4.5. Инфекционная фаза деятельности гриба

Предынфекционный этап развития гриба. Инфекционной стадией
гриба являются конидии — воздушные споры, предназначенные д л я
бесполого размножения и рассеивания во внешней среде. Конидий
покрыты маслянистым клейким веществом, с помощью которого они
прилипают к кутикуле насекомого. Часто споры накапливаются в складках
межсегментарных сочленений, сочленений конечностей насекомого
и ротовых придатках. Местом проникновения паразитического
грибка в тело насекомого может быть практически любой участок неповрежденных
кожных покровов
Оптимальная температура для развития конидий 24— 2 6 °С. Однако
они, видимо, способны развиваться и заражать насекомых при
значительно более низкой температуре, по некоторым данным — д аж е
при 10°С. Прорастанию конидии благоприятствует высокая влажность
воздуха (более 90%). В течение суток относительная влажность в помещении
выкормки колеблется в зависимости от колебания влажности
снаружи; на состояние влажности воздуха на выкормке влияет испарение
влаги задаваемым кормом и выделяемой самими гусеницами*
На теле гусениц и листьях шелковицы образуется тонкий слой воздуха,
насыщенный парами. Увлажненность тонкого слоя воздуха на кожных
покровах насекомого более или менее достаточна для начала развития
конидий. Повышенная влажность воздуха в червовэдне способствует
прорастанию спор. Интенсивные же токи воздуха при проветривании
помещения принудительной вентиляцией могут нарушить благоприятные
для инфицирования насекомого условия.
Результаты наблюдений разных авторов в этом вопросе противоречивы.
Объясняется это внутривидовой вариабельностью требований
возбудителя мускардины к условиям существования. Как показали
наши многолетние наблюдения, штаммы гриба различного географического
происхождения, выделенные у гусениц тутового шелкопряда,
отличались неодинаковыми требованиями к уровню температуры
н влажности воздуха для своего роста и развития.
Процесс инвазии после попадания конидий на кожный покров
насекомого наступает не сразу. Спора может оставаться на ее поверхности
несколько часов и даже дней, не приступая к развитию. При
благоприятной температуре и влажности зрелые споры начинают н а бухать
и через 5—8 ч увеличиваются в четыре-пять раз; через 12 ч
они прорастают. Проросшая спора выпускает ростковую трубку толщиной
в 2,5—3,5 мкм, которая внедряется в гиподерму под прямым
углом. После прорастания споры наступает прединвазионный эт ап ,
во время которого ростковая трубка растет и удлиняется. Продолжительность
этого этапа может быть различной, но он все же ограничен
необходимостью проростка гриба приступить к восполнению своих
энергетических и пластических трат. Энтомопатогенные грибы способны
образовывать аппрессории — плоские утолщения на концах коротких

ростковых трубок, которые служа т для фиксации на поверхности
кожных покровов. Как полагают, эта фиксация содействует
внедрению гриба с помощью физического усилия. Ап-
прессорий посылает сквозь кутикулярный покров мицелиаль-
ный инвазионный росток. Однако у грибов рода Боверид инвазия
не всегда совершается при участии аппрессория.
Строение кожных покровов насекомого. Кожный покров насекомых
— непреодолимая преграда для всех болезнетворных
микробов, за исключением энтомопатогенных грибов. Он состоит
из трех структурных компонентов: из кутикулы (кожицы),
гиподермы — подкожной ткани, состоящей из одного слоя
эпителиальных клеток, и находящейся под ней базальной около-
эпителиальной мембраны (пере79. Строение покровов гус ен и цы ту то во го
ш елкопряда : б — б а з а л ь н а я эп и т е л и а л ьн а я мембрана,
о тд е ляю щ ая покровы от общей полости
тел а ; р — эп и т ел и ал ьны е к л е т к и гиподермы;
энд— эн д о к у ти к у л а ; экэ — эк зо к у ти
к у л а ; эпи — эп и к у ти к у л а ; м — шипики;
щ — щ е ти н к а ; т — о б р а зующ ая ее три-
хогенная к л е т к а
понки), отграничивающей кожные покровы от общей целомической полости
насекомого (рис. 79). Кутикула состоит из трех слоев. Наружный
слой — эпикутикула, самый тонкий (около 1 мкм); в отличие от двух
д ругих слоев он не содержит хитина и почти целиком состоит из кути-
кулина, образованного полимеризованным липопротеином и хино-
нами. Эпикутикула покрыта сплошной пленкой из воска и полифенолов,
которая делает этот слой водонепроницаемым, стойким против
химических воздействий и прежде всего — против органических растворителей;
ей обязаны покровы насекомых таким существенным физическим
свойством, как несмачиваемость.
Экзокутикула — средний, наиболее твердый слой, выделяемый
клетками гиподермы; он инкрустирован полимерными углеводами
и содержит хитин. Гибкие сочленовные участки кожи покрыты наиболее
тонким слоем экзокутикулы либо вовсе его не имеют. Если кожные
покровы пигментированы, то пигмент располагается именно в этом
слое. Эндокутикула — самый толстый слой кутикулы, непосредственно
граничащий с гиподермальными клетками; он отличается прозрачностью
и сложным строением. Эндокутикула состоит из тонких пластинок
волокнистой структуры, уложенных друг на друга так, что
направление еолокон последующего ряда оказывается перпендикулярным
к предыдущему. Такое взаимное расположение пластин этого слоя
кутикулы увеличивает его прочность, не лишая необходимой гибкости,
чему способствует возможность скольжения этих слоев по отношению
друг к другу. Через эндокутикулу проходят многочисленные вертикальные
канальцы.
Одно из специфических веществ кожных покровов членистоногих
— хитин. Это высокомолекулярное азотистое соединение, нерастворимое
в органических растворителях, содержание которого в кожных
покровах колеблется в зависимости от участка и слоев кожи от 20
до 80% и чаще всего служит каркасом, который заполняется протеином.
После линьки мягкая кутикула превращается в твердую в результате
совместного участия воднорастворимых белков кутикулы
и мицелл хитнна в процессах кристаллизации. Они образуют пространственную
решегку, в которой белково-хитиновый комплекс за твердевает
(склеротизуется); сам по себе хитин этими свойствами не
обладает, хотя является механическим компонентом опорных структур
тела насекомого. Сбрасываемая во время линьки кожица (экзувии)
состоит из эпикутикулы и экзокутикулы, а эндокутикула растворяется
линочной жидкостью, поступающей в пространство между
новообразованной эпикутикулой (защищенной сверху восковым налетом)
и старой эндокутикулой. Экзокутикула выделяется клетками гиподермы
перед линькой, тогда как эндокутикула — после линьки.
Инфекционный процесс. Проникает гриб через покровы насекомого
при посредстве выделяемых ростковой трубкой ферментов,
растворяющих кутикулу. Подтверждением этому служит анализ гистологической
и гистохимической картины, наблюдаемой при внедрении
гриба в кожные покровы (рис. 80). Это подтверждается также способностью
возбудителя мускардины разлагать с помощью своих ферментов
в опытах, поставленных вне организма насекомого, отдельные
80. Прор а с т ан и е спор в о зб у д и т е л я муск
арди ны ск в о з ь к ож ны й покров гусеницы;
набухшие споры в межс егментарной с к л а д к
е к ож ны х покровов; дв а гемоцита в
обшей полости.

соединения, входящие в состав кожных покровов: хитин, белок,
липиды, восковые вещества. Первоначально относительно
участия ферментов в преодолении кожных покровов насекомого
считали, что кутикулярный хитин разрушается с помощью
фермента хитиназы; способность продуцировать его и выделять
верхушечным участком ростковой трубки приписывали эн-
томопатогенным грибам. Что касается Beauveria, то этот
гриб вырабатывает хитиназу, которая является конститутатив-
ным (постоянно вырабатываемым) ферментом, но выделяется
он экстрацеллюлярно (внеклеточно) только после лизиса мицелия
(Клаус, 1961). Неравнозначность результатов исследования этого вопроса
вызвана тем, что разложение хитина не всегда обусловлено д ея тельностью
конститутативных ферментов, присутствующих в грибнице
независимо от состава среды; оно может быть вызвано и индуцированными
ферментами, возникающими в инфекционной гифе гриба
под воздействием на него самого субстрата ферментации. Следует также
иметь в виду, что кожные покровы насекомого представляют собой
сложное строение, в котором хитин участвует в качестве составной
части протенново-хитинового комплекса, наряду с жирами, углеводами
и восками. Плотность покровов в большей мере зависит не от
присутствия хитина, а от степени задубленности протеина фенолами
при формировании и отвердении кожных покровов насекомого. Эпикутикула,
в частности, с которой начинается вторжение гриба в кожные
покровы, не содержит хитина.
Хорошо известна способность точки роста растения развивать
огромное изламывающее усилие при преодолении им механических
препятствий, и грибы в этом отношении не составляют исключения.
Робинсон (1966) испытал способность одного из распространенных
фитопатогенных грибов (Paecilomyces farinosus) преодолевать пластинки
парафинированного воска различной твердости и толщины;
оказалось, что глубина проникновения гиф гриба находится в прямой
зависимости от твердости субстрата. Несовершенные грибь: проникают
через эпикугикулу с использованием только механического усилия,
тем более, что проверенных данных о наличии у грибов ферментов,
способных расщеплять восковые вещества, нет. Эти сведения получены
Робинсоном в опытах на изолированной кутикуле мучного хрущака
относительно пяти видов энтомопатогенных грибов, в том числе
В. bassiana. Вместе с тем проникновение инфекционных гиф в более
глубокие слои кожных покровов осуществляется при участии ферментативной
активности гриба.
Не исключено, что инфекциоиные гифы гриба могут использовать
для своего проникновения сквозь кутикулу поровые канальцы, а также
более доступный участок кожи у основания сенсилл, хотя считается,
что этот путь используется грибами редко. Помимо внедрения через
интактные наружные покровы, через дыхальца, сочленения ротовых
придатков или, что наименее вероятно для боверии — через стенку
пищеварительного тракта, в качестве возможных ворот инфекции
остаются еще ранки на коже; свеженанесенное поражение пригодно для
инвазии грибом, однако меланизированные раики значительно менее
доступны для возбудителя мускардины тутового шелкопряда, в отличие
от тех видов условно патогенных грибов, для которых воротами
инфекции служит поврежденная кожа.
При благоприятной температуре и влажности воздуха конидио-
споры могут прорастать, казалось бы, независимо от природы субстрата;
споры грибов проращивают в лабораториях на предметных
стеклах или фильтровальной бумаге. Однако условия прорастания
конидий на абиотическом (не живом) субстрате или на коже насекомого
не однозначны: кроме благоприятного микроклимата на этот
процесс влияют биологические вещества. По всей видимости, кожные
покровы насекомых содержат в эпикутикуле компоненты, способные
ингибировать или стимулировать инвазию гриба (Евлахова, Шеху-
рина, 1963).Действительно, экстракты из кожных покровов поражаемых
насекомых, особенно их липидная часть, способны стимулировать
прорастание конидий и процесс их внедрения в модельные мембраны.
Коидзуми (1957) обнаружил в экзувии насыщенные жирные кислоты,
которые он склонен был отнести к каприловой (октановой)
СН3(СН2)вСООН или капроновой кислоте (Н - гексановая,
CH;,(CH.2)4COOH). Они встречаются в составе ряда природных эфирных
масел, обладаютотчетливымфунгициднымдействием, и присутствие их в
кожных покровах в состоянии выполнять ингибирующую функцию. В
эндокутикуле обнаружены другие соединения — фенолы и 3,4-диокси-
бензоиная кислота, но их сдерживающее влияние на прорастание спор
маловероятно; внедрение ростковой трубки происходит под влиянием
тигмотаксического стимула (под влиянием прикосновения к плотному
субстрату ее вершины) и может наблюдаться независимо от природы
инвазируемой мембраны. Однако внедрению гриба в покровы н асекомого
фенолы могут, видимо, оказывать известное противодействие.
Процесс прорастания сопровождается интенсификацией обмена
веществ в конидиях, усилением ферментативной и токсинообразовательной
активности. С этим процессом сопряжено наиболее значительное
выделение этих продуктов. В местах проникновения возбудителя
мускардины в кожные покровы на теле насекомого образуются
черные пятна неправильной формы с концентрическими кругами. Это
результат окисления фенолов кожных покровов при участии фенол-
оксидазы и молекулярного кислорода воздуха с образованием хинонов.
3 местах оседания спор на коже могут прорастать целые группы инфекционных
гиф, и по мере прорастания новых спор количество черных
пятен возрастает. Размещение пятен на теле зараженной гусеницы
может характеризовать топографию инвазии гриба и ее преимущественное
распределение на теле насекомого. При этом может быть отмечен
тог парадоксальный факт, что в межсегментарных складках с менее
плотными покровами, где споры наиболее защищены и находятся
в благоприятных условиях влажности, пятна мускардины встречаются
реже, чем на других участках тела.