CC BY
43
УДК 632.38:633/635
К ВОПРОСУ О ПЕРЕДАЧЕ ТЛЯМИ (HOMOPTERA APHIDINEA) ВИРУСА КОЛЬЦЕВОЙ ПЯТНИСТОСТИ ТАБАКА
Ю.Г. ВОЛКОВ, Н.Н. КАКАРЕКА, К.П. ДЬЯКОНОВ
(Биолого-почвенный институт ДВО РАН)
Экспериментально показана возможность передачи вируса кольцевой пятнистости табака тлями Myzus persicae Sulz. Установлено, что наиболее эффективно передача происходит на стадии активного накопления вируса в инфек-торе, а также привлекательности его и акцептора как кормового растения для тлей. В среднем передача вируса составила 25,6%.
Ключевые слова: вирус кольцевой пятнистости табака, тля, растения-хозяева, трансмиссия.
Среди вирусов, выявленных и идентифицированных на Дальнем Востоке России, значится и вирус кольцевой пятнистости табака (ВКПТ) — Tobacco rings pot virus [3]. Мониторинг вирусных заболеваний культивируемых и дикорастущих растений региона, проводимый сотрудниками
лаборатории вирусологии Биологопочвенного института ДВО РАН на протяжении уже нескольких лет, показал, что упомя нутый патоген довольно широко распространен в местных условиях и поражает обширный круг растений-хозяев [4].
ВКПТ — вирус-полифаг, относящийся к роду Nepovirus сем. Como-viridae [6]. В природе распространя ет-ся нематодой Xiphinema americanum. От остальных неповирусов отличается тем, что может передаваться жуками, клещами, трипсами и прямокрылыми. Однако более детальное изучение эпидемиологии этого вируса наводит на мысль, что у приморского штамма ВКПТ имеются и другие, более эффективные и мобильные переносчики.
Существует мнение, что вирус, имеющий переносчиков одной так-
сономической группы, не переносится организмами, принадлежащими к другой группе [1]. Но это положение не подтверждается по отношению к ВКПТ самой его биологической характеристикой — наличием переносчиков из весьма разных таксономических групп. Данные экспериментальных исследований по отношению к другим вирусам также показали, что к переносу, например, «картофельных» вирусов наряду с тлями причастны растительноядные клопы, а также жуки и личинки картофельной коровки-эпил хны [2].
Известно, что ВКПТ — вирус-полифаг. В экспериментальных усло-ви х он способен заразить 246 видов растений из 54 семейств [6].
Возвращая сь к возможности переноса ВКПТ другими организмами, помимо упомянутых в литературе, мы сочли, что дополнительным вектором этого вируса могут быть, скорее всего, тли-полифаги, в частности особи персиковой тли Myzus persicae Sulz.
Уточнение биоэкологической характеристики патогена имеет большое прикладное значение, так как позвол ет более точно спрогнозиро-
вать развитие и течение вызываемой им болезни и наметить наиболее результативные меры по профилактике самого заболевания .
Материалы и методы
Вирус кольцевой пятнистости табака был обнаружен на посадках пажитника в коллекционном питомнике Приморской опытной овощной станции. Была проведена работа по идентификации патогена и изучению его физико-химических и биологических свойств [4]. По характеристикам приморский штамм ВКПТ оказался близким описанному в литературе [5]. Экспериментальные исследования по вы влению способов распростране-ни патогена предусматривали возможность механической и векторной передачи вируса, в частности, с помощью тлей.
В наших опытах в качестве вектора использовали особей M. persicae (красная и зеленая расы). Популя цию персиковой тли поддерживали на различных видах табака и на растени х перца и дурмана, находя щихся в отдельной камере. Эти кормовые рас-тени тли выращивали в теплице из сем н в рассадном боксе.
Инфектором служили инфицированные ВКПТ тест-растени с характерными симптомами заболевани . Вирусную инфекцию поддерживали пассированием механической ино-кул цией. Тестирование наличи латентной формы инфекции проводили на растени х табака сорта Ксанти.
Тлей (крылатых и бескрылых девственных самок, нимф и личинок разных возрастов) с кормовых растений отсаживали в небольшие чашки Петри и помещали в темные камеры на 1 ч. После голодания тлей кисточкой переносили на инфектор, где они питались 10-20 мин. Инфицируемых тлей снимали с инфектора кисточкой в отдельную камеру, откуда другой (стерильной) кисточкой рассаживали на растени -акцепторы в фазе 2-4 на-
стоя щих листьев. При этом старались на все виды акцептора переносить по одинаковому количеству особей разных возрастных фаз. Опытные рас-тени помещали в отдельный бокс. Через сутки-двое тлей на акцепторах уничтожали. За растения ми вели ре-гуля рные наблюдения. Фиксировали появление первых симптомов, их характер и дальнейшее развитие.
Контролем служили 2-3 растения из той же партии акцепторов (выгонка их шла в рассадном боксе теплицы). На контрольные растения тлей не подсаживали или подсаживали то же количество стерильных тлей.
Эксперимент по передаче ВКПТ посредством персиковой тли продолжался в течение двух лет. За этот период было заложено 12 опытов с большим количеством вариантов: по видовому разнообразию инфекторов и кормовых растений тли (табак сортов Ксанти и Самсун, дурман обыкновенный, бобы обыкновенные, перец однолетний), а также по разнообразию испытуемых акцепторов (табак, дурман, томат, петуния, картофель, бобы обыкновенные, фасоль, соя, пажитник, донник, паттисон, огурец, кабачок). Продолжительность опыта и его многовариантность св заны с тем, что в процессе экспериментальных исследований не всегда получали однозначные результаты.
Результаты и их обсуждение
Положительные результаты по передаче тл ми возбудител кольцевой пятнистости табака были получены в 31 случае из 121, что составило 2 5,6%. Наиболее успешной передача инфекции происходила, когда инфектором или акцептором вл лись растени , предпочитаемые тлей-вектором и имеющие гладкую или слабо опушенную поверхность листа. Это показано в опыте, когда инфектором был пораженный ВКПТ дурман. С помощью инфицированных на нем особей персиковой тли биоинокул ции подверг-
ли растени табака (Ксанти нк) и дурмана. На всех них через 13-14 дней проя вились характерные для ВКПТ симптомы: по всему листу светлозеленые с желтоватым оттенком пятна диаметром 3$5 мм с некротической точкой посредине. Позднее по периферии этих пятен формируется рисунок в виде тонкого нитевидного кольца, состоящего из прерывистых штрихов и точек светло-коричневого или желтого цвета. Постепенно площадь кольца расширя ется, захватывая область листа, прилежащую к центральной жилке и жилкам 1-го поря дка. Со временем, в ря де случаев, у кольца образуется окаймление — кольцо становитс двойным.
С помощью реинокул ции полученный результат был подтвержден, причем симптомы развились гораздо быстрее, что связано, по-видимому, с тем, что в инфицированных расте-ни х табака была высока концентрация вирионов ВКПТ. Кормовое же растение дл вектора было привычным, и его особи сразу начали питатьс . Контрольные растения дурмана, на которые подсаживали стерильных (неинфицированных) тлей, остались внешне здоровыми.
Успешной была передача ВКПТ посредством тли и с табака (Ксанти нк) на дурман и другие акцепторы: бобы обыкновенные и молодые расте-ни сои. Инокулированные растени реагировали проявлением характерных дл ВКПТ симптомов.
Положительные результаты получены по передаче особ ми персиковой тли вируса кольцевой п тнистости табака с бобов обыкновенных на растения того же вида. Все акцепторы восприняли инфекцию, что проявилось в симптомах — зеленовато-желтые п тна на верхушечных листь х, волнистость листовой пластинки по края м, появление мелких некротических пятен. Реинокуляция с зараженных бобов на здоровые была успешной. Особенностью следует считать дли-
тельный латентный период (28 дней) в первом опыте и довольно короткий (9 дней) — в случае реинокуляции. Инокулированные тл ми растени , как это уже отмечалось, обычно имеют повышенную концентрацию вири-онов, и инфекция от них передается на акцепторы значительно легче и быстрее.
В процессе экспериментальных исследований показано, что передача ВКПТ с помощью афидид отсутствовала: в вариантах, когда инфекто-ром являлись растения табака Ш^-tiana tabacum (Ксанти нк и Самсун), а в роли акцепторов выступали N. ta-bacum Ксанти и Самсун, N. panicu-lata, N. alata (попытка инокулиро-вать перечисленные виды оказалась безуспешной); когда инфектором, по-прежнему, были растения N. taba-cum Ксанти нк, а в качестве акцепторов — растения сои, фасоли, пажитника и картофеля в фазе активного роста и бутонизации (на всех иноку-лированных растени х каких-либо симптомов заболевани не наблюдали).
Во всех перечисленных случаях растения -инфекторы и растения -акцепторы, как правило, имеют сильное опушение или их листь густо покрыты железистыми волосками (щетинками). Как показали наблюде-ни через лупу за поведением тлей-векторов, значительное количество их особей, находя сь поверх щетинок, не достигают своим хоботком эпидермальных клеток листа. При таком положении тли не могут воспринять, а тем более передать, инфекцию. Лишь немногие личинки первых возрастов проникают между волосков-щетинок, передвигаютс непосредственно по поверхности листа и ввод т стилет в его ткань.
Не удивительно, что именно в перечисленных выше вариантах опытов было отмечено много результатов, вызывающих сомнение. Наряду с растения ми, давшими четкий отри-
цательный результат, нами зафиксировано 16 акцепторов с сомнительной реакцией: очень слабые или не совсем характерные симптомы, очень длительный латентный период и т.п. С помощью тест-растений показать наличие вируса в этих образцах не удалось. Достигшие поверхности листа личинки внос т в растени -акцепторы незначительное количество вируса, и нужно длительное время для репликации патогена и реакции на него самого растения. В подтверждение высказанных причин, по которым не происходит заражение ВКПТ испытуемых растений, нами был поставлен опыт, где с помощью M. persicae инокулировали параллельно молодые и взрослые растени табака и перца овощного (по 4 шт.). Инфектором служил верхушечный лист табака, инфицированный ВКПТ.
Все молодые акцепторы и взрослые растения перца дали положительную реакцию на заражение, хотя инкубационный период у них длилс (с учетом температуры воздуха в теплице 10$15°С) от 13 до 27 дней. Физиологически более старые растени табака остались здоровыми.
Важным обстоятельством, влия ю-щим на передачу ВКПТ тля ми, я вля -ются, на наш взгляд, физиологические особенности накоплени непови-русов в растени х-хоз евах. Обычно после инокуляции в течение 20$ 30 дней концентраци вируса в верхней части молодых, активно развивающихся, растений возрастает, а затем быстро падает, но зато увеличивается в корнях [6].
Нужно учесть и то обстоятельство, что, несмотря на прилагаемую аккуратность, много тлей травмиру-етс при пересадке их с инфектора на акцептор. Такие особи вр д ли могут обладать способностью к передаче инфекции.
Как источник питани растени , растени в изобилии выдел ющие липкие вещества (экссудат), не при-
влекают тлей, и последние, обычно, избегают их. Это касается, в первую очередь, томатов, в меньшей степени — петунии. В двух опытах с привлечением упом нутых растений в качестве акцепторов вируса кольцевой п тнистости табака у всех тест-растений были получены отрицательные результаты: они, как и контрольные, оставались внешне здоровыми.
В наших опытах не произошло инфицирования испытуемым вирусом с помощью персиковой тли и в случая х, когда в качестве акцептора брали растения свеклы и перца острого. Свекла хот и входит в круг кормовых растений M. persicae, но не значится в числе предпочитаемых ею. То же самое можно сказать о перце остром. Вероятно, в этом и кроется причина того, что при инокул ции растений свеклы и перца ВКПТ не было достигнуто положительных результатов во всех случа х.
Пока мы не можем объя снить, почему не произошло инфицировани и растений картофел в подобном опыте. Возможно, это свя зано с сортовыми особенност ми картофел .
Итак, в течение двухгодичного опыта отрицательные результаты по передаче ВКПТ с помощью тлей с источника инфекции на здоровые растения были получены в 70 случая х из 124, что составило 56,4%. В 16 случая х, как уже упоминалось, были получены сомнительные результаты.
Всего в 1 2 опытах в течение двух лет было задействовано, помимо контрольных, 124 растения, 3 из которых погибли в процессе эксперимента. Из оставшихс 121 растени 70 дали отрицательную реакцию (остались внешне здоровыми), в 16 случая х результаты отнесены к сомнительным и в 31 случае зафиксирован положительный результат по передаче с помощью тлей (Myzus persicae Sulz.) вируса кольцевой п тнистости табака с больных растений на здоровые.
Выводы
1. Экспериментально показано, что вирус кольцевой пятнистости табака передается представителем равнокрылых хоботных — тлей Myzus persicae Sulz.
2. Положительная реакция по передаче ВКПТ тлями на различные ак-
цепторы при инфицировании вектора на разных инфекторах была зафиксирована в 31 случае, что составляет 25,6%.
3. Успех передачи в значительной степени зависит от привлекательности растени дл питани тлей и фазы раз-вити инфекции в инфекторе.
Библиографический список
1. Гиббс А., Харрисон Б. Основы вирусологии растений. М.: Мир, 1978.
2. Дьяконов К.П., Волков Ю.Г., Какарека Н.Н., Романова С.А. Взаимоотношения в системе «вирус - вектор - агробиоценоз» // Известия ТСХА, 2005. Вып. 3. С. 107-115.
3. Поливанова Т.А. Возбудители вирусных болезней сои // Возбудители болезней сельскохозяйственных растений Дальнего Востока. М.: Наука, 1980. С. 51-68.
4. Романова С.А. , Леднева В.А, Плешакова Т.И., Какарека Н.Н., Козловская З.Н., Ю.Г.Волков Характеристика и таксономическая принадлежность вируса, выявленного на пажитнике в Приморском крае / / Доклады РАСХН, 2005. №6. С. 19-23.
5. Brunt, A.A., Crabtree, K., Dallwitz, M.J., Gibbs, A.J., Watson, L. and Zur-cher, E.J. (eds.) (1996 onwards). Plant Viruses Online: Descriptions and Lists from the VIDE Database. Version: 20th August 1996.
6. Khan J.A., Dijkstra J. (eds). Handbook of Plant Virology // USA. Haworth Press Inc., 2004.
Рецензент — д. с.-х. н. О.О. Белошапкина
SUMMARY
The opportunity of transmission of tobacco ring spot virus by aphids Myzus persicae Sulz has been, experimentally shown. It has been discovered that most efficient transfer depends on the stage of infection development in infector, and both attraction of an infector and an acceptor as fodder plant for aphides. On average, transmission of a virus has been 25.6%. In some cases the transmission has been 100%.
Key words: tobacco ring spot virus, aphid, fodder plant, transmission.
Волков Юрий Георгиевич — к. б. н. Тел. (4232) 310-683. Эл. почта: volkov@ibss. dvo.ru
Какарека Надежда Николаевна — к. б. н. Тел. (4232) 462-112.
Дьяконов Константин Петрович — к. б. н. Тел. (4232) 462-112.
