Исследователи из Университета Federico II Неаполе впервые смогли буквально заглянуть внутрь зараженных корней томата и увидеть, как опасный грибок Fusarium oxysporum (фузариум остроспоровый) захватывает сосудистую систему растения. Работа опубликована в журнале Nature Communications.
Для исследования ученые использовали синхротронную фазово-контрастную рентгеновскую микротомографию — технологию, позволяющую получать трехмерные изображения внутренних тканей без разрушения образца. Эксперименты проводились на линии SYRMEP итальянского центра Elettra Sincrotrone Trieste.
На снимках удалось увидеть, как фузариум разрастается внутри сосудистого цилиндра корня. Параллельно формировались вытянутые воздушные полости — эмболии, ориентированные вдоль оси корня. Именно они нарушают транспорт воды и постепенно вызывают сосудистое увядание растения. Исследователи также обнаружили плотные скопления грибной биомассы внутри ксилемы и межклеточных пространств.
Из-за того, что грибов начинает атаку на растения с самого корня и действует скрытно, лечение фузариоза томатов и других сосудистых грибковых инфекций часто оказывается малоэффективным. С грибами, поражающими только надземные части растения, бороться легче.
Ради успешного вторжения гифы грибка «худеют» в 20 раз
Особенно удивило ученых поведение грибных гиф — нитевидных структур, которыми растет грибок. Оказалось, что Fusarium oxysporum способен уменьшать толщину гиф более чем в двадцать раз, чтобы проникать в сверхузкие пространства внутри тканей корня.
Для подтверждения результатов команда объединила микротомографию с флуоресцентной микроскопией и компьютерным анализом изображений. Это позволило проследить не только распространение грибка, но и постепенное разрушение внутренней архитектуры корня в режиме 3D.
По словам авторов, традиционная оптическая микроскопия не дает возможности наблюдать весь объем корня без повреждения тканей. Новый подход позволяет видеть инвазию целиком и в естественном состоянии растения.
Значение для агрокомплекса и огородников-любителей
Fusarium oxysporum считается одним из самых разрушительных почвенных патогенов в мире. Он поражает томаты, бананы, дыни, хлопчатник, злаки и десятки других культур. Болезнь может годами сохраняться в почве, а потери урожая от фузариоза в отдельных регионах достигают критических значений.
Интересно, что грибок действует не только механически. Ранее исследования показывали, что патогены рода Fusarium способны выделять токсины и молекулы, подавляющие иммунную систему растений. Кроме того, изменение климата и повышение температуры почв могут ускорять распространение сосудистых грибковых инфекций в агросекторе.
Новая методика, считают ученые, поможет разрабатывать более устойчивые сорта растений и эффективнее изучать взаимодействие патогенов с живыми тканями.
Интересные факты
Уязвимы перед фузариозом практически все сельскохозяйственные и комнатные растения. Единственным исключением среди овощных культур является спаржа.
Фузариум предпочитает легкие закисленные песчаные почвы (супеси). В глинистом грунте ему неуютно (правда и растениям тоже).
В народе фузариозы называют корневой гнилью или черной ножкой. Второе название связано с характерным цветом корневой ножки, которая ломается под давлением гиф изнутри. На растительных остатках можно заметить беловатый налет — покончив с хозяином, гриб оперативно начинает спороношение.
В почве споры Fusarium способны пережить самые лютые морозы.
Профилактика фузариозов
Появление внешних симптомов, как правило, говорит о неблагоприятном прогнозе. Превентивные меры — единственный шанс спаcти урожай. Для профилактики фузариоза следует:
- Соблюдать агротехнику. Сильные растения имеют больше шансов самостоятельно справиться с инфекцией.
- Обеззараживать почвы, контейнеры, инструменты и прочий садовый инвентарь.
- Сжигать больные растения, ни в коем случае не добавляя их в компост.
- Известковать закисленные почвы золой или доломитовой мукой.
- Избегать стресса растений в результате резкой смены условий, сотрясения, перемещения, вращения относительно сторон света.
- Уничтожать фитофагов, переносящих споры фузариума (тля, паутинный клещ, белокрылка).
Соблюдение этих несложных правил резко снижает риски фузариоза как у тепличных растений, так и тех, что растут в открытом грунте.
Грибок способен колонизировать даже наноскопические апопластические пространства внутри корня.
Недавно мы рассказали о том, как селекционеры вывели нечувствительную к фузариозу пшеницу, скрестив ее с диким родственником.
