Мониторинг вирусов картофеля Алтайского края и их влияние на морфометрические и биохимические показатели растений

Картофель является одной из важнейших продовольственных культур, наиболее восприимчивых к заболеваниям, в том числе вирусным. Они могут приводить к существенным потерям урожая (до 30–80 %), а в случае поражения несколькими вирусами данный ущерб увеличивается. В статье представлены результаты оценки вирусного заражения семенного картофеля в Алтайском крае (по 10 проб картофеля из Кытмановского, Первомайского районов и г. Барнаул) и его влияния на морфометрические и биохимические показатели растений. Наличие вирусов (X, Y, M, A, S, вирус скручивания листьев и вироид веретеновидности клубней) в пробах определяли методом ОТ-ПЦР с использованием набора реагентов «СИНТОЛ». Определение биохимических показателей: концентрации хлорофилла a и b, малонового диальдегида, активность пероксидазы осуществляли спектрофотометрически. Максимальная частота встречаемости в районах области была отмечена для двух вирусов – PVY, PVS. На сортах Коломба и Джувел распространенность вируса Y достигала 100 %, вируса S – 90–100 %. Вироид веретеновидности клубней (карантинный объект), вирус скручивания листьев и вирус A отсутствовали во всех исследованных образцах. При оценке морфометрических показателей выявлено снижение количества листьев в 1,4 раза, пораженном вирусом Y, относительно безвирусных растений (сорт Коломбо). На сорте Гала комбинация вирусов Y+S вызвала у растений измельчение листовых пластинок и увеличение количества листьев в 1,9 раза. Поражение вирусом S сорта Гала приводило к повышению концентрации МДА в 1,27 и активности пероксидазы в 1,26 раза. Комбинированная вирусная инфекция (PVY + PVS) усиливала негативный эффект, наблюдаемый при монозаражении.

1. Прокофьев Л.С., Кинчарова М.Н. Распространение, вредоносность и особенности проявления штаммов вируса PVY картофеля в лесостепи Среднего Поволжья // Вестник защиты растений. – 2012. – № 3. – С. 38–44.

2. Faccioli G. Control of potato viruses using meristem and stem-cutting cultures, thermotherapy, and chemotherapy // Virus and virus-like diseases of potatoes and seed potatoes, ed. G. Loebenstein, P.H. Berger, A.A. Brunt, and R.G. Lawson. – 2001. – P. 365–390.

3. Павлова Е.А. Диагностика скрытой вирусной инфекции картофеля – важный этап семеноводства // Защита и карантин растений. – 2014. – № 2. – С. 15–16.

4. Gergerich R.C., Dolja V.V. Introduction to plant Viruses, the invisible foe // Plant Health Instr. – 2006. – 414. – P. 1. – DOI: 10.1094/PHI-I-2006-0414-01.

5. Liu Q., Luo L., Zheng L. Lignins: biosynthesis and biological functions in plants // Int. J. Mol. Sci. – 2018. – № 19. – P. 335. – DOI: 10.3390/ijms19020335.

6. Meents M.J., Watanabe Y., Samuels A.L. The cell biology of secondary cell wall biosynthesis // Ann. Bot. – 2018. – № 121. – P. 1107–1125. – DOI: 10.1093/aob/mcy005.

7. Kozieł E., Otulak-Kozieł K., Bujarski J.J. Plant Cell Wall as a Key Player During Resistant and Susceptible Plant-Virus Interactions // Front. Microbiol. – 2021. – № 12. – P. 656809. – DOI: 10.3389/fmicb.2021.656809.

8. Sun Y.D., Spellman-Kruse A., Folimonova S.Y. Blaze a New Trail: Plant Virus Xylem Exploitation // Int J Mol Sci. – 2022. – № 23(15). – P. 8375. – DOI: 10.3390/ijms23158375.

9. Photosynthetic rate and chlorophyll fluorescence in leaves of stem mustard (Brassica juncea var. tsatsai) after turnip mosaic virus infection / D.-P. Guo, Y.-P. Guo, J.-P. Zhao [et al.] // Plant Sci. – 2005. – № 168. – P. 57–63. – DOI: 10.1016/j.plantsci.2004.07.019.

10. The symptomless leaf infection with grapevine leafroll associated virus 3 in grown in vitro plants as a simple model system for investigation of viral effects on photosynthesis / I. Christov, D. Stefanov, T. Velinov [et al.] // J. Plant Physiol. – 2007. – № 164. – P. 1124–1133. – DOI: 10.1016/j.jplph.2005.11.016.

11. Hong J.S., Ju H.J. The Plant Cellular Systems for Plant Virus Movement // Plant Pathol J. – 2017. – № 33(3). – P. 213–228. – DOI: 10.5423/PPJ.RW.09.2016.0198.

12. A Reduced Starch Level in Plants at Early Stages of Infection by Viruses Can Be Considered a Broad-Range Indicator of Virus Presence / W. Zhao, L. Wang, M. Liu [et al.] // Viruses. – 2022. – № 14(6). – P. 1176. – DOI: 10.3390/v14061176.

13. Jiang T., Zhou T. Unraveling the Mechanisms of Virus-Induced Symptom Development in Plants // Plants (Basel). – 2023. – № 12(15). – P. 2830. – DOI: 10.3390/plants12152830.

14. Staying alive – is cell death dispensable for plant disease resistance during the hypersensitive response? / A. Künstler, R. Bacsó, G. Gullner [et al.] // Physiol. Mol. Plant Pathol. – 2016. – № 93. – P. 75–84. – DOI: 10.1016/j.pmpp.2016.01.003.

15. Balint-Kurti P. The plant hypersensitive response: concepts, control and consequences // Mol. Plant Pathol. – 2019. – № 20. – P. 1163–1178. – DOI: 10.1111/mpp.12821.

16. Biochemical characterization of oxidative stress in the compatible interaction between Pepper golden mosaic virus and habanero pepper plants / C. Aguilar-Sánchez, Y. Minero-García, C. Hernández-Zepeda, O. Moreno-Valenzuela // Revista Mexicana de Fitopatología, Mexican Journal of Phytopathology. – 2022. – № 40. – DOI: 10.18781/R.MEX.FIT.2111-1.

17. Oxidative stress and antioxidative responses in plant–virus interactions / J.A. Hernández, G. Gullner, M.J. ClementeMoreno [et al.] // Physiological and Molecular Plant Pathology. – 2016. – № 94. – P. 134–148. – DOI: 10.1016/j.pmpp.2015.09.001.

18. Hull R. Plant virology. 5th ed. – London: Academic Press. – 2014. – 1118 р. – DOI: 10.1016/C2010-0-64974-1.

19. Plant protection from virus: a review of different approaches / I. Anikina, A. Kamarova, K. Issayeva [et al.] // Front. Plant Sci. – 2023. – № 14. – P. 1163270. – DOI: 10.3389/fpls.2023.1163270.

20. Киргизова И.В., Калашникова Е.А. Физиологические особенности реакции микроклонов картофеля (S. tuberosum L.) на заражение вирусом картофеля S // Естественные и технические науки. – 2022. – № 8(171). – С. 34–38.

21. Методы биохимического исследования растений / А.И. Ермаков, В.В. Арасимович, Н.П. Ярош [и др.]. – Л.: Агропромиздат, 1987. – С. 44–45.

22. Stewart R.R.C., Bewley J.D. Lipid peroxidation associated with accelerated aging of soybean axes // Plant Physiol. – 1980. – № 65. – P. 245–248.

23. Мякишева Е.П., Соколова Г.Г. Влияние качества света на содержание фотосинтетических пигментов картофеля (Solanum tuberosum L) в культуре in vitro // Известия Алтайского государственного университета. – 2014. – № 3–2(83). – С. 46–49. – DOI: 10.14258/izvasu(2014)3.2-08.

24. Partial Elimination of Viruses from Traditional Potato Cultivar ‘Brinjak’ by Chemotherapy and Its Impact on Physiology and Yield Components / S. Kereša, D. Vončina, B. Lazarević [et al.] // Horticulturae. – 2022. – № 8. – P. 1013. – DOI: 10.3390/horticulturae8111013.

25. Оценка защитных реакций различных генотипов томата при инфицировании вирусными агентами / Л.И. Мэрый, Л.И. Андроник, С.В. Смеря, И.Ф. Ерхан // Овощи России. – 2021. – № 1. – С. 125–129. – DOI: 10.18619/2072-9146-2021-1-125-129.

26. Влияние биопрепаратов на активность стрессовых ферментов и концентрацию малонового диальдегида в растениях картофеля при вирусном инфицировании / О.А. Кучерявенко, И.Г. Будзанивская, А.В. Пирог, О.А. Дмитрук // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. – 2018. – № 4(162). – С. 22– 28.