Фитовирусы в системе семеноводства картофеля

Solanum tuberosum L. поражается примерно 40 различными видами вирусов и 2 вироидами. Для ограничения распространения фитовирусов в полевых условиях необходимо обладать достоверными сведениями о видовом составе растений-резерваторов, суммарной векторной активности переносчиков и выявлении возможных путей распространения инфекции в конкретных местах выращивания семенного материала. Важно также выявление факторов, способствующих или препятствующих заражению растений вирусами и проявлению признаков болезней на различных сортах картофеля. Учет проявления фитовирусов осуществляли осмотром каждого растения в пробе, проводили по полным всходам, в фазу бутонизации-цветения и перед уничтожением ботвы. Сбор насекомых осуществляли стандартным энтомологическим методом. Тотальную РНК выделяли коммерческими наборами для выделения нуклеиновых кислот из растительного материала «ФитоСорб» (Синтол) с использованием магнитных частиц на автоматической станции выделения KingFisher Flex (ThermoScientific). Нами обнаружен факт накопления фитовирусной нагрузки в условиях отсутствия обновления посадочного материала картофеля. Исследуемые растения картофеля содержали смешанную вирусную инфекцию, состоящую из вирусов мозаичной группы: PVY, PVX, PVM, PVS PVA, а также PSTVd и PLRV. В результате отсутствия обновления семян происходит концентрация фитовирусов в агроэкосистеме, что увеличивает дополнительную вирусную нагрузку и способствует вторичному заражению картофеля. Среди насекомых, обитающих в агроэкосистеме картофельного поля, нами установлено, что векторами вирусной инфекции являлись насекомые рода Цикадка, Henosepilachna vigintioctomaculata, Dolycoris baccarum, Mythimna separata, Lygus pratensis, Rhopalosiphum padi. Многие дикорастущие сорные растения являются кормовыми для насекомых – векторов, что способствует накоплению вирусной нагрузки в агробиоценозе, нами установлено, что основными растениями-резерваторами опасных вирусов картофеля являются многолетние, т.е. зимующие сорняки, такие как Sonchus arvensis, Taraxacum officinale. Мы определили, что носителями PVY являются Trifolium pratense typus L., Chenopodium album L., Plantago major L., Barbarea vulgaris W.T.Aiton, Ambrosia artemisiifolia L. Все эти факторы являются одной из основных причин возникновения эпифитотийных ситуаций.

1. Alegbeleye O., Odeyemi O.A, Strateva M., Stratev D. Microbial spoilage of vegetables, fruits and cereals. Appl. Food Res. 2022;2(1):100122. DOI: 10.1016/j.afres.2022.100122.

2. Shahzad A., Sharma S., Parveen S. Historical perspective and basic principles of plant tissue culture. Plant Biotechnology: principles and applications. 2017; Springer: Singapore: 1-36.

3. Hameed A., Mehmood M.A., Shahid M., Fatma S., Khan A., Ali S. Prospects for potato genome editing to engineer resistance against viruses and cold-induced sweetening. GM Crops Food. 2020;(11):185-205. DOI: 10.1080/21645698.2019.1631115.

4. Игнатов А.Н., Панычева Ю.С., Воронина М.В., Васильев Д.М., Джалилов Ф.С.-У. Динамика видового состава патогенов картофеля в европейской части РФ. Картофель и овощи. 2019;(9):28-32. DOI: 10.25630/PAV.2019.57.62.003. EDN BLIXJR.

5. Панычева Ю.С., Васильев Д.М., Супрунова Т.П., Сахарова А.Н., Игнатов А.Н. Динамика поражения сортов картофеля вирусом Y в полевых условиях. Картофель и овощи. 2019;(5):25–29. DOI: 10.25630/PAV.2019.45.82.006. EDN YDIQDQ.

6. Rojas M.R., Gilbertson R.L. Emerging Plant Viruses: a Diversity of Mechanisms and Opportunities. Plant Virus Evolution. 2008. P.27-51. Springer-Verlag Berlin: Heidelberg.

7. Kolychikhina M.S., Beloshapkina O.O., Phiri C. Change in potato productivity under the impact of viral diseases. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2021;663(1):012035. DOI: 10.1088/1755-1315/663/1/012035.

8. Kumar R., Jeevalatha A. Viral diseases and their management in potato production. Summer School on «Current Trends in Quality Potato Production, Processing & Marketing». 2014. CPRI: Shimla: P.115-127.

9. Zvereva A.S., Pooggin M.M. Silencing and Innate Immunity in Plant Defense Against Viraland Non Viral Pathogens. Viruses. 2012;(4):2578-2597. DOI: 10.3390/v4112578.

10. Brown J.K.M., Tellier A. Plant-Parasite Coevolution: Bridging the Gap between Genetics and Ecology. Annu. Rev. Phytopathol. 2011;(49):345-367. DOI: 10.1146/annurev-phyto-072910-095301.

11. Whitfield A.E., Falk B.W., Rotenberg D. Insect vector-mediated transmission of plant viruses. Virology. 2015;(479-480):278-289. DOI: 10.1016/j.virol.2015.03.026.

12. Cunniffe N.J., Taylor N.P., Hamelin F.M., Jeger M.J. Epidemiological and ecological consequences of virus manipulation of host and vector in plant virus transmission. PLoS Comput Biol. 2021;17(12):e1009759. DOI: 10.1371/journal.pcbi.1009759.r001.

13. Дьяконов К.П., Волков Ю.Г., Какарека Н.Н., Романова С.А. Взаимоотношения в системе "вирус - вектор - агробиоценоз". Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2005;(3):107-115. EDN HVJGHT.

14. Yvon R., Danièle B. Aphid Transmission of Potato Viruses. Virus and Virus-like Diseases of Potatoes and Production of Seed-Potatoes. 2001; Springer Nature: Switzerland. P.195-225. DOI: 10.1007/978-94-007-0842-6.

15. Giner A., Lakatos L., García-Chapa M., López-Moya J.J., Viral J.B. Protein Inhibits RISC Activity by Argonaute Binding through Conserved WG/G.W Motifs. PLoS Pathog. 2010;6(7):e1000996. DOI: 10.1371/journal.ppat.1000996.

16. Malko A., Frantsuzov P., Nikitin M., Statsyuk N., Dzhavakhiya V., Golikov A. Potato Pathogens in Russia’s Regions: An Instrumental Survey with the Use of Real-Time PCR/ RT-PCR in Matrix Format. Pathogens. 2019;8(1):18. DOI: 10.3390/pathogens8010018.

17. Bragard C., Dehnen-Schmutz K., Gonthier P., Jacques M.-A.,. Miret J.A.J, Justesen A.F. et al. Pest categorisation of potato virus M (non-EU isolates) / EFSA PLH Panel (EFSA Panel on Plant Health). EFSA Journal. 2020;18(1):5854. DOI: 10.2903/j.efsa.2020.5854.

18. Bragard C., Dehnen-Schmutz K., Gonthier P., Jacques M.-A., Miret J.A.J., Justesen A.F. et al. Pest categorisation of potato virus S (non-EU isolates) / EFSA PLH Panel (EFSA Panel on Plant Health). EFSA Journal. 2020;18(1):5855. DOI: 10.2903/j.efsa.2020.5855.

19. Bragard C., Dehnen-Schmutz K., Gonthier P., Jacques M.-A., Miret J.A.J., Justesen A.F. et al. Pest categorisation of potato virus X (non-EU isolates) / EFSA PLH Panel (EFSA Panel on Plant Health). EFSA Journal. 2020;18(1):5937. DOI: 10.2903/j.efsa.2020.5937.

20. Bragard C., Dehnen-Schmutz K., Gonthier P., Jacques M.-A., Miret J.A.J., Justesen A.F. et al. Pest categorisation of potato virus Y (non-EU isolates) / EFSA PLH Panel (EFSA Panel on Plant Health). EFSA Journal. 2020;18(1):5938. DOI: 10.2903/j.efsa.2020.5938.

21. Bragard C., Dehnen-Schmutz K., Gonthier P., Jacques M.-A., Miret J.A.J., Justesen A.F. et al., Pest categorisation of potato virus A (nonEU isolates) / EFSA PLH Panel (EFSA Panel on Plant Health). EFSA Journal. 2020;18(1):5935. DOI: 10.2903/j.efsa.2020.5935.

22. Fingu-Mabola Ju.C., Francis F. Aphid–Plant–Phytovirus Pathosystems: Influencing Factors from Vector Behaviour to Virus Spread. Agriculture. 2021;11(6):502. DOI: 10.3390/agriculture11060502.

23. Kakabayev A., Suraganov M., Abdurahmanov I., Belgibayeva A., Kakabayev N., Auzhanova M, Sharipova B. The yield of elite potato varieties for primary seed production using precision agriculture technologies in the conditions of Northern Kazakhstan. E3S Web of Conferences. 2023;(386):03001. DOI: 10.1051/e3sconf/202338603001.

24. Wu C., Ma H., Fang X., Liu R., Shi X., Zhang K. et al., Differences in Dry Matter Accumulation and Distribution Patterns between Pre-Elite Seed and Certified Seed of Virus-Free Potato. Horticulturae. 2023;(9):644. DOI: 10.3390/horticulturae9060644.

25. Жевора С.В., Федотова Л.С., Старовойтов В.И. Методика проведения агротехнических опытов, учетов, наблюдений и анализов на картофеле. ФГБНУ ВНИИКХ. М.: ФГУП "Издательство "Наука", 2019. 120 с. ISBN 978-5-901282-26-7. EDN DMROXP.

26. Ануфриев Г.А., Винокуров Н.Н., Голуб В.Б. Определитель насекомых Дальнего Востока СССР. Т II: Равнокрылые и полужосткокрылые. Л.: Наука. 1988. 972 с. EDN TMSAYL.

27. Грачев В.Г., Дубровин Н.Н., Егоров А.Б. Определитель насекомых Дальнего Востока СССР. Т. III, ч. 2: Жесткокрылые или жуки. СПб.: Наука. 1992. 704 с.

28. Стороженко С.Ю., Кузнецов В.Н. Насекомые – вредители сельского хозяйства Дальнего Востока. Владивосток: Дальнаука. 1995. 276 с.

29. Bock C.H., Poole G.H., Parker P.E., Gottwald T.R. Plant Disease Severity Estimated Visually, by Digital Photography and Image Analysis, and by Hyperspectral Imaging. Critical Reviews in Plant Sciences. 2010;29(2):59-107. DOI: 10.1080/07352681003617285.

30. Kreuze J.F., Souza-Dias J.A.C., Jeevalatha A., Figueira A.R., Valkonen J.P.T., Jones R.A.C. Viral Diseases in Potato. The Potato Crop. 2020; Springer Nature. P.389-430. DOI: 10.1007/978-3-030-28683-5_11.

31. Yardımci N., Çulal Kılıç H., Özdemir T. Detection of PVY (potato y potyvirus), on potato cultivars using biological and molecular methods growing in south-west turkey. J. Anim. Plant Sci. 2014;24(5):1525-1530.

32. Khamphirapaeng P., Cheewangkoon R., McGovern R.J., Wong S.- M., To-Anun C. Detection of Tobacco mosaic virus in Petunia and Tobacco by light microscopy using a simplified inclusion body staining technique. J. Agr. Techn. 2017;13(2):163-168.

33. Sobko O.A., Fisenko P.V., Kim I.V., Matsishina N.V. Potato viruses of 7 commercial cultivars grown in field Primorsky Krai of Russia. Vegetable Crops of Russia. 2022;(1):79-85. DOI: 10.18619/2072-9146-2022-1-79-85. EDN DINLHG.

34. Ермак М.В., Мацишина Н.В. Картофельная коровка Henosepilachna vigintioctomaculata (Motsch.): систематика, морфология и её вредоносность (литературный обзор). Овощи России. 2022;(6):97-103. DOI: 10.18619/2072-9146-2022-6-97-103. EDN RVRLJD.

35. Shah M.A., Kumar R., Kaundal P., Sharma S. Prevalence of Natural Infection of Potato Viruses in Weeds and Other Crops. J. Mycol. Pl. Pathol. 2020;50(1):105-109.

36. Sobko O.A., Matsishina N.V., Fisenko P.V., Kim I.V., Didora A.S., Boginskay N.G., Volkov D.I. Viruses in the agrobiocenosis of the potato fields. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021;(677):52093. DOI: 10.1088/1755-1315/677/5/052093