Диагностика вирусных инфекций на примере вируса табачной мозаики с помощью лазерной спектроскопии

• Автор: Пискарев, Александр Юрьевич
• Шифр специальности: 06.01.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 127 с. : ил.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Теоретические основы применения лазеров в биологии

1.2. Механизм действия лазерного излучения с биообъектами

1.3. Механизм светочувствительности биологических систем

1.4. Роль нелинейно-оптических процессов

2. ХАРАКТЕРИСТИКА И КЛАССИФИКАЦИЯ ВИРУСА ВТМ

2.1. Общая характеристика группы тобамовирусов

2.2. Морфология вирионов, распространение и хозяева

2.3. Цитопатология, тельца включений

2.4. Структура генома

2.5. Классификация тобамовирусов

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1. Объекты исследований и схема опытов
3.2. Условия проведения опытов
3.3. Конструкция диагностической системы
3.4. Особенности конструкции аналитической стационарной лазерной установки
4. ВЫЯВЛЕНИЕ ЗАРАЖЁННЫХ ВТМ РАСТЕНИЙ
4.1. Оценка заражённости томатов и огурцов ВТМ
4.2. Особенности фотолюминесценции растений томатов, заражённых ВТМ
4.3. Особенности фотолюминесценции растений огурца, заражённых ВТМ
4.4. Исследование фотолюминесценции растений, испытывающих недостаток азота
4.5. Сравнительная характеристика различных методов диагностики вируса ВТМ и азотного голодания
5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
6. ВЫВОДЫ
7. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Для сельского хозяйства всех стран мира встала проблема борьбы с болезнями культурных растений с применением самых разнообразных способов. Известно, что в современной экологической обстановке ущерб от вредных организмов значителен. В Африке потери от вредителей, болезней и сорняков достигают 44% от потенциального урожая, в Юго-Восточной Азии - 43%, в Латинской Америке - 35% (Помазков, 2000). По данным ФАО (2003) потери от заболевания растений в различных странах наносят колоссальные убытки экономике. В Западной Европе они составляют миллионы долларов, в Азии - более 200 млн., Южная и Северная Америка -более 500 млн., в России эта цифра близка к 20-25 млн. долларов. Таким образом, мировой ущерб, наносимый сельскому хозяйству различными заболеваниями растений близок к цифре в 1 млрд. долларов.
В связи с этим борьба с наиболее распространенными болезнями требует больших затрат и усилий. В настоящее время потери сельскохозяйственной продукции обусловлены воздействием антропогенных, стрессовых факторов и приемов, используемых при интенсивных технологиях. В результате организмы активируются и переходят в разряд вредоносных, у патогенов повышается вредоносность и устойчивость к фунгицидам.
Одной из распространенных форм заболеваний и трудно поддающейся диагностике являются вирусные. Вирусы, микоплазмы, вироиды поражают все живые организмы, часто являются причиной массовых заболеваний, приводящих к тяжелым последствиям. В настоящее время известно около 700 возбудителей вирусной этиологии и их количество постоянно пополняется (Келдыш, Помазков, 2003).
Широкое распространение вирусных заболеваний, отсутствие приемов массового оздоровления в полевых условиях требует затрат на производство оздоровленного посадочного материала. Для ограничения распространения и снижения вредоносности вирусных заболеваний требуется осуществление

целого комплекса мероприятий: использование приемов ранней диагностики, карантина и сертификации посадочного материала, контроль за источниками инфекции, селекция устойчивых к заболеванию сортов и гибридов (Келдыш, Помазков, 2003).
Возникает потребность в разработке новых методов диагностики, для быстрого мониторинга заболеваний и оздоровительных мероприятий. Разработка теоретических предпосылок и внедрение методологических подходов для различных систем защиты растений от болезней создает основу для разработки физических, биофизических, физиологических и других методов исследований.
Еще К.А. Тимирязев указывал, что, электрофизиологические методы перспективны для определения «степени жизнеспособности организма растений». Широко используют частотную дисперсию импеданса, динамику электрических потенциалов для диагностики устойчивости и эффективности использования пестицидов при защите растений (Горчаков, 1992 ). В других работах эти методы использовали при анализе водного режима, обеспеченности элементами питания, степенью заболевания (Мелещенко, 1959; СгеепЬеш гХ а1.,1972; Горчаков, 1994). Другие исследователи (Тарусов, Китляев, 1974) показали, что электрофизиологические параметры несут информацию о генетической программированное и являются интегральными показателями сложных физиолого-биохимических процессов при воздействии на растение факторов внешней среды.
Ценность полученной информации подчеркивается строго количественными измерениями параметров, воспроизводимостью полученных результатов. Другой особенностью метода является информационность в определении ответных реакций организма на действие факторов среды и стрессовые воздействия, адаптационные возможности растительного организма. Применительно к сельскому хозяйству использование метода позволит определять устойчивость к неблагоприятным
Харрисон, 1978). Направление движения вирусной инфекции по растению коррелирует с транспортом углеводов (Гиббс, Харрисон, 1978).
2.3. Цитопатология, тельца включений
Было показано, что в инфицированных тобамовирусами клетках растений N. §1ийпо8а прежде всего исчезает строма хлоропластов; затем граны и ламеллы становятся аморфными и хлоропласт разрушается. В ядре, прежде всего, исчезает его матрикс. Вещество цитоплазмы агрегирует, и граница между цитоплазмой и вакуолью становится незаметной (НауаБЫ е{ а1., 1965).
Наглядным результатом вирусной инфекции на клеточном уровне является образование включений. Для ВТМ-Ш характерны находящиеся в цитоплазме кристаллические (кристаллы Ивановского), аморфные включения, а также прямые палочки, расположенные параллельно друг другу, и беспорядочно расположенные нити. Кристаллы состоят, в основном, из вирусных частиц. Аморфные включения в виде гранул включают в себя элементы эндоплазматической сети, рибосомы, вирусные палочки и широкие нити, представляющие собой пучки трубочек (НауавЫ Щ а1., 1965). В отличие от ВТМ-Ш и от большинства штаммов ВТМ, Казахский изолят, помимо кристаллических включений в протоплазме, образует также различного рода включения в ядре (Гольдин, 1963). Для ВМТ характерны так называемые овальные тельца включения (Гольдин, 1963).
2.4. Структура генома
Геном тобамовирусов представлен смысловой РНК (+РНК) длиной около 6400 нуклеотидов, которая кэппирована с 5'-конца (в качестве кепа выступает 7-метилгуанозин т7ОрррО) и имеет нетранслируемую область длиной около 70 нуклеотидов. В этом районе локализован участок, характерный отсутствием остатков гуанозина и получивший название П-последовательность. Отсутствие гуанозина обусловливает низкий уровень вторичной структуры РНК и, следовательно, слабое взаимодействие РНК с