CC BY
20
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ, 2011, № 5
0ДК 635.52:578.85/.86:632.938.1
О СОПРЯЖЕННОСТИ МЕЖДУ ВОСПРИИМЧИВОСТЬЮ К ВИРУСУ ЖЕЛТОЙ МОЗАИКИ И ФЕНОТИПИЧЕСКИМИ ПРИЗНАКАМИ У ЛИСТОВОЙ РАЗНОВИДНОСТИ САЛАТА ИЗ ГЕНОРЕСУРСНОЙ МИРОВОЙ КОЛЛЕКЦИИ ВИР
Н.Н. ГРИНЬКО
Впервые в условиях влажных субтропиков России на основе экологической оценки ге-норесурсов листовой разновидности салата доказана взаимосвязь чувствительности к вирусу желтой мозаики (Lettuce mosaic virus) с фенотипическими признаками растений. Выделены генотипы салата, представляющие практический интерес в качестве исходного материала для программ селекции на иммунитет и источника расширения сортимента этой продовольственной культуры.
Ключевые слова: геноресурсы, салат (Lactuca sativa L.), вирус желтой мозаики (Lettuce mosaic virus), источники устойчивости, фенотипические признаки.
Keywords: gene resources, salad (Lactuca sativa L.), yellow mosaic virus (Lettuce mosaic virus), stability sources, phenotypes signs.
Мировая коллекция Всероссийского НИИ растениеводства им. Н.И. Вавилова (ВИР) по геноресурсам культурных сортов и диких сородичей салата (Lactuca sativa L.), обладающего ценными пищевыми и целебными свойствами, — источник расширения сортимента этой продовольственной культуры, а также уникальный исходный материал для программ селекции на иммунитет, исходя из классических постулатов длительной сопряженной эволюции патогена и растения-хозяина (1-4). На экспериментальной базе старейшей на юге России Адлерской опытной станции наряду с многолетней экологической оценкой проводится репродукция образцов салата с целью закладки высококондиционных семян на хранение в генетический банк ВИР.
К важнейшим биотическим факторам, снижающим семенную продуктивность культуры, относятся возбудители вирусной этиологии (5). Сор-тоспецифичность патологий проявляется симптомами местного и/или системного характера (мозаика и некроз, кольцевая пятнистость и задержка ростовых процессов, израстание). Преобладающие признаки — неравномерность и мозаичность расцветки, чередование темно-зеленой крапчатости с типично осветленными жилками листьев. Патологические изменения габитуса растений сопровождаются общим угнетением и карликовостью, деформацией и редуцированием листовой пластинки (морщинистость, нитевидность и некрозы с последующим отмиранием участков ткани). Растения с сильной степенью поражения формируют малопригодную для реализации укороченную розетку с ломкими и курчавыми листьями. На семенных растениях наблюдается фасциация и зигзагообразное укорачивание стебля, раздвоение побегов.
В этой связи возникает необходимость анализа взаимосвязи между восприимчивостью к вирозам и фенотипическими признаками у репродуцируемых генотипов салата, а также отбора источников хозяйственно ценных признаков.
Методика. В 2007-2009 годах в условиях субтропиков юга России проводили экологический скрининг сопряженности вирусоносительства с фенотипической изменчивостью признаков у листовой разновидности салата (40 образцов из геноресурсной коллекции ВИР). Симптомы вирусной патологии идентифицировали визуально на вегетирующих в гидропонной теплице сортообразцах, видовую принадлежность возбудителя — биотестированием на травянистых индикаторных растениях Chenopodium amaran-ticolor Costa et Reyn, C. quinoa Willd., Nicotiana benthamiana L., Phaseolus vul-
garis L., Petunia hybrida Hort. общепринятыми методами (6). В соответствии с баллом поражения (bs) генотипы дифференцировали как высоко- (0,10,5), среднеустойчивые (0,6-1,0) и восприимчивые (1,1-3,0). Фенотипиче-ские признаки (диаметр розетки — dr, масса розетки — mr, высота семенника — hs и продуктивность семян — ps) оценивали в соответствии с описанием (7).
Данные обрабатывали статистически, используя программы Microsoft Excel и Statistica 7.0.
Результаты. Проведенные исследования позволили диагностировать Lettuce mosaic virus (LMV, Potyveridae), поражающий культуру салата повсеместно (8, 9). Распространение LMV через семена (10, 11) и полу-персистентным способом (12) с многочисленных сорных и культурных рас-тений-резерваторов (13) обусловливает формирование стойких очагов инфекции в агроценозах салата. Темпы микроэволюции и внутривидовой дифференциации LMV по степени вирулентности регламентированы факторами окружающей среды и генотипической устойчивостью сорта (11, 13).
Дифференциация генотипов салата по чувствительности к LMV (Lettuce mosaic virus) и фенотипическим признакам (M±a, Адлерская опытная станция Всероссийского НИИ растениеводства — ВИР, 2007-2009 годы)
Балл пора- Диаметр ро- Масса розетки Высота семен- Продуктивность се-
жения. bs зетки dr. см mr. г ника hs. см мян ps. г/растение
В ы с о к о у с т о й ч и в ы е 0.4б±0.02 38.30±1.50 15б.00±9.70 123.б0±8.44 3.42±0.0б
I — Листовой (st) (к-1161. Россия). 2 — Gelber runder fruher (к-1073. Германия). 3 — Granl Rapids (вр. к-1723. Германия). 4 — Nadyecsed (вр. к-1579. Венгрия). 5 — Australisch (к-110б. Австрия). б — Burona (к-1702. Дания). 7 — б/н (вр. к-1900. Абхазия). 8 — L. serriola (вр. к-1922. Бельгия). 9 — Бакуео (вр. к-1987. Вьетнам). 10 — Sonehus (вр. к-2160. Китай)
С р е д н е у с т о й ч и в ы е 0.74±0.04 37.10± 1. 17 153.70±6.84 118.70±4.08 2.61±0.05
II — Austrlischer gelber (к-803. Германия). 12 — Новогодний (к-1987. Россия). 13 — Liatna Nepgovanska (вр. к-902. Болгария). 14 — Romana Blancka (вр. к-1403. Аргентина). 15 — Amerikascher brauner (к-804. Германия). 16 — Red salad Bowl (вр. к-1781. Нидерланды). 17 — Riyal Oak Leaf (вр. к-1978. США). 18 — Crumpled leaf (вр. к-1996. Тайвань). 19 — Слободжанин (вр. к-2214. Украина). 20 — Гурин Фурэссюу (к-1887. Япония). 21 — Riccia biscia Rossa (вр. к-1502. Италия). 22 — Genecorp Green (вр. к-2098. США)
В о с п р и и м ч и в ы е 1.93±0.09 28.20± 1. 16 97.10±4.62 74.50±3.97 0.99±0.0б
23 — Гусен-буру (вр. к-1269. Корея). 24 — б/н (вр. к-1442. Лаос). 25 — Изумрудный (вр. к-2032. Россия). 26 — Юнска едра (к-1035. Болгария). 27 — Американский (к-1122. Германия). 28 — Winter Maywonder (к-1184. Венгрия). 29 — Местный (к-1285. Казахстан). 30 — Leperman (к-1387. Швеция). 31 — б/н (к-1969. Узбекистан). 32 — Lobi EZ (вр. к-1953. Нидерланды). 33 — Unikum feste gelbd gelbgrune fe (к-1105. Австрия). 34 — Австралийский (к-1119. Германия). 35 — Green wave (к-1909. Япония). 36 — Забава (к-2042. Россия). 37 — б/н (вр. к-1532. Узбекистан). 38 — Prestine (вр. к-2087. Франция). 39 — Red Wave (вр. к-2137. Япония). 40 — б/н (вр. к-2144. Румыния)
С р е д н е е п о г е н о т и п а м 1.21±0.03 33.10±0.91 128. 10±5.19 100.50±4.73 2.08±0.08
П р и м е ч а н и е. Вр. — временный каталог ВИР. б/н — без названия.
В тестируемой коллекции не были выявлены иммунные генотипы салата. что согласуется с известными сведениями о контроле устойчивости к LMV рецессивными генами mol1 и mol2 (10. 14. 15). Отмечалось значительное внутривидовое и внутрисортовое варьирование (Cv = 65.2 %) степени чувствительности генотипов к LMV. подтвержденное значимой корреляционной связью (r = 0.76±0.10; Р < 0.001) между средним баллом
(bs = 1.21±0.03; bmin-max = 0.28-2.75±0.08) поражения LMV и стандартным отклонением (а = 0.79). При дифференцировании сортообразцов по группам чувствительности на основании показателя bs доля высоко- и среднеустойчи-вых составила 55.0 % от числа анализируемых (табл.). Ценность исходного материала. используемого в программах селекции на иммунитет. регламентирована наличием сопряженности между высокой устойчивостью к LMV и хозяйственно полезными свойствами. Так. было установлено различие генотипов по диаметру розетки (drmin-max = 22.6-47.1±0.9 см) (Cv = 17.7 %). при этом показатель стандартного сорта Листовой (st) (42.4±1.3 см) был превы-
шен только у сорта Sonehus (47,1±0,9 см). Наблюдалась значительная изменчивость (Cv = 29,2 %) сортообразцов по массе розетки (mrmin-max = 70,2190,3+5,19 г). Высоко- и среднеустойчивые к LMV генотипы по сравнению с сортом Листовой (st) (mr = 156,3+3,6 г) имели более высокие показатели, за исключением образцов Granl Rapids, Nadyecsed, Liatna Nepgovanska, Romana Blancka, Riyal Oak Leaf, Слободжанин. Выявилась существенная вариабельность (Cv = 29,9 %) генотипов по высоте семенника (hsmin-max = 56,2179,6+4,73 см). Характерно, что высоко- и среднеустойчивые к LMV образцы, исключая б/н (вр. к-1900), L. serriola, Слободжанин, Гурин Фурэссюу, Genecorp Green, по этому признаку уступали стандарту — сорту Листовой (st) (hs = 104,2+2,2 см). У восприимчивых генотипов он соответствовал стандарту.
Рис. 1. Изменчивость фенотипических признаков (А-Г) у генотипов салата под влиянием вируса LMV (Lettuce mosaic virus) (Адлерская опытная станция Всероссийского НИИ растениеводства — ВИР, 2007-2009 годы).
Отмечалась высокая изменчивость (Cv = 57,6 %) по продуктивности семян (psmin-max = 0,51-5,07+0,100 г/растение). Высоко- и среднеустойчивые к LMV образцы, исключая Слободжанин, Гурин Фурэссюу, Riccia biscia Rossa, Genecorp Green, превосходили сорт Листовой (st) (ps = 2,20+0,07 г/растение). Максимальной семенной продуктивностью характеризовались генотипы Sonehus и Australisch (5,07-4,50+0,100 г/растение). Оцениваемые признаки — балл поражения (bs), диаметр розетки (dr), масса розетки (mr), высота семенника (hs), продуктивность семян (ps) существенно различались у тестируемых генотипов (Р < 0,001; bs-dr-mr-hs-ps): Рфакт. (83,85-57,28-91,12-84,50-38,61) > F0i (7,31). На высоком уровне значимости (Р < 0,001) доказана тесная положительная корреляционная зависимость между парами фенотипических признаков dr—mr (r = 0,77+0,10), dr—hs (r = 0,84+0,08), dr—ps (r = 0,80+0,09), mr—hs (r = 0,73+0,11), mr—ps (r = 0,67+0,11), hs—ps (r = 0,90+0,06), а также их отрицательная корреляция со средним баллом поражения LMV: bs—dr (r = -0,75+0,10), bs—mr
(r = -0,76+0,10), bs—hs (r = -0,86+0,08), bs—ps (r = -0,83+0,08) (рис. 1).
45
40
30
!25 о
S 20
15
¡0
M
I 2 17 5 6 11 15 9 2( 16 202212 7, ,3 18 4 13 14 19 R 1(1
1 кластер
II кластер
Генотип
Рис. 2. Кладограмма сходства генотипов салата по показателям
относительной устойчивости к вирусу Lettuce mosaic virus (LMV)
и фенотипическим признакам (Адлерская опытная станция Все-
российского НИИ растениеводства — ВИР, 2007-2009 годы).
Описание генотипов см. в таблице.
Высоко- и сред-неустойчивые к LMV образцы салата методом попарно-группового кластерного анализа с арифметическим усреднением анализируемых фенотипиче-ских признаков объединили в два основных кластера (рис. 2). Более гетерогенный I кластер включал 14 генотипов, из которых 8 — среднеустой-чивые к вирусу. Было установлено сходство между группами сортов: Листовой (st)—Gelber runder früher— Riyal Oak Leaf, Australisch— Burona—Austrlischer gelber— Amerikascher brauner, Ба-
куео—Riccia biscia Rossa—Red salad Bowl, Гурин Фурэссюу—Genecorp Green (рис. 3, б-з). Отсутствие подобия генотипов Новогодний (mr = 155,6+3,9 г) и б/н (вр. к-1900) (hs = 84,8+1,3 см) с другими образцами кластера объясняется сравнительно низкими значениями показателей. Во II кластере сгруп-
Рис. 3. Растения салата сортов Nadyecsed (вр. к-1579) (а), Australisch (к-1106) (б), Burona (к-1702) (в), Amerikascher brauner (к-804) (г), Red salad Bowl (вр. K-178l) (д), Riyal Oak Leaf (вр. к-1978) (е), Crumpled leaf (вр. к-1996) (ж) и Riccia biscia Rossa (вр. к-1502) (з). Вр. — временный каталог ВИР (Адлерская опытная станция Всероссийского НИИ растениеводства — ВИР, 2007-2009 годы).
пированы 8 генотипов, а в пары объединялись Granl Rapids—Crumpled leaf, Nadyecsed—Liatna Nepgovanska—Romana Blancka (см. рис. 3, а). Удаленность сорта Слободжанин (dr = 29,5+1,2 см), L. serriola (hs = 99,7+4,0 см) и Sonehus (hs = 190,3+11,4 см) на кладограмме была связана с существенным отклонением от показателей фенотипических признаков у других генотипов.
Таким образом, из геноресурсной коллекции Всероссийского НИИ
растениеводства им. Н.И. Вавилова выделены сорта салата Листовой (st), Nadyecsed, Australisch, Burona, Бакуео, Amerikascher brauner, Red salad Bowl, Riyal Oak Leaf, Crumpled leaf, Гурин Фурэссюу, Riccia biscia Rossa, Genecorp Green и б/н вр. к-1900, представляющие практический интерес в качестве исходного материала для программ селекции на иммунитет к Lettuce mosaic virus и источника расширения сортимента этой продовольственной культуры.
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. В л а с о в а Э.А., Ш а ш и л о в а Л.И., М а к а р е н к о Е.В. Фитосанитарный мониторинг болезней на растениях рода Lactuca L. Мат. IV науч.-практ. конф. «Агротехнический метод защиты растений от вредных организмов». Краснодар, 2007: 57-61.
2. Д ь я к о в Ю.Т. Популяционная биология фитопатогенных грибов. М., 1998.
3. Ж у ч е н к о А.А. Экологическая генетика культурных растений: теория и практика. С.-х. биол., 1995, 3: 4-31.
4. Идентифицированный генофонд овощных растений /Под. ред. В.И. Буренина. СПб, 2007.
5. Г р и н ь к о Н.Н., Т у р е н к о В.П. Источники устойчивости к Lettuce mosaic virus в геноресурсах Lactuca sativa L. коллекции ВИР. Тез. Доп. мгжн. наук. конф. ХНАУ iм. В.В. Докучаева «Еколопзац1я сталого розвитку агросфери i ноосферна перспектива шформацшного суспиьства». Харюв, 2009: 87.
6. B l y s t a d D.R. Sap-transmissible viruses in lettuce (Lactuca sativa L.) in Norway: identification and importance. Norw. J. Agr. Sci., 1989, 3(4): 373-384.
7. Культурная флора СССР. Листовые овощные растения /Под ред. В.Ф. Дорофеева. Л., 1988.
8. B o s L., H u i j b e r t s N., C u p e r u s C. Further observations on variation of Lettuce mosaic virus to lettuce (Lactuca sativa) and a discussion of resistance terminology. Eur. J. Plant Pathol., 1994, 100: 293-314.
9. F a k h f a k h H., L e G a l l O., C a n d e s s e T., M a r r a k c h i M. Analysis of the variability of Tunisian isolates of Lettuce mosaic potyvirus (LMV) using biological and molecular properties. J. Plant Pathol., 2001, 83(1): 3-11.
10. K r a u s e - S a k a t e R., L e G a l l O., F a k h f a k h H., P e y p e l u t M., M a r r a k-c h i M., V a r v e r i C., P a v a n MA., S o u c h e S., L o t H., Z e r b i n i F.M., C a n dr e s s i T. Molecular and biological characterization of Lettuce mosaic virus isolates reveals a distinct and widespread type of resistance-breaking isolate: LMV-Most. Phytopathology, 2002, 92(5): 563-572.
11. M o r e n o A., N e b r e d a M., D i a z B.M., G a r c i a M., S a l a s F., F e r er e s A. Temporal and spatial spread of Lettuce mosaic virus in lettuce crops in central Spain: factors involved in Lettuce mosaic virus epidemics. Ann. Appl. Biol., 2007, 150(3): 351-360.
12. N e b r e d a M., M o r e n o A., P e r e z N., P a l a c i o s I., S e s o - F e r n a nd e z V., F e r e r e s A. Activity of aphids associated with lettuce and broccoli in Spain and their efficiency as factors of Lettuce mosaic virus. Virus Res., 2004, 100: 83-88.
13. R e v e r s F., G u i r a u d T., H o u v e n a q h e l M.C., L e G a l l O., C a n d r e ss e T. Multiple resistance phenotypes to Lettuce mosaic virus among Arabidopsisi thaliana ac-cessiones. Mol. Plant-Microbe Interact., 2003, 16(7): 608-616.
14. D i n a n t S., L o t H. Lettuce mosaic virus: a review. Plant Pathol., 1992, 41: 528-542.
15. G e r m a n - R e t a n a G.S., W a l t e r J., L e - G a l l O. Lettuce mosaic virus: from pathogen diversity to host interactors. Mol. Plant Pathol., 2008, 9(2): 127-136.
Адлерская опытная станция Всероссийского Поступила в редакцию
НИИ растениеводства им. Н.И. Вавилова, 24 мая 2010 года
354340 г. Сочи, А-340, ул. Ленина, 95, e-mail: [email protected]
ABOUT ASSOCIATIVITY BETWEEN SUSCEPTIBILITY TO LETTUCE MOSAIC VIRUS AND LEAF FORM IN LETTUCE FROM THE VIR GENORESOURCE
WORLD COLLECTION
N.N. Grin'ko S u m m a r y
For the first time in the conditions of damp subtropics of Russia on the basis of ecological estimating the leaf form of lettuce plants the author demonstrates the associativity between susceptibility to Lettuce mosaic virus and phenotypic features of plants. The genotypes of lettuce were isolated, which are of practical interest as initial material for immunity breeding programs and for widening of food crops assortment.
