Фитофтора и голод
Эти бронзовые фигуры в натуральную величину изображают истощенных людей, прижимающих к груди свои пожитки и детей, в ожидании лучшей жизни в эмиграции. Мемориал под названием «Голод» установлен на набережной Дублина в память о погибших во время Великого голода в Ирландии 1845–1852 годов (см. Great Famine). В стране погибло не меньше миллиона человек и примерно столько же покинули Ирландию. Около 40 тысяч человек прибыли в Канаду — это событие отражает серия скульптур, установленных в Ирландском парке (см. Ireland Park) в Торонто. Автор обоих мемориалов — ирландский скульптор Роуэн Гиллеспи (Rowan Gillespie).
Одной из главных причин Великого голода считают массовое распространение (или эпифитотию) на территории Европы фитофтороза картофеля. И сегодня фитофтороз остается самым разрушительным заболеванием для мирового картофелеводства. Потери урожая достигают 75% и более, на регулирование болезни ежегодно затрачивается 3–10 миллиардов долларов США.
Возбудитель болезни — фитофтора Phytophthora infestans, грибоподобный эукариотический микроорганизм из группы оомицетов. Изначально фитофтору на основании морфологических и физиологических признаков причисляли к грибам, но позже молекулярные и биохимические исследования показали, что оомицеты сильно от грибов отличаются. На самом деле они более тесно связаны с диатомовыми (см. картинку дня Панцирь диатомей) и бурыми водорослями.
Данный вид фитофторы подробно описал в 1846 году английский ботаник и миколог Майлз Джозеф Беркли, назвав болезнь картофельной гнилью. Современное название микроорганизму дал в 1876 году Генрих Антон де Бари, немецкий ботаник, миколог, микробиолог, отец фитопатологии.
В США болезнь официально была выявлена в 1843 году, а через два года, в 1845 году, — и на территории Европы, в Бельгии. Распространение фитофторы по миру связывают прежде всего с активными транспортировками картофеля как для употребления в пищу, так и для использования его в качестве посадочного материала. Но откуда она исходно распространилась? На этот счет было много споров. Сперва ученые полагали, что вид произошел в Андах совместно с картофелем, но позже сошлись во мнении, что место происхождения патогена — высокогорья Центральной Мексики. На это указывает тот факт, что растения рода паслен (Solanum) в этом регионе устойчивы к фитофторозу, а также высокое генетическое разнообразие местной популяции фитофторы и результаты филогеографического анализа (см. Phylogeography).
На сегодняшний день фитофтора массово присутствует во всех основных центрах выращивания картофеля. Считается, что изначально по миру распространился генотип FAM-1 (он же присутствовал и в Ирландии в период массового голода), который впоследствии был вытеснен генотипом US-1 в 1930–1950-х годах. Сегодня существует несколько десятков генотипов фитофторы. На территории России, по некоторым источникам, наиболее высокая вредоносность фитофтороза отмечается на Северо-Западе, Урале, в Сибири и особенно на Дальнем Востоке — Камчатке и Сахалине.
Фитофтора поражает более 90 видов растений семейства пасленовые, но наибольший вред причиняет картофелю и томату. Болезнь поражает листья, стебли, клубни картофеля. Сначала на листьях нижнего яруса появляются темно-серые или коричневые водянистые пятна. На нижней стороне листа вокруг пятна, на границе здоровой и пораженной ткани, при высокой влажности появляется белый налет.
Признаки фитофтороза картофеля: A — на верхней стороне листьев; B — на нижней стороне листьев; C — на стеблях; D — на клубнях картофеля. Фото из статьи A. A. Al Harethi et al, 2023. First report of molecular identification of Phytophthora infestans causing potato late blight in Yemen
В клубни инфекция попадает через «глазки» или ранки, на поверхности появляются немного вдавленные бурые или светло-коричневые пятна, которые уходят вглубь ближе к сердцевине.
Так выглядит клубень, пораженный фитофторозом, в разрезе. Фото © Scott Bauer с сайта invasive.org
При высокой влажности (свыше 90%) и температуре от 10 до 23°C инфекция быстро распространяется внутри и между растениями и может привести к полному некрозу зараженных растений на всей территории в течение 5–10 дней. При повышении глобальной температуры на 2°C территории распространения фитофтороза картофеля со временем могут существенно измениться. Риск заболевания будет ниже в более теплых регионах и выше в более прохладных.
Жизненный цикл фитофторы можно разделить на бесполую и половую часть. Бесполое размножение обеспечивает быстрое распространение по территории и может неоднократно повторяться в течение сезона, а половое размножение приводит к увеличению генетической изменчивости и помогает возбудителю выжить между сезонами в трудных условиях среды.
Перезимовывает фитофтора в форме мицелия в клубнях или в виде ооспор (половые споры с плотной оболочкой) в почве и на растительных остатках. При бесполом размножении из мицелия прорастают спорангиеносцы — специализированные гифы, на которых развиваются органы бесполого размножения — спорангии лимоновидной формы. Если температура составляет 20–25°C и имеется достаточное количество питательных веществ, то спорангии сами будут являться источником заражения. При более прохладной погоде (10–15°C) в спорангиях будут развиваться подвижные в жидкой среде зооспоры со жгутиками. После созревания зооспоры выходят из спорангия и достигают поверхности листа или корня хозяина. И спорангии, и зооспоры прорастают, образуя аппрессорий (см. Appressorium) — специализированную гифу, предназначенную для проникновения в клетки растения-хозяина. Питательные вещества фитофтора получает через специальные гифы-гаустории и распространяется по тканям растения.
Гистологическая модель поперечного среза листа картофеля, пораженного фитофторой. Модель представлена в Ботаническом музее Грайфсвальда (см. Botanical Museum Greifswald), Германия. Фото с сайта en.wikipedia.org
В это время на нижней стороне листьев отмирающего растения развиваются новые спорангиеносцы (белое спороношение), которые высвобождают спорангии, способствующие воздушному распространению патогена и повторному заражению новых растений. Также спорангии и зооспоры могут поражать клубни (например, стекая в почву с дождевой водой), которые станут в таком случае источником инфекции. На начальных этапах эти клубни будут выглядеть здоровыми, но при хранении могут полностью сгнить.
Что интересно, зооспоры фитофторы также могут выполнять роль переносчика другого заболевания картофеля — Х-вируса (см. Potato virus X).
A — спороношение на нижней стороне листа на границе между здоровой и пораженной тканями; B — спорангии под световым микроскопом; C — спорангии под сканирующим электронным микроскопом. Фото из статьи A. A. Al Harethi et al, 2023. First report of molecular identification of Phytophthora infestans causing potato late blight in Yemen
Фитофтора — гетероталличный организм, то есть имеет два типа спаривания при половом размножении: A1 и A2. Иначе говоря, половой процесс возможен только при встрече мицелия противоположных типов. Мицелий каждого типа несет оогоний (женский орган) и антеридий (мужской орган), при слиянии оогония и антеридия противоположных типов образуются ооспоры. Данный процесс регулируется половыми гормонами, у каждого типа он свой.
Ооспоры чаще формируются на стеблях, чем на листьях. Объясняют это тем, что стебли способны противостоять фитофторозу в течение более длительного периода. Ооспоры толстостенные, очень прочные и могут сохраняться в почве в течение нескольких лет. Они способны выдерживать очень низкие температуры, но более чувствительны к повышенным температурам.
Круглая ооспора Phytophthora infestans с плотной оболочкой. Фото из статьи J. Yuen, 2021. Pathogens which threaten food security: Phytophthora infestans, the potato late blight pathogen
Фитофтора секретирует большое количество эффекторных белков, которые позволяют ей преодолевать иммунную защиту растения-хозяина. Эти белки могут играть роль как внутри, так и вне клеток растения. Например, некоторые подобные белки патогена способны ингибировать картофельные PAMP — патоген-ассоциированные молекулярные паттерны, локализованные на поверхности клеток растения-хозяина, они служат для активации иммунитета растений, что напрямую способствует развитию болезни. А белок-элиситин (см. Elicitin) PiINF1 умеет вызывать массовую аутофагию.
Цикл развития Phytophthora infestans. Рисунок из книги W. Pérez, G. Forbes, 2010. Potato late blight
Также обнаружен целый ряд генов фитофторы, связанных с вирулентностью. Например, только во время заражения клубней картофеля могут проявлять активность 54 гена. Более того, малые РНК (см. Small RNA), кодируемые фитофторой, могут влиять на мРНК картофеля, тем самым способствуя возникновению заболевания. Но до конца молекулярные основы многих процессов взаимодействия фитофторы с растением-хозяином не изучены.
Возвращаясь к заголовку, хочется в очередной раз подчеркнуть важность исследований в области фитопатологии, ведь на примере фитофтороза можно ясно проследить, как болезни растений меняют не только историю государств, но и жизни миллионов людей.
Фото © William Murphy с сайта flickr.com.
Вера Шейкина
-
На юге от нее помидоры страдают. Если в СССР при железном занавесе помидоры росли тыщами гектар без химобработки то с открытием границ стали расти только в теплицах. Теплица нужна не для обогрева а для защиты от фитофторы.
В открытом грунте только в сухом жарком климате вроде волгоградского.-
Помидор это совсем молодая культура, для выращивания у нас. Она появилась у нас буквально на наших глазах.
Потому и не болела, что среда возделывания была ещё чистая.
Ровно так же как, и, например, колорадский жук для картофеля. Картофель то же у нас молод и свеж, и буквально на наших глазах произошло его тотальное заражение вредителем, который на родине картофеля такой же автохтон, как и растение.
Кстати, случай из жизни.
Однажды моя мама в дачном автобусе в разговоре с соседкой посетовала на фитофтору.
- А что такое фитофтора?
- Ну это такие бурые пятна на помидорах.
- А откуда ты это знаешь?
- В книжках читала, учёные так пишут.
- Эти учёные, они дураки, они сидят в своих кабинетах, и ничего не понимают. На самом деле - это от сырости!
*
И ведь действительно от сырости.. :-)
-
Меры борьбы чаще всего сводятся к выращиванию устойчивых сортов, соблюдению севооборота (например, не стоит высаживать картофель и другие паслёновые из года в год на одном и том же месте или близко друг к другу), грамотному применению удобрений и пестицидов (начиная чуть ли не с обработки самой почвы перед посадкой картофеля). Здесь всё по азбуке, так сказать.
Так как Phytophthora infestans не входит в перечень карантинных объектов, карантин здесь уже не поможет. Болезнь во всю присутствует на территории России.
По поводу сортов: безусловно, наиболее устойчивые сорта есть, но это не значит, что потерь не будет совершенно. Здесь, к сожалению, с ходу сложно ответить, приводя конкретные примеры.
В статье не уделяется внимание конкретным пестицидам, поскольку это уже будет расцениваться как реклама отдельных производителей. Перечень конкретных препаратов можно посмотреть в Государственном каталоге пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации. Ну и выработку устойчивости у патогена никто не отменял: применяя из раза в раз один и тот же пестицид, мы будем работать исключительно на усиление возбудителя, а не на наш урожай.
"Товарищи учёные, не сумлевайтесь, милые:
Коль что у вас не ладится — ну, там, не тот аффект, —
Мы мигом к вам заявимся с лопатами и с вилами,
Денёчек покумекаем — и выправим дефект!"
В Ирландии не только фитофтора, но и британские власти вывозили зерно, некоторые даже радовались. Кстати, 19 веке Ирландия была 2 раза больше, чем сейчас, все выехали в США. Фильм "Банды Ню Йорка", как город населили ирландские бедняки.
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B4
Но это не было основной причиной. С 1846 года влияние упадка усугублялось экономической политикой правительства вигов, основанной на принципах laissez-faire (невмешательство правительства в экономику). Более долгосрочные причины включают наличие системы отсутствующего землевладельца (изгнание крестьян-арендаторов лендлордами за неуплату аренды)[13][14] Обширные земельные угодья в Ирландии принадлежали лендлордам (землевладельцам), как правило, жившим в Британии и сдававшим землю для обработки в аренду ирландским крестьянам-издольщикам/ Поскольку все поля в стране были засажены одним сортом картофеля, пострадал практически весь урожай.
https://en.wikipedia.org/wiki/Great_Famine_(Ireland)
English documentary maker John Percival said that the famine "became part of the long story of betrayal and exploitation which led to the growing movement in Ireland for independence." Scholar Kirby Miller makes the same point.
-
Как написано в статье, фитофтороз был одной из причин. Безусловно, глобально на голод повлияло множество и иных важнейших факторов, в том числе экономических и политических.
-
Политика, только политика (и ничего кроме политики) является причиной бед и несчастий.
Ирландия пострадала как колония Британии. Если у тебя всё отбирают и ничего не оставляют - поневоле вымрешь. Ровно тогда же у нас то же были картофельные бунты. И ровно по тем же причинам.
А уж недород и недоедание - вся история. "Мёртвые души", от отъявленного крепостника и защитника политики самодержавия, красноречивей некуда.
Пока культуры возделывания молодые ( а они очень молодые), заражение только начинается. Но всё будет так же как с тем ковидом или нынешним мазутом. Клюнет жареный петух, а ответить нечем. Только дохнуть.-
Политика, только политика (и ничего кроме политики) является причиной бед и несчастий
Таки да. Черная смерть - исключительно от политики. Холера - от нее же.
Засухи, саранча на югах, заморозки по весне - все кровавые режимы виноваты.
И кстати, когда подруга в Архангельской губернии пыталась убедить родственников - не берите клубни на посев у фитофторозных соседей, какой бы у них хороший сорт ни был, - крестьянство так же вертело пальцем у виска. "Это они хранить не умеют".-
А заменить посевной материал селянам - саранча мешает?
А выделить землю под строительство ИЖС впритык к скотомогильнику - засуха виновата?
А те гнилые баржи с мазутом в шторм в море отправить не иначе крестьянство Архангельской губернии организовало?-
И кто селянам на личных участках будет заменять посевной материал? Так там этот кто-то должен не только выделить, но и посадить. Иначе тот же эффект - у соседей сорт лучше.
Танкеры тонут регулярно. И в большинстве случаев потому, что экономят изо всех сил собственники, которым нужны деньги, деньги, и побольше. Где-то это связано с политикой, где-то нет. Просто "во всех несчастьях виновата политика" - это вовсе не универсальный закон природы. Ну и к фитофторе он уж всяко отношения не имеет.-
Политика и должна заменять посевной материал. Иначе это не политика, а бизнес.
И полностью имеет отношение к фитофторе. Именно такие проблемы обозначают уровень развития. На уровне Ирландии 19 века. Дожили.
А технологии по семенному материалу есть, и они отработаны, но нет желания политики в этом. Есть желание урвать и побольше.
И если танкеры тонут постоянно, а у политики нет никаких технологий по нейтрализации таких событий, то грош цена такой политике.
Подытожим - картофель заменить - легче лёгкого. Инструменты есть. Нет политики.
Танкеры убрать - нет инструментов. И опять из-за политики.
И саранча, кстати, то же - политика. Оконтурить природные очаги - раз плюнуть. Всё уже изобретено до нас, но опять политика этим заниматься не хочет.-
Китайцы так и сделали: когда долгоносик лютовал, массово заменили на огромных площадях хлопок арахисом. Вышло отлично - и крестьян спасли, и долгоносика победили. Без политики такое решение бы не было возможно - равновесие по Нэшу бы не дало. У них конечно были и эпичные провалы с этой самой политикой: и воробьи, и глубокая вспашка, и коммунистические посадки, и домна в каждый дом. Но были и успехи, на фоне неудач теряющиеся, но были
-
-
-
-
-
Кроме того, не понятно: вот растут рядышком картофан и, допустим, репка. Почему эта фита-дрита игнорит репку и харчит картофан только?.. Нипанятна... :/
-
У фитофторы была не одна тысяча лет, чтобы раскрыть механизмы паслёновых, с которыми они имеют примерно одинаковую территорию происхождения. Специфичность хозяина можно объяснить наличием в геноме фитофторы большого количества генов, кодирующих эффекторные белки, которые умело могут обходить иммунную систему именно картофеля (другого паслёнового растения). Геном фитофторы считается очень большим, что делает его более пластичным и позволяет выводить новые штаммы (расы).
-
которые умело могут обходить иммунную систему именно картофеля (другого паслёнового растения)
А между тем, возможное решение уже давно было предложено в ставшем классическим м/ф "Падал прошлогодний снег" (когда ёлки массово прикидывались берёзами и т.д.). Почему бы картофану али помидоркам не прикинуться берёзками?.. :з -
Потому что ГМО запрещено. А так бы можно было попробовать замаскировать под березку. И береста картофельная опять же
-
Потому что ГМО запрещено.
Ооооооооо! :О
Свидетели Святого и Непобедимого Гмо подъехали!! :з
Чтиво, мон-плезир: отсюда https://doi.org/10.1007/s10327-013-0495-x и далее.
А лучшее всего делать, как с нижнеземельскими тюльпанчиками: покупать сортовые семки. Каждый год. Из года в год. (А то предчувствую я, что цвет может измениться, ВНЕЗАПНО...) ^_^-
Так надо свои выращивать, а не покупать.
Что-то я не понял, как монплезир поможет создать новую клубневую культуру не на основе пасленовых?-
Что-то я не понял
Там про другое: тупая копипаста якобы "генов устойчивости R" имела краткосрочный эффект, и за пару лет фитофтора преодолела это всё "в поле". Т.е., ГМОсятина сама по себе не панацея - хоть заразрешайся! - через год-два будет всё то же самое...
Но для капиталюг это золотое днище, канешн. (Пример с тюльпанчиками.) :]
-
-
-
Геном фитофторы считается очень большим, что делает его более пластичнымБольшой геном не гарантирует эволюционного успеха.
Вирус бешенства (Rabies lyssavirus) - едва ли не простейшее живое (точнее - полуживое) существо! Он состоит почти целиком из крохотного РНК-генома, содержащего всего пять генов. Тем не менее - если он попал в организм к "венцу творения", и успел как-то размножиться - то всё, ваша песенка спета. Летальный исход гарантирован, и умнейший мозг здесь не поможет.
Запутался в "патоген-ассоциированные молекулярные паттерны, локализованные на поверхности клеток растения-хозяина... служат для активации иммунитета растений" и "напрямую способству[ют] развитию болезни." Кто на ком стоял?)
Ну, а уж то, что "до конца молекулярные основы многих процессов взаимодействия фитофторы с растением-хозяином не изучены" в свете вначале сказанного, что "Потери урожая достигают 75% и более, на регулирование болезни ежегодно затрачивается 3–10 миллиардов долларов США" - вовсе выглядит почти анекдотично.
Это куда же это мильярды "урегулировываются?))
Хорошо бы хоть полмиллиардика на исследование сих молекулярных дел регуляторам этого дела, того... переурегулировать. В сторону биохимиков и прочих умных ребят из этой яйцеголовой когорты.
Или и так всем хорошо?)
-
Патоген-ассоциированные молекулярные паттерны находятся на поверхности клеток растения-хозяина, то есть картофеля. А у фитофторы есть специальные белки, которые могут эти паттерны ингибировать (замедлять), что позволяет ей подавлять иммунную систему растения. Там белки указаны в начале предложения, из-за чего оно вышло длинным, и в конце предложения теряется то, что было в самом начале. :)
Эх, а миллиардики чаще всего уходят на пестициды и не менее дорогой семенной материал, к сожалению. -
Хорошо бы хоть полмиллиардика на исследование сих молекулярных дел регуляторам этого дела, того... переурегулировать.
Это возможно только в условиях "кровавой диктатуры"© рабочих и крестьян, а у них там развитОй капитализм™ так-то... (Производителям пестицидов, сопутствующей техники, семенного материалу и прочего тоже нужно чем-то окормляться!) Такшта не в этой жизни. :з-
Ога. В такой, когда наука в полный рост:
❝ Я не знаю, какой я учёный, но самое обидное, что я ещё и трус. Казалось бы, чего мне бояться? Ну в молодости меня много били. Причём, били за то, за что потом давали звания, премии... Но испугали на всю жизнь. Мне уже много лет — пора перестать бояться кого бы то ни было. ❞
(С)
-…Мне как заместителю директора института звонили из весомой организации… В овощном магазине номер шестьдесят два люди покупали картофель в пакетах — и что они там находили?
…Они находили там визитную карточку Павла Константиновича со всеми его регалиями, званиями, адресом и домашним телефоном. Что это за выходки? Во-первых, вас никто на овощную базу не отправлял.
-Послали всю мою лабораторию, всех моих научных сотрудников. И я считал невозможным не пойти с ними. Я привык работать добросовестно. Если я при окладе пятьсот рублей в месяц пакую картофель, то я отвечаю за каждую картофелину. Жалобы на качество были?
- Вроде нет…
- Когда вы покупаете коробку конфет, там лежит бумажка: укладчица номер такой-то. А на овощной базе ни мне, ни докторам наук, ни кандидатам, никому номеров не выдавали. Вот я и вкладывал в пакеты визитную карточку.
(С)
-
Впервые столкнулся с ним в Темниковском районе (Мордовия). До того просто жил в местах, где огороды сажать себе дороже.
Где-то начиная с мая, если склероз мне не изменяет, отчаянно с ним боролся, в основном врукопашную. Как и прочее население. Где-то к концу июля перестал, как, опять же, и все остальные. К сентябрю торчали сухие огрызки стеблей.
В октябре убрали - крупные клубни, полведра с куста. Геморроя было много, но картошка была тоже.
А вот фитофторы в те времена там еще не знали. А с ней таки полный конец. Если поначалу есть можно, то к Новому году все - можно все запасы выбрасывать.
А если ближе к делу - как поедание фитофторозного картофеля влияет на поедателя? И влияет ли?
А вот интересно, я правильно понимаю, что с помощью теплиц (выращивая всю картошку в них с нарочно приподнятой температурой) можно полностью излечить регион от этой штуки?
Ну, за несколько лет (более 7ми, как я понял)?
Последние новости
Картофельная гниль. Рисунок из статьи M. J. Berkeley, 1846. Observations, botanical and physiological, on the Potato Murrain