На протяжении всей своей истории сельское хозяйство, перестраивая дикую природу под нужды человека, меняло естественные экосистемы, провоцируя у видоизменённых растений появление болезней, неоднократно ставивших под вопрос само существование того или иного вида.
Этот процесс называют эволюцией фитопатогенов под влиянием одомашнивания. Из-за высокого биологического разнообразия в дикой природе вспышки массовых заболеваний растений происходят редко. Одомашнивая культуры, люди ради высокой урожайности часто непреднамеренно «отключали» их природные защитные механизмы.
Дикие сородичи современных культур до сих пор обладают гораздо более мощным иммунитетом, при этом сельское хозяйство создало идеальные условия для эволюции патогенов и вспышек эпидемий. Разумеется, это в полной мере относится и к табаку, который подвержен как грибковым инфекциям, так и вирусным заболеваниям.
Чёрная корневая гниль
Одной из самых распространённых болезней в истории мирового табаководства является «чёрная корневая гниль». Долгое время её главным виновником считался почвенный гриб Thielaviopsis basicola, обозначенный также Chalara elegans. Однако современные генетические исследования позволили разделить этот патоген на два самостоятельных родственных вида – Berkeleyomyces basicola и Berkeleyomyces rouxiae.
Заболевание развивается неспешно, поражая корни растений, вызывая потемнение тканей, задержку роста и массовую гибель рассады. Листья желтеют и увядают, а корневая система буреет, чернеет и полностью отмирает. Возникновению болезни способствуют избыточная влажность, тяжёлый грунт и низкая температура почвы в начале сезона.
Впервые заболевание было официально описано в 1850 году исследователями Майлзом Беркли и Кристофером Брумом. Позже корневую гниль зафиксировали менее, чем в 31 странах мира, и заболевание надолго стало глобальной угрозой для регионов с интенсивным выращиванием табака.
На рубеже XIX–XX веков эту инфекцию признали одной из самых вредоносных и экономически опасных инфекций табачных плантаций, способной локально уничтожать до трети урожая. Даже лёгкое поражение снижает урожайность всего на 5–10%, но из-за высокой рыночной стоимости табачного листа это оборачивалось миллионными убытками. Согласно официальным отчётам Университета Кентукки, опубликованным в 1974 году, только в штате Кентукки ежегодный ущерб превышал $6 000 000.
Табачная мозаика
Одним из самых распространённых и опасных вирусных заболеваний растений в мире является «табачная мозаика», вызываемая вирусом Tobacco mosaic virus (TMV).
Её природу открыл в 1892 году выдающийся русский микробиолог и основоположник вирусологии Дмитрий Иосифович Ивановский.
Изучая мозаичную болезнь табака, Ивановский пропустил сок заражённых растений через специальный фильтр Шамберлана, задерживающий даже самые мелкие бактерии. Вопреки ожиданиям, очищенный сок всё равно оставался заразным. Учёный пришёл к выводу, что болезнь вызывает неизвестный науке агент — токсин или микроскопическая бактерия. Его фундаментальное открытие легло в основу создания всей современной науки о вирусах.
Опасное заболевание поражает более 300 видов растений, нанося колоссальный ущерб сельскому хозяйству, особенно семейству паслёновых – томатам, перцам, картофелю и табаку. Вирус нарушает процесс фотосинтеза и разрушает хлорофилл, что приводит к задержке роста и резкому падению урожайности вплоть до полной гибели посевов.
Вирус невероятно живуч и сохраняет активность в сухих остатках растений на протяжении многих лет. Передаётся преимущественно механическим путём — через руки, одежду и инвентарь, а также при контакте больных растений со-здоровыми.
Вылечить уже заражённый экземпляр невозможно – химических препаратов против него не существует, а защитой от этого безжалостного киллера является только профилактика.
СССР на защите табака
Вспышки массовых заболеваний табака в дореволюционной России регулярно наносили огромный экономический ущерб отечественному табаководству. В 1920–1930-е годы, когда в Брянской области начало активно развиваться масштабное промышленное выращивание первых советских сигарных сортов, проблема защиты растений встала чрезвычайно остро.
Для её решения была налажена единая научная система табаководства, возглавляемая Всесоюзным научно-исследовательским институтом табака и махорки (ВИТИМ / ВНИИТТИ) в Краснодаре. На Погарской опытной станции под руководством выдающегося советского селекционера Юрия Александровича Бурцева были развёрнуты изыскания по созданию гибридов, устойчивых к местным заболеваниям — «чёрной корневой гнили» и «табачной мозаике».
Практические работы сопровождались и опирались на фундаментальные открытия Михаила Фёдоровича Терновского, выдающегося советского генетика и сотрудника головного института, где в середине 1930-х годов был открыт принцип межвидовой гибридизации табака для выведения устойчивости к болезням.
Прорыв в генетике
Главная сложность заключалась в том, что обычный культурный табак Nicotiana tabacum не имел генов защиты от грибков и вирусов. Гены устойчивости обнаружились лишь у диких австралийских и американских сородичей — Nicotiana debneyi и Nicotiana glutinosa соответственно. Но дикие виды не скрещивались с культурными из-за природного барьера несовместимости. Все полученные гибриды первого поколения оказывались бесплодными.
С помощью алкалоида «колхицина» Михаил Фёдорович применил у бесплодных гибридов метод удвоения числа хромосом. При удвоении хромосомного набора у нового растения для каждой хромосомы дикого и культурного видов появлялась своя точная копия. Это возвращало гибриду способность нормально делиться и давать семена, несущие хромосомные наборы обоих видов.
Работы, начатые в 1930-х годах, продолжились в 1960-х, в результате чего были созданы сорта табака с иммунитетом, который невозможно «пробить» мутациями болезней. Систему защиты зашили непосредственно в хромосомную архитектуру растения. Прорыв Терновского и его последователей до сих пор считается классикой мировой радиационной и эволюционной генетики растений.
Благодаря этому методу советский учёный создал первые в мире коммерческие сорта табака с комплексным иммунитетом, что спасло не только табачную отрасль СССР от огромных экономических потерь, но и защитило табак на другом конце планеты.
Продолжение следует…
Грибов Дмитрий
Специально для CIGARTIME©
БУДЬТЕ ПЕРВЫМИ! ВСЕ АНОНСЫ ПУБЛИКАЦИЙ — НА НАШЕМ TELEGRAM КАНАЛЕ
