До недавнего времени большая часть исследований,

касающихся размножения вирусов растений и других аспектов взаимодействия

этих вирусов с их хозяевами, проводилась с применением различных комбинаций

косвенных методов, ибо отсутствовали культуры клеток растений, необходимые

для количественного изучения вирусной инфекции в системе in vitro. Однако

за прошедшие десять лет в этом отношении удалось добиться существенных

успехов. Во-первых, был разработан метод получения протопластов клеток

растений, причем оказалось, что эти культивируемые in vitro структуры можно

заражать вирусами. Во-вторых, было установлено, что из организмов насекомых

- переносчиков вирусов, вызывающих заболевания растений, - можно получать

однослойные культуры клеток, чувствительных к соответствующим вирусам. Оба

этих подхода открывают широкие возможности разработки точных методов

титрования вирусов растений и изучения их биосинтеза. Уже сейчас стало

ясно, что у вирусов растений общая стратегия их взаимодействия с хозяевами,

реализующаяся на уровне одной клетки, та же, что и у сходных с ними вирусов

животных. Протопласты, выделенные из мезофильных клеток табака, можно

заразить ВТМ и таким образом, изучить одиночный цикл размножения этого

вируса. Установлено, что после проникновения вирионов в клетку происходит

быстрое освобождение их РНК от белковой оболочки (декапсидирование),

вследствие чего инфекционность экстрактов клеток, находящихся на стадии

эклипса, снижается. Декапсидирование ВТМ осуществляется путем удаления из

специального капсида составляющих его субъединиц. Напротив, у ВЖМТ,

имеющего икосаэдрическую форму, РНК освобождается из вириона, по-видимому,

без разрушения его белковой оболочки. Освобожденная РНК превращается в

репликативную и промежуточную репликативную формы с помощью механизмов,

вероятно сходных с теми, которые существуют у РНК - содержащих фагов и

пикорнавирусов. Вначале общее содержание вирусной РНК возрастает

экспоненциально, но на более поздней стадии, когда происходит образование

главным образом плюс - цепей РНК, скорость синтеза становится линейкой.

Созревание вируса начинается через 4-5 ч. после заражения. Молекулы

вирусной РНК, синтезирующиеся на данной и последующих стадиях инфекции,

быстро заключаются в капсиды. Однако из клеток выделяется лишь очень

небольшое число варионов. Для большинства заболеваний, вызываемых вирусами

растений, характерно, что зараженные клетки продолжают продуцировать вирус,

не подвергаясь лизису и оставаясь жизнеспособными. Благодаря этому в

клетках растений, зараженных такими вирусами, как ВТМ, концентрация вируса

может достигать огромных значений. Инфекция передается от клетки к клетке

главным образом путем прямого переноса вирионов по межклеточным мостикам

(плазмодесмам).

Количественное изучение циклов репродукции вирусов растений можно

проводить на вирусах, размножающихся в однослойных культурах клеток

насекомых. Так, например, для ВЖКК, относящегося к группе рабдовирусов,

была получена кривая его размножения в культуре клеток цикадки, из которой

видно, что стадия эклипса продолжается 9 ч., а период размножения 20 ч. ;

при этом выход вируса превышает 10 000 вирионов на клетку. Провести такой

точный анализ этой кривой оказалось возможным, потому что, как было

установлено при помощи метода флуоресцирующих антител, данным вирусом

удается синхронно заразить все 100 % клеток культуры, а новосинтезированный

вирус можно эффективно оттитровать, используя для этого однослойные

культуры клеток насекомых. При заражении интактных растений первый цикл

репродукции вируса трудно исследовать из-за того, что вначале вирус

заражает лишь очень небольшое число клеток растений, а на более поздних

стадиях инфекции, когда количество вируса или вирусных продуктов становится

достаточным для проведения точного анализа, циклы репродукции вируса

начинают перекрывать друг друга. Если ВЖКК накапливается в культивируемых

клетках насекомых в очень больших количествах, то он вызывает слияние этих

клеток с помощью механизма, который, вероятно, сходен с механизмом слияния

клеток под воздействием паралинсовирусов.

Репликация РНК вирусов растений, по-видимому,

катализируется специфическими РНК - репликазами. Из листьев, зараженных

ВТМ, были выделены две формы РНК - репликазы. Одна из них - нерастворимая

форма, связанная с РНК ВТМ и способная катализировать синтез специфической

РНК с использованием рибонуклеозидтрифосфатов. Вторая - растворимая форма с

молекулярным весом около 150 000, способная использовать в качестве матрицы

для неспецифического синтеза РНК любую из нескольких исследованных в этом

отношении РНК. Связанная форма репликазы, которую можно экстрагировать из

клеток на поздних стадиях вирусной инфекции, катализирует главным образом

синтез плюс - цепей вирусной РНК.

РНК ВТМ представляет собой одиночную цепь с

молекулярным весом 2,3 10 , способную кодировать полипептид с

молекулярным весом около 2,4 х 10 . В системе in vivo эта РНК кодирует

синтез нескольких белков, в том числе белка оболочки (молекулярный вес 17

500) и двух больших полипептидов (молекулярный вес 160 000 и 140 000).

Совершенно очевидно, что генетической информации, содержащейся в плюс -

цепи РНК ВТМ, было бы недостаточно для кодирования всех этих белков, если

бы они синтезировались независимо друг от друга. Следовательно, либо

нуклеотидные последовательности, кодирующие синтез этих белков, перекрывают

друг друга, либо сначала синтезируется длинный полипептид, который затем

расщепляется на более мелкие полипептиды, либо какой-то из этих

полипептидов синтезируется на минус - цепи РНК.

Цитологические данные, полученные при изучении вирусных

инфекций.

В течение долгого времени считали, что репликация ВТМ происходит

только в цитоплазме. Однако некоторые данные, полученные при цитологических

и цитохимических исследованиях, позволяют предполагать, что первичным

местом репликации РНК этого вируса является, вероятно ядро. Эксперименты с

использованием конъюгированных с ферритином акти - ВТМ - антител

показывают, что белок ВТМ появляется в клетках листьев через несколько дней

после их заражения и сначала обслуживается в цитоплазме главным образом

вокруг ядерной мембраны. Белок ВТМ выявляется также и в ядре клетки,

однако, судя по результатам электронной микроскопии, завершенные вирионы

содержаться только в цитоплазме, но не в ядре. Напротив, вирионы некоторых

других вирусов растений, например вируса штриховатости ячменя,

обнаруживаются в нуклеоплазме. На срезах клеток, зараженных вирусом желтой

карликовости картофеля, для которого характерно наличие внешней оболочки и

который морфологически весьма напоминает рабдовирусы, видно, что вирионы

этого вируса тесно ассоциированы с ядерной оболочкой. Возможно, что ядерная

оболочка служит источником некоторых компонентов входящих в состав внешней

оболочки этого вируса. В ядре вирионы этого вируса не обнаруживаются.

Одним из наиболее частых и характерных воздействий,

оказываемых вирусами растений на клетки, является образование

внутриклеточных включений. В большинстве случаев эти включения представляют

собой агломераты вирусных частиц, либо свободных, либо связанных с

составными частями клетки. Морфология и локализация включений варьируют в

зависимости от вируса, вызвавшего заболевание. Большинство вирусов растений

образует только цитоплазматические включения, но вирус гравировки табака, а

также некоторые другие вирусы образуют кристаллические включения в ядре

клетки. Включения, формирующиеся в клетках, зараженных другими вирусами

растений, также могут быть кристаллическими или амебоидными. в клетках

опухолей, вызываемых вирусом раневых опухолей, обнаруживаются

цитоплазматические шарики, или вироплазмы, состоящие из микрокристаллов

этого вируса.

Распространение вирусов по

растению.

Вирусы, введенные в растение путем механической

инокуляции, медленно распространяются по непроводящей ткани от первично

зараженных клеток к соседним. Скорость распространения ВТМ составляет

примерно 1 мм в день, а иногда и меньше. По-видимому, вирус, попавший в

клетку, сначала в ней размножается, а затем уже проникает в соседние

клетки по межклеточным канальцам, или плазмодесмам. Прежде чем ВТМ начинает

двигаться из первично зараженной клетки в соседнюю, проходит несколько

часов. Из одной клетки в другую могут мигрировать как интактные вирионы,

так и вирусная РНК ; с помощью электронной микроскопии вирионы были

обнаружены в плазмадесмах. По тканям растения могут распространяться также

и вирионы, неспособные к созреванию.

Когда вирус попадает в проводящую ткань либо из

соседних паренхимных клеток, либо непосредственно вводится туда насекомым -

переносчиком, он быстро движется сначала по жилкам, затем по черешку листа

и, наконец, попадает в стебель. В принципе вирус может распространиться по

всему растению, причем степень генерализации процесса зависит как от

свойств вируса - хозяина. Большинство вирусов, переносимых механически,

относится к числу гистологически “неограниченных” вирусов, а это означает,

что они могут проникать почти во все ткани зараженного растения. Как

правило, первыми атакуются вирусом активно растущие ткани и корни. Перенос

вируса на значительные расстояния происходит главным образом по флоэме

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19