Лекция

Фитопатогенные бактерии

План:

1. Общие сведения о бактериях.

2. Типы бактериальных болезней растений.

3. Источники инфекции и пути распространения фитопатогенных бактерий.

Литература:

1 Семенкова И.Г.Фитопатология. - М.: Академия, 2003. – 478 с.

2 Семенкова И.Г. Лесная фитопатология. - М.: Издательство Моск. гос. ун-та леса, 2002. - 201с.

1. Общие сведения о бактериях

Бактерии относятся к царству дробянок (Mychota), надцарству прокариот (Procariota). В отличие от эукариот, к которым относятся растения и грибы, в клетках прокариот нет настоящего обособленного ядра, клеточная стенка не содержит ни целлюлозы, ни хитина, а ее каркас составляет мукопептидмуреин. Ядерное вещество (нуклеоид) распределено в цитоплазме клетки диффузно или в виде мелких зерен.

Бактерии представляют собой одноклеточные организмы, не имеющие хлорофилла и живущие, как и все гетеротрофы, за счет готовых органических веществ растений и животных. Среди бактерий имеются сапротрофы и паразиты, однако случаи облигатного паразитизма отсутствуют: все бактерии способны в тех или иных условиях развиваться вне живого организма.

Размеры фитопатогенных бактерий незначительны: от 0,5 до 4,5 мкм в длину и от 0,3 до 0,6 мкм в поперечнике.

Бактериальная клетка окружена жесткой, довольно толстой многослойной оболочкой, придающей клетке определенную постоянную форму. По форме клеток различают бактерии шаровидные и палочковидные; последние могут иметь вид коротких или длинных, прямых или в различной степени изогнутых палочек (рис. 24).

Болезни растений вызываются преимущественно бактериями, имеющими форму коротких прямых палочек. Чаще они одиночные, но иногда соединены попарно или в цепочки.

У некоторых фитопатогенных бактерий имеется ослизненная оболочка (капсула), защищающая бактериальную клетку от воздействия прямых солнечных лучей и высыхания. При болезнях растений, вызываемых такими бактериями, на пораженных органах обычно образуются скопления слизи (экссудата).

Бактерии бывают неподвижные и подвижные, т.е. активно передвигающиеся при помощи жгутиков. Количество и расположение жгутиков могут быть различными. Известны бактерии с одним, двумя и большим количеством жгутиков. У одних бактерий жгутики находятся на концах клетки, тогда их называют полярными; у других они расположены по всей поверхности клетки — в этом случае их называют перитрихальными. Большинство фитопатогенных бактерий — подвижные формы.

Размножение бактерий происходит путем деления или перешнуровывания клеток. При делении посредине клетки возникает поперечная перегородка, которая разделяет материнскую клетку на две дочерние. При перешнуровывании посредине материнской клетки появляется перетяжка, которая постепенно утончается и вконце концов разделяет клетку на две дочерние. Иногда наблюдаются дробление материнской клетки на несколько дочерних и размножение почкованием. У некоторых бактерий установлен половой процесс типа конъюгации. При оптимальных условиях бактерии размножаются очень быстро: примерно через каждые 20 — 30 мин их число удваивается. Быстро размножаясь на одном месте, бактерии могут образовать довольно крупные скопления (колонии), имеющие у разных видов различную форму и окраску. На искусственной питательной среде фитопатогенные бактерии обычно развивают мелкие, блестящие, слизистые колонии округлой формы, чаще всего с ровными краями, белого, сероватого или желтоватого цвета.

Некоторые виды бактерий образуют споры. При этом содержи­мое клетки теряет воду и концентрируется в одном месте. Затем этот участок уплотняется и покрывается собственной, более плотной оболочкой, превращаясь в спору. Споры бактерий очень устойчивы к различным внешним воздействиям и могут сохранять жизне­способность при неблагоприятных условиях, например, в течение длительного времени выдерживать нагревание до 100 °С и выше, а также сильное охлаждение, высушивание, воздействие химичес­ких веществ и т. д. Попав в благоприятную среду, спора прорастает, образуя новую вегетативную клетку, которая в дальнейшем размножается путем деления. Большинство фитопатогенных бак­терий спор не образует.

Питание бактерий осуществляется осмотическим путем: пита­тельные вещества поступают внутрь бактериальной клетки непо­средственно через ее оболочку. Поселившись в растении, фитопа­тогенные бактерии выделяют ферменты, с помощью которых они разрушают ткани пораженных органов и используют их в пищу. Набор ферментов у фитопатогенных бактерий достаточно широк; в него входят ферменты, гидролизующие углеводы, белки и другие компоненты растительной ткани. Под действием хлорофиллазы происходит расщепление хлорофилла, вследствие чего на поражен­ных участках листьев и других зеленых частей растений обычно появляются характерные для бактериозов светлые маслянистые пятна. Побурение и почернение пораженных бактериями тканей связаны с воздействием окислительного фермента тирозиназы.

Заражение растений фитопатогенными бактериями осуществ­ляется только через естественные отверстия (устьица, чечевички, гидатоды, рыльца, нектарники) или повреждения (ранки, сре­зы, морозобойные трещины и т.п.). Внедряться в растение через неповрежденную кутикулу или кору бактерии не могут.

Фитопатогенные бактерии различаются по степени специали­зации: наряду с узкоспециализированными монофагами и бакте­риями, поражающими растения нескольких видов или родов, имеются типичные полифаги. Таким почти «всеядным» является, например, возбудитель корневого рака — Agrobacterium tumefaciens, который поражает растения более чем 60 родов из различных се­мейств.

Одним из важных свойств бактерий является их большая из­менчивость. Новые формы и биотипы, возникающие в результате мутаций, рекомбинаций генов и другими путями, нередко отли­чаются от исходных форм более высокой или, наоборот, мень­шей патогенностью в отношении растений-хозяев.

Условия окружающей среды оказывают большое влияние на раз­витие и распространение фитопатогенных бактерий. Так, наиболее активное развитие большинства бактерий наблюдается при температуре от 20 до 35 °С, избыточной влажности и нейтральной или слабо­щелочной реакции среды. По отношению к кислороду все фитопатогенные бактерии являются типичными аэробами. Свет неблагоприятно действует на большинство бактерий; прямые же солнеч­ные лучи их быстро убивают. Поэтому солнечный свет является мощ­ным фактором, ограничивающим развитие бактерий в природе.

Все фитопатогенные бактерии относятся к классу Eubacteria, порядку Eubacteriales, включающему несколько семейств. Основными признаками семейств являются форма бактериальных клеток, способность к активному передвижению, количество и рас­положение жгутиков, наличие или отсутствие спор. Принадлеж­ность бактерий к тому или иному роду определяется, кроме того, формой и цветом колоний, биохимическими свойствами, напри­мер способностью к образованию определенных пигментов, отношением к прижизненному окрашиванию определенными кра­сителями («окраска по Граму») и некоторыми другими признака­ми. При определении видов фитопатогенных бактерий прежде всего учитываются особенности ферментной системы, специализации, патогенность и другие паразитические свойства. Большинство фитопатогенных бактерий относится к родам Pseudomonas, Xanthomonas, Erwinia, Agrobacterium и др.