15.03.2010

С помощью электронного микроскопа получена фотография процесса разрушения клеточной стенки стебля винограда

Болезнь виноградников Северной Америки, уничтожающая виноградную лозу, впервые «сфотографирована» в действии. Электронный микроскоп позволил запечатлеть процесс разрыва клеточной перегородки бактерией Xylella fastidiosa, ответственной за разнос заражения по стеблям растения.

Растения, как и животные, как и люди, болеют. Они так же страдают и от бактериальных, и от вирусных заболеваний, но они лишены возможности жаловаться. Однако эпидемии среди растений легко могут уничтожить урожай и внести значительные изменения в планы работающих на земле людей.

Известный пример – филлоксера, напавшая на виноградники Европы в середине XIX века. В то время болезнь уничтожила почти все виноградники Франции, которая была вынуждена долгое время закупать вино в Испании. Это, в свою очередь, дало большой толчок развитию виноделия на Пиренейском полуострове, хотя отдельные регионы также значительно пострадали. В Малаге, например, филлоксера вообще уничтожила виноделие, а тамошние виноградари перебрались в Северную Америку. Собственно, там их поджидала новая беда – болезнь Пирса, бактериальное заболевание винограда, часто встречающееся в США. При развитии этой болезни зараженные растения погибают в течение 1–3 лет, постепенно замедляясь в развитии, теряя ветви, цветки и завязи. Неудивительно, что палочковидная бактерия, вызывающая эту болезнь, является предметом самых детальных исследований американских ученых.

Техасские ученые смогли проследить «преступную» деятельность бактерии.

С помощью электронного микроскопа получена фотография процесса разрушения клеточной стенки стебля винограда бактерией Xylella fastidiosa, вызывающей болезнь Пирса, которая является одной из самых серьезных угроз для виноградников США от Техаса до Калифорнии.

Эту работу публикует Botany.

«Изначально нас интересовал процесс движения бактерии, а также то, как паразиты перебираются с одного растения на другое», – объяснил руководитель исследования, специалист по физиологии растений Грег Кобб.

Традиционно считается, что болезнь Пирса переносят цикадки. Однако такая модель переноса объясняет не все случаи заражений. В таком случае удаление зараженных растений с виноградника решало бы проблему заражения, а это не всегда так.

Кобб и его коллеги обнаружили «эффект спички» в переносе болезни. Зараженные растения сбрасывают листья, но стебель, который их соединял в лозу, остается, как бы выступая в роли деревянной части спички, по которой передается, как огонь, заражение. Это происходит по всей длине лозы, вне зависимости от того, в какой ее части насекомое ввело паразита.

Ксилема (древесина) растения состоит из омертвевших клеток и работает лишь как труба, через которую от корней идут вода и минеральные соли.

Паразиты путешествуют по древесине вместе с водой, делая заразными внешне неповрежденные части растения.

Несмотря на то, что клетки древесины и клеточные стенки достаточно твердые, бактерии научились проникать через них. Эта способность является ключевой для передачи заражения «эффектом спички». Зарегистрировать преодоление клеточной стенки и передачу заражения удалось методом электронной микроскопии. Бактерии находятся в перепонках пор – тонких границах клеточных стенок (на рисунке показаны стрелками).

Для получения этого изображения использован электронный микроскоп, дающий увеличение в 100 тысяч раз. Снимок сделан в направлении развития клеточной стенки.

Ранее «спичечный» механизм передачи болезни серьезно не рассматривался, так как чаще всего мембрана клеточной стенки блокирует такие крупные частицы, как бактерии, не позволяя им пройти сквозь себя. Однако Xylella fastidiosa оказались весьма агрессивными: на снимке видно, как они прорывают мембрану, чтобы распространиться по растению.

Ученые проводили свой опыт на лозе виноградов шираз и каберне совиньон, потому что они наиболее восприимчивы к болезни Пирса. Выбирались кусты, пораженные болезнью, но еще не умирающие от нее, чтобы можно было условно выделить «больные» и «здоровые» фрагменты.

Исследование показало, что разрыв клеточных стенок нарушает водоснабжение лозы и возникающий дефицит воды вносит свой вклад в гибель растения от болезни, однако не является ее основной причиной. В дальнейшем авторы работы планируют продолжить свои исследования в надежде найти более эффективные способы борьбы с паразитом и продлить жизнь пораженных растений.

Александра Борисова

Источники:

1. Газета.Ru