Бактеріальний рак

Навесні на окремих кущах, в місцях проникнення збудника, з’являються калусоподібні нарости (пухлини) на багаторічній деревині, а іноді і на однорічному прирості. Спочатку нарости білі та м’які, та по мірі розростання стають твердими, темними з пробковою горбкуватою поверхнею. На багаторічних частинах кущів вони нерідко сягають 20 см і більше в діаметрі. Хворі рослини знижують продуктивність і без проведення спеціальних заходів через два-три роки можуть повністю загинути.

На місці інфекції починає неорганізовано ділитися маса клітин, зовнішньо схожа на каллус. Це виникає злоякісна пухлина, зростання якої, рослина не може контролювати. При аналізі змісту гормонів у пухлині виявляється, що рівень і ауксинів, і цитокінінів підвищений. Кожна клітина пухлини здатна самостійно виробляти ці гормони і більше не залежить від інших частин рослинного організму.

Слід відрізняти калус від бактеріального раку, який має схожу структуру, але суттєво відрізняється своїми фізиологічними властивостями і впливом на рослину.

Захворювання Бактеріальний рак завдає істотного економічного збитку сільському господарству, викликаючи утворення корончатогаллових пухлин, і, як наслідок, пригніченість зростання і загибель більшості сільськогосподарських культур, серед яких і виноград.

Зараження виноградної рослини відбувається при контакті з інфікованою водою, грунтом, а також в процесі експлуатації виноградних плантацій через рани, утворені в результаті обрізки і дії несприятливих кліматичних умов.

Бактеіальний рак викликають бактерії з сімейства Різобійові (Rhizobiaceae), які відносяться до роду агробактерій (Agrobacterium). Збудники бактеріального раку мешкають практично на всіх типах грунтів. Агробактерії викликають рак коренів винограду (збудник – А. Vitis, агробактерія «виноградна»), коренів малини (А. rubi, агробактерія «малинова»), хвороба корончатого галла у широкого кола господарів (А. tumefaciens, агробактерії «пухлиноутворююча»).

Генетичний матеріал бактерій складається з нуклеотиду (велика кільцева молекула ДНК, в якій зберігається «основна» генетична інформація), і плазмід (дрібніших кільцевих молекул ДНК з меншою інформаційною ємністю). Властивість агробактерій вражати ті чи інші види рослин «запрограмовано» саме в плазмідах. Залежно від типу захворювання ці плазміди позначають як Ti-плазміди (від англ. tumor inducing – викликають пухлини) і Ri-плазміди (від англ. root inducing – Викликають “кошлате” коріння). При втраті плазмід агробактерії втрачають властивість викликати відповідні захворювання. Плазміди мають цілу низку цікавих і практично важливих властивостей. По-перше, в одній клітці агробактерії не можуть зустрітися не тільки Ti- та Ri-плазміди, але навіть дві різні Ti-плазміди! Якимось чином перша, що «оселилася» в бактерії плазмида не допускає проникнення і розмноження інших плазмід, схожих на неї.

По-друге, плазміди здатні передаватися від однієї бактеріальної клітини до іншої. Як це не парадоксально, тільки 1-5% клітин агробактерій, що вільно живуть у грунті, «озброєні» Ti-або Ri-плазмідами. Але як тільки починається процес інфекції, плазміди активно розмножуються і передаються від бактерії до бактерії.

Для зараження рослин найбільш важливим виявляється особлива частина Ti-плазміди (Vir-район), в якій закодовано досить багато генів. Постійно працюють тільки два гена: VirA і VirG. При пошкодженні клітин рослини (пошкодження інструментами, комахами та ін.) виділяється Ацетосірінгон – особлива речовина фенольної природи. Білок VirA є рецептором, який реагує на ацетосірінгон і передає сигнал на білок VirG, який активує всі інші гени Vir-району. В результаті клітини агробактерій пливуть до місця ураження (орієнтуючись по збільшенню концентрації ацетосірінгона). Така поведінка подібна до реакції акули, що прямує на запах крові. Потім Ti-плазміда починає розмножуватися і передаватися іншим бактеріям того ж виду.

Від агробактеріії за допомогою спеціальних білків відокремлюється один ланцюг ДНК, занурюється в клитину рослини і вбудовується в її ДНК. Таким чином, відбувається процес вбудовування чужорідної ДНК в ДНК клітини рослини. Після цього клітину рослини можна вважати генетично модифікованою. В процесі еволюції агробактерії «розробили» механізм отримання генетично модифікованих клітин рослини, тобто стали природними «генними інженерами».

Потрапивши в геном рослини, Т-ДНК викликає активний синтез як ауксинов, так і цитокінінів. При цьому клітини рослини-господаря починають неорганізовано ділитися, утворюючи пухлини.

Крім того вони починають активно виробляти опін. Опинів досить багато, і кожна Ti-плазміда забезпечує синтез свого опіну. Ні самі рослини, ні інші організми, що мешкають на рослинах, не можуть розщепити опін. І тільки агробактерії здатні «перетравлювати» той опін, синтез якого вони викликали. Якщо в грунті мешкають два різних види агробактерій, то при інфікуванні перша бактерія якимось чином не пускає іншу, яка харчується іншим опіном.

На цьому заснований біологічний метод боротьби з бактеріальним раком. Крім патогенних, є непатогенні агробактерії. Вони також «не пускають» інші види агробактерій до кореневої системи рослини, через яку і відбувається ураження. Якщо заздалегідь обробити рослини певними штамами A. radiobacter, то рослина не захворіє ні корончатим галлом, ні кореневим раком, ні хворобою бородатого кореня.

В зв’язку з тим, що збудник бактеріального раку проникає в рослини через поранення, потрібно уникати травмування рослин інструментами і технікою. До упереджувальних заходів відноситься і боротьба з шкідниками, які можуть пошкоджувати кору або коріння.

Лікування ураженних агробактеріями рослин не існує. Агробактерії можна вбити за допомогою антибіотиків, але зростання пухлини продовжиться завдяки зміненому коду ДНК рослини.

Враховуючи тотальну розповсюдженість бактеріального раку і неможливість його викорінення, досить часто і успішно практикуються заходи, щодо максимального продовження життя пошкодженого куща.

Перш за все проводять ретельне вичищення пухлини і дезинфекцію утвореної рани залізним або мідним купоросом. В більшості випадків рани заживають і заростають живими тканинами. Але це все одно не виключає появу пухлин в інших місцях.

Якщо ж пухлина достатньо велика, або розповсюдження хвороби настільки сильне що пухлинами вкритий весь рукав, то проводять заміну рукава на інший. При багаторукавній формовці куща, заміна рукавів – простий процес.

Такі заходи дають можливість зберегти виноградні насадження практично без втрати працездатності кущів.

Корчування уражених кущів не приведе до бажаних результатів, так як бактерія живе у грунті, та з високою вірогідністю уразить і нові насадження.

В профілактичних цілях перед посадкою саджанці вимочують у розчині Паурину. Це новий бактеріальний препарат, на основі Pseudomonas fluorescens CR 330D, розроблений колективом вчених Інституту захисту рослин та екологічного землеробства АН Молдови.