факторы среды (летняя засуха или зимние морозы, недостаток питательных веществ в почве или их избыток и т.п.), так и различные паразитические организмы (бактерии, вирусы, грибы, круглые черви (нематоды) и даже другие растения).

Грибы, бесспорно, являются основными патогенами культурных растений. Известно, например, что из 162 серьёзных заболеваний в Центральной Европе 135 (83%) вызываются грибами [2]. Фитопатогенные грибы — многочисленная группа; их описано свыше 10 000 видов, различных по систематическому положению, степени паразитизма, специализации и т.д. [3]. Они широко распространены в природе и при благоприятных для их развития условиях наносят значительный урон урожаю и сельскохозяйственным продуктам при хранении. Даже самые осторожные оценки говорят об уничтожении болезнями 10–20% потенциального урожая; без контрмер масштабы этих потерь резко возросли бы [2].

Именно о проблемах диагностики болезней растений, вызываемых фитопатогенными грибами, пойдёт речь в данной статье.

Врага надо знать в лицо

Зачем же нужно, с одной стороны — обнаружение, а с другой — быстрое и точное (желательно — до вида, или даже расы) определение фитопатогенных грибов?

На данный момент самым распространённым методом борьбы с фитопатогенными грибами является обработка растений фунгицидами. Понятно, что невозможно защитить культуры от всех возможных потенциальных угроз: это и сложно, и экономически невыгодно, да и для окружающей среды далеко не полезно. Именно поэтому важно знать, желательно — своевременно, с чем именно придётся бороться. Чем раньше обнаружена болезнь, тем больше шансов, что, приняв соответствующие меры, удастся её победить. Это верно для заболеваний как человека, так и растений. Кстати, точное определение вида грибов важно ещё и в довольно неожиданной области — реставрации деревянных строений — поскольку используемые там антисептические меры также очень сильно зависят от типа поражения [4].

Кроме этого, идентификация фитопатогенных грибов необходима для изучения их таксономии и эволюции, их взаимоотношений с растениями-хозяевами, генетических основ восприимчивости и устойчивости растений, что, в конечном счете, должно помочь в разработке способов борьбы с патогенами и в селекции растений, невосприимчивых к болезням [5].

И, наконец, крайне важна сертификация зерна и посадочного материала в рамках карантинных программ. Известно, что фитопатогенные грибы могут распространяться многими путями — как естественными (с током воздуха, водой, насекомыми, животными), так и при помощи человека, перевозящего заражённые растения или их части не только между различными странами, но и между континентами. Зачастую такое перемещение приводит к неожиданному и масштабному распространению заболеваний.

Например, пузырчатая ржавчина (Cronartium ribicola) была эндемична для Альп и востока России. Этот паразит, в цикле развития предполагающий обязательную смену хозяев, обитает круглый год на пятихвойных соснах, а летом поражает листья смородины; ни в одном из исходных ареалов он не причинял серьёзного ущерба. Однако веймутова сосна, завезённая в начале XVIII века из Америки в ряд областей Европы, оказалась крайне восприимчивым хозяином для данного гриба. За счёт этого распространившаяся инфекция причинила большой вред культурам смородины и высаженным веймутовым соснам, а в 1909 году была завезена с их рассадой в Америку, где встретила многочисленных хозяев для обеих фаз развития. Здесь стали страдать, прежде всего, лесообразующие пятихвойные сосны. Поэтому, чтобы разорвать инфекционную цепь паразита с обязательной сменой хозяев, пытаются уничтожать дикорастущие виды смородины [2].

Ещё один показательный пример: возбудитель голландской болезни вяза (Ophiostoma ulmi) уже в XX столетии был занесён из континентальной Европы в Северную Америку. Начиная примерно с 1970 г., после того, как он был завезён в Великобританию, он успел уничтожить половину английских вязовых насаждений [2]. Теперь этот вид встречается и в России.

Для того чтобы избежать подобного впредь, созданы списки карантинных организмов, и при перемещении растений или их семян между странами (или даже частями одной страны) обязательно проводится их обследование.

«Классические» методы диагностики и трудности в их применении

Как только что было показано, идентификация фитопатогенных грибов крайне важна, возник вопрос — каким образом она производится?

Наиболее простой способ — это идентификация патогена по внешним признакам заболевания (симптомам), то есть по тому воздействию, которое он оказывает на поражённое растение [6]. Но здесь проблема в том, что к одним и тем же повреждениям растения-хозяина могут приводить совершенно разные микроорганизмы, отличающиеся разной устойчивостью к фунгицидам, вредоносностью и другими характеристиками. Как пример, здесь можно привести три листовые пятнистости пшеницы (рис. 1).

Рисунок 1. Листовые пятнистости пшеницы. Слева — септориоз листьев пшеницы (возбудитель — Mycosphaerella graminicola). По центру — септориоз листьев и колоса пшеницы, проявление на листьях (возбудитель — Phaeosphaeria nodorum). Справа — жёлтая пятнистость пшеницы (возбудитель — Pyrenophora triticirepentis). Обратите внимание: несмотря на то, что это разные заболевания, поражения листьев очень похожи.

Ещё одна проблема заключается в том, что далеко не все заболевания проявляются сразу же после заражения растения. Например, возбудитель пыльной головни ячменя (Ustilago nuda) обычно проникает во время цветения пшеницы в формирующуюся зерновку. Гриб не препятствует формированию зародыша, само зерно развивается нормально, ничем внешне не отличаясь от здорового. Мицелий зимует в зерновке. Весной одновременно с прорастанием семян происходит и рост мицелия, который по мере роста растения распространяется по различным его органам. Проявляется заболевание только в период колошения. При этом разрушаются все части колоса, превращаясь в чёрную споровую массу, после распыления которой остаются лишь ости и стержень колоса (рис. 2) [8].

Рисунок 2. Пыльная головня ячменя: поражённое соцветие со спорами

Стандартный для фитопатологов подход при определении фитопатогенных грибов — это выделение их в чистую культуру на какой-либо питательной среде, получение характерных образований (чаще всего это, конечно, спороношения) и затем идентификация гриба под микроскопом.

Но здесь возникают определённые трудности. Основная из них заключается в том, что далеко не все паразитические грибы возможно культивировать на искусственных питательных средах: многим требуется наличие живых тканей растения-хозяина, либо присутствие других представителей сложного сообщества [10]. Но даже если гриб удаётся выделить в культуру, следующий вопрос — это то, сколько времени понадобится, чтобы добиться от него появления спороношения. Например, возбудитель белосоломенной болезни пшеницы и ржи (Gibellina cerealis), хотя и хорошо культивируется, даёт спороношение только после четырёх–пяти недель роста. Естественно, что меры по борьбе с патогеном необходимо принимать сразу после его обнаружения, а не через месяц, когда может оказаться, что спасать уже нечего.

Рисунок 3. Сравнение конидий типовых образцов Alternaria longipes (вверху), Alternaria tenuissima (в центре), Alternaria alternata (внизу). Видно, что на основе сравнения только формы конидий этих трёх видов однозначно различить их крайне сложно. При идентификации видов в данном случае специалист использует не только форму конидий, но и другие признаки (например, способ образования конидий, их взаимное расположение и т.п.).

И даже с определением тех фитопатогенных грибов, спороношения которых получить сравнительно просто, могут возникать сложности. К примеру, идентификация многих микромицетов сопряжена с рядом трудностей, таких как сходство морфологических характеристик разных видов и одновременно внутривидовая вариабельность признаков. Несмотря на внешнее сходство, возбудители могут значительно отличаться по патогенности, токсигенности, степени специализации, генетике взаимоотношений с растением-хозяином, вредоносности, чувствительности к фунгицидам и т.д. То есть разные виды обладают совершенно разными экологическими особенностями и хозяйственной значимостью [12]. Хорошим примером здесь является определение различных видов рода Alternaria (рис. 3). Очевидно, что для идентификации до вида нужны достаточно широкие познания в данной области и немалый опыт работы с исследуемым фитопатогеном.

Читайте:  Мутуализм характеристика виды и примеры взаимоотношений

Ещё один способ, пригодный для обнаружения некоторых фитопатогенных грибов, заключается в смыве с субстрата, фильтрации и микроскопическом определении (и даже подсчёте, что даёт количественные данные) их спор. Чаще всего, таким способом оценивается количество грибных спор в зерне или в почве. Несмотря на то, что идентификация до вида на основании одних только спор чаще всего затруднена, этот способ широко применяется, а для анализа получаемых при помощи микроскопа изображений разрабатываются специальные компьютерные программы [14]. Например, таким образом определяют заражённость зерна возбудителем твёрдой головни (Tilletia caries) (рис. 4) [15]. Несмотря на использование компьютерных технологий, этот метод весьма трудоёмок и не подходит для исследования большого количества образцов.

Рисунок 4. Зерновки, поражённые твёрдой головнёй пшеницы

Молекулярная биология на службе фитопатолога

Во всех описанных случаях на помощь исследователям могут прийти широко развивающиеся в последнее время молекулярные методы анализа. Сейчас в основе большинства из них лежит применение ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay, иммуноферментный анализ) [11], либо ПЦР (полимеразная цепная реакция, polymerase chain reaction) [17].

Иммуноферментный анализ состоит из двух основных этапов: иммунной и ферментативной реакций. Иммунная реакция заключается в специфическом связывании характерного для данного микроорганизма антигена с диагностическим антителом. Ферментативная реакция необходима для обнаружения этого связывания. Как правило, она сопровождается изменением цвета, причём степень этого изменения может быть использована для определения количества присутствующего антигена.

Есть много модификаций данного метода, бóльшая часть из которых применяется для обнаружения возбудителей болезней растений [16]. Особенно интересен так называемый «lateral flow assay» (анализ капли, растекающейся в радиальном направлении) (рис. 5), отличающийся высокой скоростью анализа и не требующий никакого специального оборудования или знаний. Используя такой набор (имеющий карманный формат), можно провести анализ непосредственно «в поле», так что не нужно даже отправлять образцы в лабораторию.

Рисунок 5. Прибор CSL Pocket Diagnostic TM lateral flow immunodiagnostic kit. Растительный экстракт помещается на площадку (a), которая содержит латексные шарики, покрытые специфическими антителами; смесь мигрирует вдоль мембраны (b) к абсорбирующей поверхности (c). При этом имеющиеся в растворе целевые антигены связываются со специфичными антителами на латексных шариках. Мембрана содержит полосу антител, отличающихся необходимой специфичностью (измерительную полосу) (d) и полосу других антител, которые связываются с первыми антителами (контрольную полосу) (e). Латексные шарики, содержащие связанный антиген, задерживаются в тестовой зоне, давая видимую линию, тогда как излишние латексные шарики, которые не содержат антигена, задерживаются в контрольной зоне, показывая, что анализ работает. Наличие двух линий соответствует положительному результату (positive), наличие только одной линии (контрольной) говорит о негативном результате (negative).

Основанные на иммуноферментном анализе методы широко применяются для обнаружения вирусов (в том числе поражающих растения) и значительно реже — для идентификации грибов и бактерий. Основной причиной этого является трудность получения антител с необходимой специфичностью: строение клеточных стенок грибов и бактерий гораздо сложнее, чем вирусного капсида, к тому же может изменяться в ходе их жизненного цикла. В результате получаемые антитела могут оказаться специфичны как сразу к большой группе видов, так и исключительно к отдельным жизненным формам данных микроорганизмов. Тем не менее, основанные на ELISA методы идентификации фитопатогенных грибов всё же разрабатываются: например, существует метод идентификации спор уже упоминавшейся в данной статье твёрдой головни [19].

ПЦР — это ферментативная реакция, в результате которой происходит накопление большого количества копий какого-либо не слишком большого (чаще всего, 200–1500 пар нуклеотидов) фрагмента ДНК. Так как ДНК любого организма содержит как вариабельные (отличающиеся даже у близкородственных организмов), так и консервативные (сходные у эволюционно далёких видов) участки, возможно на основе выбора диагностического участка варьировать специфичность протекающей реакции.

Таким образом, данный метод позволяет обнаруживать последовательности нуклеиновой кислоты, специфичные для конкретного организма или группы сходных организмов и, тем самым, выявлять его (их) присутствие в анализируемой пробе. Методы, основанные на ПЦР, позволяют идентифицировать патогенные виды как в чистой культуре, так и непосредственно в растительном материале, минуя этап изоляции грибов [20]. Как пример, здесь приведены результаты ПЦР, разработанной для идентификации грибов рода Pyrenophora (рис. 6), представители которого являются возбудителями жёлтой пятнистости злаков, в частности — пшеницы (рис. 1).

Рисунок 6. Разделённые при помощи электрофореза продукты ПЦР, разработанной для идентификации грибов рода Pyrenophora. М — маркер, представляющий собой набор фрагментов ДНК известного размера, 1–10 — ДНК, выделенная из различных образцов листьев пшеницы, поражённых листовыми пятнистостями. Здесь продукт реакции (фрагмент ДНК известного размера) должен наблюдаться только в том случае, если в образце присутствует ДНК целевого организма, а именно — гриба рода Pyrenophora. В итоге видно, что растения под номерами 3–6, 8 и 9 больны жёлтой пятнистостью, а остальные — каким-либо другим внешне схожим заболеванием.

Существует достаточно много модификаций метода ПЦР, большинство из которых применяется в изучении возбудителей болезней растений. Например, RAPD и RFLP анализы используются для уточнения родственных связей между различными грибами; ПЦР, специфичная для ДНК представителей отдельных родов или видов — для идентификации фитопатогенов (в том числе — в форматах nested и multiplex); ПЦР с регистрацией в режиме реального времени (real-time PCR) — для определения количества присутствующей целевой ДНК.

Рассмотрим подробнее один из самых перспективных методов на основе ПЦР — ПЦР с регистрацией в режиме реального времени (рис. 7). В отличие от большинства других форматов ПЦР, он позволяет не только констатировать факт присутствия ДНК целевого патогена, но и измерить её количество. В качестве примера здесь приведено определение в двух образцах количества ДНК ещё одного возбудителя листовой пятнистости.

Рисунок 7. ПЦР с регистрацией в режиме реального времени. В ходе реакции непрерывно измеряется флуоресценция пробы (Fluorescence Signal), которая увеличивается по мере накопления продукта реакции (время реакции здесь выражено в числе циклов реакции — Cycle Number). Чем больше целевой ДНК было в смеси на момент начала реакции, тем быстрее происходит накопление продукта, и, соответственно, тем меньше будет номер цикла (cycle threshold, Ct), при котором флуоресценция пробы достигнет порогового значения (Detection threshold). Количество ДНК в исходной пробе определяют по калибровочному графику (приведён на вставке), соотносящему исходное количество целевой ДНК (Quantity) со значениями Ct. В данном случае на графике показано изменение во времени флуоресцентного сигнала для двух образцов, содержащих ДНК Mycosphaerella graminicola (рис. 1), причём кривая «а» соответствует образцу с большей концентрацией.

Интересно применение данного метода для анализа заражённости зерна твёрдой головнёй (рис. 4): при наличии соответствующих калибровочных графиков возможно получение результатов в виде числа спор, имеющихся в образце [7].

Ложка дёгтя в бочке мёда

Хотя преимущества и перспективы применения молекулярных методов идентификации сложно переоценить, на пути их практического использования имеется целый ряд трудностей. Несмотря на универсальность методов при конечном анализе, для их разработки и проверки требуется достаточно много времени и немалая экспериментальная база. Основной проблемой здесь является отсутствие возможности чисто теоретически оценить специфичность разрабатываемых методов.

Ещё одна сложность является прямым следствием высокой чувствительности данных методов (особенно — основанных на ПЦР). Ведь если анализ позволяет выявить в образце присутствие даже одной споры фитопатогенного гриба, или всего лишь нескольких копий его ДНК, то и для получения ложноположительного результата оказывается достаточно даже минимального загрязнения изначально «чистого» образца. Следовательно, требования к стерильности оказываются крайне высоки на всех стадиях анализа, но всё равно всегда приходится использовать отрицательные контроли.

Ну и самая большая проблема всех описанных в данной статье методов — это цена, ограничивающая их широкое применение в условиях небогатых российских хозяйств.

Несколько слов о будущем

Несмотря на все имеющиеся проблемы, молекулярные методы анализа интенсивно развиваются (о чём можно судить хотя бы по числу публикаций на соответствующие темы, которое с каждым годом становится всё больше). Старые методы постоянно совершенствуются, в то же время разрабатываются новые (например, метод биочипов [21] и секвенирование следующего поколения [22]), а цена одного анализа становится всё ниже. Поэтому можно надеяться, что не за горами то время, когда все упоминавшиеся в данной статье методики и их более совершенные аналоги действительно найдут широкое применение и облегчат жизнь фитопатологов и агрономов.

Источник