pro@bio-group.net
Томат (Lycopersicon esculentum) – овощная культура, возделываемая по всему миру. Однако из-за того, что помидор растет в больших масштабах на протяжении многих лет, он чувствителен к ряду патогенов, включая бактерии, грибы и вирусы. Среди них потексивирусы. Одним из видов потексвирусов, создающий проблемы при выращивании томатов, является вирус мозаики пепино (PepMV). Этот вирус является одним из самых разрушительных заболеваний растений, уничтожающих посевы томатов повсеместно. Он распространился во многие страны мира, включая Францию, Италию, Великобританию, Польшу, Бельгию, США, Канаду, Китай, РФ и др. Геном PepMV состоит из одноцепочечной молекулы РНК. PepMV обладает высокой контагиозностью и способен передаваться механически (вовремя уходных работ; различными видами насекомых, в том числе и опылителями; от растения к растению при их соприкосновении). В ходе исследований была выявлена возможность передачи заболевания через семена. В этой статье представлен обзор симптомов PepMV, способов передачи, различных штаммов PepMV, его геномной структуры и стратегий, используемых для борьбы с ним. Знание о недавнем прогрессе в изучении PepMV поможет разработать новые стратегии борьбы с ним в сельском хозяйстве.
PepMV был первоначально идентифицирован в Перу в 1974 году как агент, который вызывал, ранее описанное заболевание, поражающее дынную грушу или пепино (Solanum muricatum). Вирус был впервые выделен из томата в Нидерландах в 1999 году. С тех пор вирус быстро распространился по всему миру, где выращивают томаты, и появились официальные сообщения о заболеваемости PepMV из Испании, Франции, Италии, Великобритании, Польши, Бельгии, США и Канады.
В 2001 году PepMV был добавлен в список карантинных патогенов Европейской и средиземноморской организации защиты растений (ЕСОЗР) (EPPO). А с 7 июля 2021 года вирус мозаики пепино был добавлен в перечень карантинных для Евразийского экономического союза (ЕАЭС) объектов.
Поскольку PepMV был обнаружен в нескольких местах, странах и видах, сообщалось о ряде различных штаммов. С 2005 года были идентифицированы новые генотипы, имеющие до 80 % идентичности нуклеотидной последовательности с европейским штаммом томатов, происходящие из томатов в США (US1 и US2) и из семян томатов из Чили (CH1 и CH2). Сравнение нуклеотидных последовательностей позволяет предположить, что US2 является рекомбининацией US1 и CH2. В настоящее время известно пять основных штаммов PepMV:
После первоначального доминирования генотипа ЕС в производстве томатов в Европе в нескольких европейских странах был зарегистрирован популяционный сдвиг в сторону генотипа CH2.
В США и Канаде генотип ЕС остается доминирующим. Смешанные инфекции нескольких генотипов распространены и, как предполагается, вносят вклад в популяционную динамику PepMV. Генотип CH2 довольно сильно отличается, поскольку он отображает только 78-80% гомологии последовательности с группами генотипов EU и LP. Генотип US1 имеет 78% гомологии последовательности с генотипами CH2 и 82% с генотипами EU/LP. Мягкие, умеренные и агрессивные изоляты имеют более 99% идентичности последовательностей для генотипов EU и CH2, что указывает на то, что незначительные различия на уровне вирусного генома могут объяснить значительные различия в симптоматике.
Определение диапазона хозяев PepMV было важной частью работы, выполненной несколькими исследовательскими группами. PepMV вызывает различные симптомы у томатов. Было обнаружено, что PepMV заражает несколько других пасленовых культур и тестовых растений, таких как Дурман обыкновенный (Datura stramonium), Физалис флоридский (Physalis floridana), Баклажан (Solanum melongena) и Картофель (Solanum tuberosum). Известно, что PepMV инфицирует относительно широкий круг растений-хозяев, представляющих различные семейства, включая как культурных, так и диких хозяев. Большинство видов хозяев относятся к семейству пасленовых, но некоторые пасленовые не подвержены системной инфекции.
Тяжесть зараженных растений варьируется от незначительной до тяжелой в зависимости от штамма PepMV, возраста растения, сорта томатов, региона выращивания и климатических условий. Воздействия факторов как биотической, так абиотической природы, которые могут вызвать стресс у растения во время выращивания, способствуют проявлению симптомов вируса. В осенние и зимние месяцы, когда уровни освещенности и температуры ниже, так же происходит скачок проявления симптомов заболевания. Общие симптомы у томатов включают мозаику и пожелтение листьев, пузырение, угнетение роста верхушки растения, некроз и изменение цвета плодов («мраморность»), неравномерное созревание
Основным способом передачи и естественного распространения PepMV в полевых условиях является механическая передача. Согласно литературным данным, он передается намного легче и быстрее, чем X-вирус картофеля (PVX) и вирус мозаики томатов (ToMV). Вирус в больших количествах размножается в клетках растений-хозяев и может передаваться от зараженного растения к здоровому, при соприкосновении между ними, после чего болезнь прогрессирует по рядам в теплице. Однако результаты тепличных экспериментов показывают, что скорость передачи вируса из-за трения о зараженную одежду менее значима, чем при проведении уходных работ, в основном во время обрезки и сбора урожая. Насекомые-переносчики: тля (Myzus persicae) и белокрылка (Trialeurodes vaporariorum) являются основными переносчиками томатных вирусов, в том числе и PepMV. Экспериментально было выявлено, что несколько видов шмелей (B. terrestris, B. canariensis и B. impatiens), которых использовали в качестве опылителей, являются переносчиками вируса среди растений томатов как в испанских, так и в канадских теплицах. Семена являются источником первичного заражения и сохранения многих вирусов. Передача через семена – идеальная отправная точка для распространения болезни на поле, поскольку заражение происходит на ранних стадиях развития всходов.
Передача вируса между семенами может происходить с низкой скоростью (менее 1%), если семена не очищены должным образом перед посевом. PepMV сохраняется во внешней оболочке семян, не проникая в зародыш или эндосперм. Было высказано предположение, что изоляты типа ЕС могут иметь преобладание над типом CH2 при передаче через семена, что может объяснить более раннее распространение первых изолятов в европейских странах. В случае томатов, привитые саженцы на устойчивых подвоях представляют высокий риск передачи вирусных заболеваний, таких как PepMV. Хотя вирус легко обнаруживается в корнях растений, он не обнаружен ни в воде, ни в питательных растворах гидропонных систем. Но в свою очередь было обнаружено, что PepMV может передаваться растениям томата, орошаемым дренажем от растений, инфицированных PepMV, в присутствии гриба Olpidium virulentus с эффективностью 8%. Высокая плотность зооспор этого гриба в дренажной воде может увеличить передачу PepMV при орошении или рециркуляции загрязненного питательного раствора в закрытой гидропонной системе.
Диагностика и обнаружение вируса как в растении, так и в семенах основаны на серологических и молекулярных анализах непосредственно из растительного экстракта образца томата или после процесса экстракции вирусной РНК из того же экстракта.
PepMV идентифицируют методом ИФА, экспрес метод ИФА обычно используется в лабораториях из-за его простоты, скорости и способности анализировать большое количество образцов, как в случае сертификации семян. Также доступен другой серологический метод анализа образцов – иммунопринтинг ELISA. Он включает в себя печать образца на нитроцеллюлозной мембране с последующим серологическим анализом на специфические коммерческие антитела к вирусу. Этот метод имеет преимущества, заключающиеся в том, что нет необходимости готовить экстракты, поскольку свежий материал иммобилизуется непосредственно на нитроцеллюлозных мембранах; он позволяет одновременно анализировать большое количество образцов.
Существуют различные молекулярные процедуры, используемые для идентификации PepMV в образцах растений и исследований молекулярной изменчивости. Общие праймеры и зонды были описаны для стандартной ОТ-ПЦР и ОТ-ПЦР в реальном времени.
Меры, принятые для предотвращения заноса и перемещения вируса, заключаются в основном в использовании здоровых семян томатов для посева, поскольку вирус является карантинным и, следовательно, семена должны быть проверены и сертифицированы. Принимая во внимание, что дезинфекция семян с использованием обработок, основанных на сухом нагревании при 72 °C в течение 48-72 часов или дезинфекции 0,5-1,0% гипохлоритом натрия или 10% тринатрийфосфатом, уничтожит вирус, не влияя на прорастание семян, можно применять данный метод для обеззараживания семян перед посевом. Использование устойчивых или толерантных к вирусу сортов также является профилактической мерой, которая успешно применяется для других вирусных заболеваний, однако в случае PepMV устойчивых сортов пока отсутствуют.
Во избежание заноса и/или распространения вируса предпринимаются некоторые профилактические действия, такие как:
Глобальная торговля сельскохозяйственной продукцией ведет к распространению многих вирусов, включая вирус мозаики пепино. В настоящее время PepMV распространяется по всему миру, и его центр разнообразия находится в районе Средиземноморского бассейна, включая Италию, Францию, Испанию и Марокко, где происходит распространение новых вирусов, что создает серьезную угрозу для производства томатов. Последующему пандемическому распространению PepMV, вероятно, способствовала стабильность вируса и, следовательно, его устойчивость в зараженном растительном материале, его передача через семена и глобальная торговля семенами и плодами томатов. Как только хорошо адаптированные штаммы PepMV томатов попадают в новый регион, успешным эпидемическим инфекциям снова способствует стабильность вируса и способность передачи через семена, а также эффективная контактная передача и незаметные симптомы, которые препятствуют быстрой идентификации вируса. Генетическое разнообразие PepMV, вероятно, способствовало его появлению, способствуя переходу от адаптированных хозяев к неадаптированным, и впоследствии способствовало эволюции штаммов, адаптированных к томатам. Взаимодействия между штаммами PepMV добавляют дополнительный уровень сложности, а также оказывают значительное влияние на эволюционную динамику PepMV. Бытует мнение, что возникновение и повторное возникновение вирусных заболеваний происходит с большей частотой по сравнению с предыдущими десятилетиями. Случай с PepMV – недавний пример, но есть много других. В контексте глобальной торговли и изменения климата существует острая необходимость в создании глобальных систем здоровья растений для наблюдения, диагностики, комплексных исследований, коммуникации и передачи технологий для решения этих проблем.
В статье использованы материалы зарубежных научных источников.
Автор статьи: технолог по защите растений Компании «Био Защита»
Дорошенко Антон
Почта: dav@bio-group.net
телефон: + 7 910 030 17 03 RU + 38 63 471 24 81 UA
Оставить комментарий