Болезни растений, вообще говоря, можно разделить на две большие группы: инфекционные и неинфекционные. Неинфекционные заболевания ― это заболевания, вызванные неблагоприятными условиями окружающей среды. Это могут быть неблагоприятные почвенные условия, погодные, температурные, и, конечно, это воздействия токсических отходов продуктов деятельности человека. Это может быть что угодно: нехватка элементов минерального питания в почве или их избыток, дефицит кислорода в почве или воздействие озона. А инфекционные заболевания ― это заболевания, которые протекают под воздействием живых организмов, и это могут быть бактерии, вирусы, грибы и даже растения, паразиты растений. Безусловно, вирусные и бактериальные болезни очень важны, но грибы, во-первых, опережают всех остальных патогенов живых организмов по числу патогенных видов, а во-вторых, они вызывают самые опасные и вредоносные заболевания.
Основные заболевания, которые вызывают грибы, ― это, например, корневые гнили овощей, деревьев, ценных пород деревьев. У деревьев также бывают раковые поражения, вызываемые грибами разрастания. Такую картину очень часто можно наблюдать в городских парках. Также бывают стволовые гнили, которые вызывают, например, трутовые грибы ― всем известный серно-желтый трутовик, появляющийся весной, и он съедобен, кстати говоря. Очень большая группа грибов вызывает пятнистости листьев и плодов ― неприятная вещь, которая портит товарный вид урожая. На листьях развивается белый налет ― это так называемые мучнистые росы. Как в случае с пятнистостью листьев, они препятствуют фотосинтезу.
Очень большая группа грибов вызывает такое заболевание, как головня ― поражает стебли, листья и, самое важное, у хлебных злаков поражает колос, и зерно не развивается. Есть также и системные заболевания, которые поражают все растение, например фитофтороз картофеля, поражающий и листья, и клубни. Массовое развитие фитофтороза может привести к значительным потерям урожая. Хрестоматийный пример ― это события в Ирландии 1840–1850-х годов, когда несколько лет подряд фитофтороз уничтожал весь урожай картофеля. А картофель тогда составлял основу рациона питания жителей Ирландии. И это не единственный пример значения фитопатогенных грибов в жизни человека.
До середины XIX века основным производителем кофе был остров Цейлон. Когда на остров попали споры гриба ― возбудителя ржавчины кофе, то потери урожая были такие, что кофейные деревья пришлось вырубить. И кофейные плантации перенесли подальше, через Атлантический океан, в Южную Америку, а на острове высадили чайные кусты. Теперь мы пьем цейлонский чай. Есть также примеры, когда фитопатогенные грибы патогенны не только для растения, но и для человека.
Есть такой гриб ― Claviceps. Он вызывает заболевание под названием «спорынья» у хлебных злаков. Когда зерно убирают и перерабатывают на муку, алкалоиды спорыньи попадают в муку, и когда человек потребляет такой хлеб, то у него развивается эрготизм. Эрготизм имеет две формы: первая ― гангренозная (народное название ― антонов огонь), а вторая ― конвульсивная, так называемые злые корчи. В первом случае, попадая в организм человека, когда он потребляет хлеб, алкалоиды гриба вызывают, грубо говоря, сокращения сосудов и капилляров, и у человека начинают отмирать ткани, конечности, в них не поступает кровь, и так до смертельного исхода. Во втором случае конвульсивная форма затрагивает центральную нервную систему и вызывает припадки, схожие с эпилептическими. В XIX веке от этого заболевания пострадало множество людей. Очень сильно пострадала Франция ― там люди гибли десятками тысяч. Но и в России в то же время ржаной хлеб составлял питание солдат российской армии, рожью кормили лошадей. Это заболевание развилось во времена первых походов Петра. Эрготизм привел к большим человеческим потерям, и с этим могут быть связаны некоторые военные неудачи.
Начиная со второй половины XX века муку тестируют на содержание алкалоидов спорыньи. Также муку тестируют на содержание фузариотоксинов из гриба фузариум. Продукцию, ввозимую из тропических и субтропических стран, тестируют на содержание афлатоксинов, которые продуцируют гриб аспергилл. Вообще говоря, диагностика и идентификация фитопатогенных грибов в современной фитопатологии играет большую роль. Так же, как для людей и животных, существуют тест-системы для идентификации патогенных организмов только в растениях, в почве и воздухе.
Они могут быть предназначены для полимеразной цепной реакции (ПЦР), где специфические праймеры распознают ДНК конкретного гриба, конкретного патогена, и мы узнаем, есть ли у нас в этой пробе патогенный вид или нет; или для ПЦР в реальном времени, которая позволяет количественно определить содержание ДНК и РНК в пробе, и мы получаем информацию, превышает ли допустимое значение концентрация этого патогена в пробе или нет. Заимствуют также и иммунологические подходы, используют иммуноферментный анализ, используют антитела, которые распознают антигены. Это молекулы гриба, чаще всего это белки. Одним из самых современных подходов является использование чипов. На матрицу наносят короткие нуклеотидные последовательности, сорбируют их ― они способны распознавать много видов патогенов растений, например. На эту матрицу наносят всю ДНК, выделенную из образца, и мы узнаем, как много видов может быть в этом образце.
В последние десятилетия появилось множество мощных диагностических лабораторий, в которых применяются все эти современные подходы. Таможенная и карантинная службы и даже крупные компании тестируют в них ввозимую и вывозимую продукцию. Использование современных подходов позволило нам осуществлять контроль над развитием заболевания еще на этапе выращивания растений, а не только постфактум. Например, мы можем подбирать какие-то системы для защиты растений. В случае с грибами это фунгициды. Использование фунгицидных препаратов в последние десятилетия позволяет справиться с опасными заболеваниями, вызванными грибами, с такими, например, как фитофтороз картофеля и томата.
Таким образом, современная фитопатология позволяет предотвращать развитие заболеваний и не допускать их массового распространения. Фитопатология все больше уходит на молекулярный уровень. Изучение межмолекулярных взаимодействий патогена и растения-хозяина позволит в будущем выводить растения, устойчивые к патогенным организмам.
