• Читателям
  • Авторам
  • Партнерам
  • Студентам
  • Библиотекам
  • Рекламодателям
  • Контакты
  • Язык: English version
353
Вездесущие нематоды, или Урожай под угрозой
Биология

Вездесущие нематоды, или Урожай под угрозой

Нематоды, или круглые черви, – одни из самых многочисленных и широко распространенных многоклеточных организмов, при этом больше половины видов являются паразитами животных и растений. Так называемые фитопаразитические нематоды – одни из наиболее опасных вредителей сельскохозяйственных культур: общемировые потери урожая от деятельности круглых червей достигают 10% и оцениваются в 77 млрд долларов в год! Бороться с этими паразитами сложно – для этой цели используют даже такие экзотические средства как хищные грибы

Значимость круглых червей для биосферы лучше всего отражают слова известного американского биолога Н. Кобба (1914 г.): «… если бы вся материя во Вселенной, кроме нематод, исчезла бы в один миг, наш мир все равно был бы смутно опознаваем: мы могли бы предположить, где были горы, холмы, долины, реки, озера и океаны лишь по тонкой пленке нематод. Можно было бы определить и расположение городов, так как каждому сообществу людей соответствовало бы скопление определенных нематод. Вдоль несуществующих улиц и аллей все так же, призрачными тенями, стояли бы деревья. Растения и животные оставались бы различимы, и, будь у нас довольно знаний, мы смогли бы во многих случаях даже точно определить их вид, изучив когда-то населявших их паразитических нематод».

По биоразнообразию нематод превосходят только насекомые. Несмотря на свои малые размеры, круглые черви заняли практически все экологические ниши, от горных склонов Гималаев, донных отложений Марианской впадины и африканских пустынь до … внутренностей кашалотов. Кстати сказать, именно свободноживущая нематода Caenorhabditis elegans оказалась первым многоклеточным животным, чей геном был полностью «прочитан» в 1998 г.

Из более чем 24 тыс. описанных видов нематод около 16% в той или иной степени связаны с растениями. Практически все известные нам высшие растения могут быть хозяевами одного или более видов паразитических нематод. Не являются исключениями и важнейшие сельскохозяйственные пищевые и кормовые культуры, включая зерновые и бобовые, а также декоративные.

В России хорошо себя чувствуют около 150 видов паразитических нематод, поражающих разнообразные органы растений, от корней до семян. Часть этих паразитов вдобавок является переносчиками грибковых, бактериальных и вирусных заболеваний. По внешнему виду эти черви не слишком отличаются друг от друга, разве что размерами – от 0,5 до 5,0 мм. Благодаря своей форме тела нематоды легко продвигаются по почвенным капиллярам или межклеточному пространству в ткани растений. 

Эти яркие «шарики» на корнях картофеля – защитные цисты золотистой нематоды Globodera rostochiensis, образующиеся из покровов самок после завершения их развития. В цистах успешно зимуют яйца и подвижные инвазионные личинки паразита. Фото В. Чижова

Как распознать врага? Галловые нематоды, внедряясь в органы растений, вызывают образование на них узелков (галлов), нарушая обмен веществ. Пораженные растения увядают, легко поражаются болезнями и погибают. Листовые нематоды приводят к формированию на листьях мозаики из-за гибели части клеток; корневые могут стимулировать образование многочисленных небольших ответвлений корня – своеобразную «бороду». 

Особой вредоносностью отличаются галловые нематоды, распространенные как в открытом, так и в защищенном грунте. Такими паразитами поражаются многие культуры, от томата и огурца до дыни и женьшеня. Большой ущерб наносят и другие паразитические нематоды: так, стеблевая нематода (Anguillulina dipsaci) поражает землянику, а к картофелю неравнодушна золотистая картофельная нематода (Globodera rostochiensis). При этом в связи с изменением климата и расширением торговых связей между регионами некоторые фитопаразитические нематоды, ранее считавшиеся карантинными объектами, начинают успешно завоевывать новые территории. Наглядным примером является вышеупомянутая картофельная нематода, до недавнего времени не встречавшаяся во многих районах Новосибирской области

К сожалению, методы контроля численности фитопаразитических нематод пока немногочисленны. Конечно, имеются высоко¬эффективные химические препараты, но из-за токсичности, в том числе для человека, их применение в сельском хозяйстве ограничено. При этом биологические препараты на основе патогенных для нематод бактерий и хищных грибов, а также других специализированных хищников, пока не нашли себе широкого применения. К тому же их использование не всегда экономически оправдано. 

Испытания жидкой и сухой форм биопрепаратов на основе хищных грибов показали их высокую эффективность как для защищенного, так и открытого грунта. Контрольные растения, почва под которыми не была обработана препаратом, значительно отставали в росте и урожайности. Фото Т. Тепляковой

Однако новосибирские специалисты еще в прошлом веке отобрали в природных популяциях эффективные штаммы хищных грибов, характеризующиеся высокой нематофаговой активностью. На основе гриба Arthrobotrys oligospora была разработана технология получения биопрепарата нематофагин-БЛ, разрешенного для применения в России, а также Duddingtonia flagrans F-882. 

Испытания различных форм биопрепарата на разных культурах (томат, картофель, земляника и др.) показали его высокую эффективность. Например, с его помощью удалось понизить зараженность почвы нематодами в теплицах на 86%, что в случае огурца дало прибавку урожая на два и более кг на 1 м2. А в случае земляники численность стеблевых нематод падала в среднем на порядок, а доля крупных ягод при этом значительно увеличивалась. 

Уже через 30 минут после поимки нематоды хищным грибом Arthrobotrys compacta (слева) его гифы раздвигают покровы и проникают в тело парализованного червя (справа). Сканирующая и световая микроскопия. Фото Е. Рябчиковой

Тем не менее пока наиболее доступным методом борьбы с фитогельминтозами служит профилактика с помощью карантинных мер, предотвращающих распространение нематод из очага заражения, «правильных» систем севооборота, а также возделывания устойчивых сортов.

В России изучением фитопаразитических нематод занимаются в Центре паразитологии Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН (Москва) и во Всероссийском научно-исследовательском институте фитопатологии Россельхозакадемии. Здесь разрабатываются диагностические наборы для молекулярно-генетической идентификации наиболее значимых групп, создаются перспективные и экологически безопасные биопрепараты для защиты растений (например, иммуноцитофит на основе арахидоновой кислоты, и агрохит на основе хитозана), а также трансгенные сорта картофеля, сахарной свеклы и рапса, устойчивые к корневым нематодам

Одна из проблем, которую решают исследователи, – это создание методов точной генодиагностики разных систематических подгрупп нематод, отличающихся по патогенности в отношении разных видов и сортов растений. К примеру, для картофельной нематоды G. rostochiensis известно пять таких типов, а для близкородственного вида G. pallida – три. При этом все эти группы отличаются по способности размножаться на разных генетических линиях картофеля. И создание сорта, устойчивого лишь к одному такому типу паразита, бесперспективно.

Взаимная эволюция паразитических нематод и их хозяев в течение миллионов лет напоминает гонку вооружений: растения вырабатывают все более совершенные механизмы защиты (например, утолщают покровные ткани или увеличивают синтез «антибиотиков»-фитоаллексинов), нематода же, соответственно, – системы нападения (крепкий стилет или непроницаемые для фитонцидов покровы тела). Изучение секретов необычайного эволюционного успеха этих крошечных созданий важно для вполне практических целей – сохранения мирового урожая сельскохозяйственных культур, включая морковку на «родных» сотках.

Понравилось? Поделись с друзьями!

Подпишись на еженедельную e-mail рассылку!