CC BY
32Вестник защиты растений, ,3, 2005 55
УДК 632.3:635.64
ОЦЕНКА ГЕНЕТИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ТОМАТА К ВИРУСУ
МОЗАИКИ ТОМАТА
М.В.Мотова*, А.Е.Цыпленков**
*Санкт-Петербургский государственный агрономический университет Пушкин **Всероссийский НИИ защиты растений, Санкт-Петербург
Для оценки генетической устойчивости томата к вирусу мозаики томата (ВМТо) использовали эффект синергизма при заражении растений смесью вирусов (ВМТо + ХВК). На восприимчивых образцах через 20-30 дней отмечали задержку роста, деформацию и стрик листьев. Устойчивые образцы внешне оставались здоровыми и при тестировании на растениях-индикаторах ВМТо не обнаружен.
Вирусы группы ВТМ широко распространены на томате. В последнее время большинство исследователей рассматривает ВТМ, выделенный с томата, как самостоятельный штамм, давая ему самостоятельное название - вирус мозаики томата (ВМТо) (Самсонова и др.,2001). По данным многих авторов (Власов, 1960; Брежнев, Шмараев, 1976; Авдеев, Щербин, 1978; Цыпленков, 1981), потери урожая томата, вызванные ВМТо, обусловлены, прежде всего, степенью восприимчивости сорта, количеством инфекционного начала и фазой заражения растений. Активную роль в развитии симптомов проявления вируса играют определенные сочетания температуры, влажности воздуха, интенсивности инсоляции и их отклонений от нормы. Суммируя данные многих исследований, необходимо отметить, что ВМТо вызывает широкую гамму симптомов, и в зависимости от этого, потери урожая могут составлять от мозаики и деформации листьев 15-30%, нитевидности и стрика листьев - 40-50%, стрика стебля и внутреннего некроза плодов - 80-100%. Такие существенные потери урожая, несомненно, обусловливают необходимость разработки и усовершенствования мер борьбы с ВМТо. Необходимо напомнить, что в открытом грунте только такой прием, как безрассадная культура томата, может в значительной степени сдерживать развитие эпифитотий. В защищенном грунте в широких масштабах использовали вакцинацию томата ослабленными штаммами ВМТо. В конце 1970-х годов в
нашей стране были впервые использованы зарубежные гибриды, несущие ген устойчивости к ВМТо (Ревермун, Ревер-мун улучшенный, Салара, Сарина и др.). Спустя несколько лет появились наши отечественные гибриды с генами устойчивости к ВМТо (Внуковский, Солнышко, Ласточка, Лена, Карлсон и др.).
Получение устойчивых к ВМТо гибридов томата - очень важный этап селекционной работы, позволяющий сократить потери урожая не только от этого вируса, но и от синергического взаимодействия содержащего ВМТо комплекса вирусов, то есть от сложного стрика, компонентами которого могут быть Х-вирус картофеля (ХВК) и вирус огуречной мозаики (ВОМ).
Широкое внедрение в производство гибридов, несущих ген устойчивости к вирусу табачной мозаики, значительно сдерживает распространенность и вредоносность этого патогена на томате, однако не исключает появления новых аномальных штаммов или новых широко специализированных вирусов; ХВК, например, в смешанных инфекциях нередко дестабилизируют устойчивость к ВМТо. При экспериментальном инфицировании ХВК сортов и гибридов томата, устойчивых к ВМТо, отмечают либо латентную инфекцию, либо слабую крапча-тость (Цыпленков, 1981, 1998).
Приоритет получения линий томата, несущих ген устойчивости к ВМТо, принадлежит зарубежным ученым. В настоящее время известны следующие линии геноносителей устойчивости к ВМТо
56
- Tm-1 (ген толерантности, полученный от Lycopersicon hirsutum и локализованный в хромосоме 5) (Holmes, 1954), а также Tm-2 (Soost, 1963) и Tm-2 (Cirulli, Alexander, 1969) аллельными генами, определяющими реакцию сверхчувствительности к вирусу (выделены из 9-й хромосомы Lycopersicon peruvianum). На практике чаще всего используют ген Tm-2 . В гомозиготном состоянии можно получить иммунные гибриды. Однако уже известны случаи преодоления их иммунитета в Голландии и Дании. На таких растениях могут появляться симптомы системного некроза, желтой мозаики на верхней трети растения и стрик плодов. Такие симптомы могут появиться только при сочетании ряда условий: температура выше 28°С в течение нескольких дней, большая инфекционная нагрузка и высокая инсоляция.
Основным источником устойчивости к ВМТо оказались дикие виды томата - L. peruvianum Mill и L. hirsutum Humb. Однако впервые отселектировать линию, несущую ген устойчивости к 4-м штаммам вируса, удалось, используя вид L. peruvianum (Mc Ritchie, Alexander, 1963).
В дальнейшем ген устойчивости передали культурному томату и были получены устойчивые сорта и гибриды к различным штаммам ВМТо.
Однако в работах зарубежных авторов отмечалось, что при скрещиваниях вместе с геном устойчивости к ВМТо предавался еще один локус - «Gamete promoter», кодирующий аномалии вегетативных и генеративных органов. Среди наиболее распространенных отклонений от нормы зарегистрированы интенсивный рост (гигантизм), дефицит пыльцы, мелкоплодность и неравномерность созревания плодов.
В последние годы ген Tm-2 был выделен из альтернативного источника, который, как показали исследования, не содержит «Gamete promoter» и нежелательные последствия его фенотипическо-го выражения отсутствуют (Hall, 1980). Степень устойчивости и реакция на заражение ВМТо у современных сортов различны, поэтому необходимо изучить эту проблему детально.
Вестник защиты растений, ,3, 2005
В 2004 году в лабораторных условиях ВИЗР проведены опыты по оценке 19 образцов томата, представленных НПФ «Аг-росемтомс», на устойчивость к ВМТо. Каждый вариант включал 3 повторности и не-зараженный контроль. Стандартом восприимчивости служил сорт Невский. Для заражения опытных растений использовали смешанную инфекцию ВМТо + ХВК из расчета 1: 1: 20 (ВМТо; ХВК; 20 мл физиологического раствора). ВМТо - обычный зеленый штамм, выделен из томата, сохраняется в коллекции ВИЗР; ХВК - выделен из растений картофеля сорт Невский, отсе-лектирован на растениях Gomphrena globosa, сохраняется на растениях Datura stramonium в коллекции ВИЗР. Инфекционный материал растирали в ступке и с помощью ватного тампона инокулировали семядольные листья растений томата.
За время эксперимента проведено 3 учета. Первый на 7-й день после инокуляции, день на 14 второй и третий - на 21 день. Проведены биометрические измерения высоты растений и группировка линий томата по вредоносности проявления симптомов. Результаты опыта обработаны методом дисперсионного анализа. Экспертиза наличия ВМТо в зараженных растениях проведена на растениях-индикаторах (Nicotiana glutinosa).
Различия в развитии больных и здоровых растений наблюдались уже на 14 день после заражения (табл. 1).
Анализ данных позволяет все испытанные томаты разделить на 3 группы, В первую группу включены устойчивые образцы томата АСТ-145, АСТ-694, АСТ-233, АСТ-570, АСТ-234, АСТ-601, АСТ-346, АСТ-732, у которых различия между контролем и зараженными растениями по развитию и высоте не сущест-вены на 5% уровне значимости.
Во вторую группу включены образцы АСТ-730, АСТ-682, у которых различия по высоте инокулированных растений и контроля также не существенные однако зарегистрированы симптомы проявления болезни (табл. 2), вирусная природа которых подтверждена на растениях-индикаторах (табл. 3).
Вестник защиты растений, ,3, 2005
Таблица 1. Влияние вирусной инфекции на развитие томата (Пушкин, 2004)
Высота растений, см
Варианты 20.07.04 27.07.04 3.08.04
опыт конт. опыт конт. опыт конт.
АСТ- -145 9.5 7.8 25.4 24.3 39.6 40.4 0.1
АСТ- -694 7.3 7.0 18.5 20.1 41.1 35.4 0.2
АСТ- -233 6.2 7.9 16.6 16.0 31.9 34.1 0.4
АСТ- -570 4.0 4.0 11.4 11.5 26.7 27.9 1.0
АСТ- -234 8.0 8.1 19.5 17.2 36.1 31.7 1.3
АСТ -601 9.2 5.6 20.6 17.7 33.7 29.5 2.5
АСТ 346 6.9 5.1 20.7 19.4 33.6 29.8 2.7
АСТ -732 5.5 8.7 15.3 12.9 28.3 35.6 2.8
АСТ -730 6.6 6.0 10.4 10.4 11.5 13.4 0.2
АСТ -682 6.7 6.3 14.2 17.5 20.1 28.2 3.8
АСТ -662 8.8 7.7 12.6 18.2 16.2 31.9 6.7
АСТ 722 6.6 7.2 10.3 19.5 12.0 27.0 14.0
АСТ 733 5.9 7.6 12.4 18.6 17.7 32.1 14.7
АСТ 436 5.5 7.6 11.9 18.7 19.4 32.0 17.0
АСТ -717 6.9 8.1 10.8 23.5 14.1 35.9 17.4
АСТ 720 7.3 8.1 11.9 21.5 14.5 34.5 18.5
АСТ 681 6.8 7.0 11.1 20.1 12.8 34.3 22.6
АСТ 370 9.2 10.3 10.4 24.8 11.8 36.7 25.0
АСТ 253 7.9 11.2 11.4 25.1 14.6 42.0 35.8
*При F>4.8 различия между опытом и контролем существенны.
В третью группу включены остальные образцы, у которых различия между опытными и контрольными растениями существенные (Fф>F.g5), то есть отмечали сильную задержку роста у инокули-рованных растений. Эти образцы восприимчивы к вирусной инфекции.
Кроме замера высоты у растений фиксировали симптоматику проявления болезни по 5-балльной шкале (табл. 2).
Первые симптомы в виде просветления жилок и слабой мозаики листьев наблюдали уже на 7-й день после заражения, хотя высота растений была на уровне контроля. Последующие учеты позволили визуально разделить все 19 образцов по степени устойчивости к смешанной инфекции. Отсутствие симптомов позволили выделить из всех вариантов образцы томата (АСТ-145, АСТ-694, АСТ-233, АСТ-570, АСТ-234, АСТ-601, АСТ-346, АСТ-732) с устойчивостью к ВМТо. На указанных образцах томата ХВК находился в латентной форме (визуально не идентифицировался). Отсутствие ВМТо контролировали методом растений-индикаторов. С каждого образца отбирали групповую пробу и заражали изолированные листья растения-индикатора N. glutinosa.
57
Таблица 2. Симптомы проявления ВМТо на образцах томата (Пушкин, 2004)_
Варианты Симптомы Балл поражения Доля (%) пораженных растений с данным баллом
АСТ-145 - 0 0
АСТ-694 - 0 0
АСТ-233 - 0 0
АСТ-570 - 0 0
АСТ-234 - 0 0
АСТ-601 - 0 0
АСТ-346 - 0 0
АСТ-732 - 0 0
АСТ-730 Dis, M, 5 40
Chl 4 40
3 13.3
0 6.7
АСТ-682 Dis, M 5 73.7
0 26.3
АСТ-662 Dis, Stu, 5 93.3
M, Chl 0 6.7
АСТ-722 Dis, Stu, 5 73.3
Vc, Chl, 4 6.7
LeAb, Wi 0 20
АСТ-733 Dis, Stu, 5 40
M 3 26.7
0 33.3
АСТ-436 Dis, Stu, 5 20
M 4 30
0 50
АСТ-717 Dis, Stu, 4-5 40
3 40
0 20
АСТ-720 Dis, Stu, 5 93.3
M, Chl 0 6.7
АСТ-681 Dis, Stu, 5 80
M 0 20
АСТ-370 Dis, Stu, M, 5 100
Chl
АСТ-253 Dis, Stu, 5 93.3
M, Chl, 0 6.7
LeAb
Контроль Dis, Stu, 5 100
M, Vc, Chl
Dis- деформация, М- мозаика, Stu- карликовость, Vc- посветление жилок, Chl- хлороз, LeAb- опадание листьев, Wi- увядание растения..
Одновременно проводили заражение N. glutinosa образцами томата АСТ-682 и АСТ-730, у которых различия по высоте инокулированных растений и контроля не существенные на 5% уровне значимости АСТ-436 с 50% пораженных растений. Для контроля выбрали образцы с резкими симптомами деформации и желтой мозаики листьев (табл. 3).
Таблица 3. Регистрация наличия ВМТо в образцах томата на изолированных листьях N.
_glutinosa (Пушкин, 2004)_
Варианты Характер реакции Число некрозов
АСТ-145 0 0
АСТ-694 0 0
АСТ-233 0 0
АСТ-570 0 0
АСТ-234 0 0
АСТ-601 0 0
АСТ-346 0 0
АСТ-732 0 0
АСТ-682 L : LLN 14
АСТ-730 L : LLN 91
АСТ-436 L: LLN 29
АСТ-370 L LLN 38
АСТ-681 L LLN 18
АСТ-720 L : LLN 112
L- местная реакция, LL- местные повреждения, N- некроз.
Проведенное тестирование на N. glutinosa позволило подтвердить устойчивость выделенных нами выше 8 образцов, а также определить приблизительную концентрацию ВМТо в восприимчи-
Вестник защиты растений, ,3, 2005 вых образцах. В спорных образцах АСТ-682, АСТ-730 и АСТ-436 методом растений-индикаторов установили наличие вируса мозаики томата.
Предложенный метод инокуляции томата двумя вирусами (ВМТо + ХВК) дает возможность определить генотипическую устойчивость к ВМТо в образцах томата в течение 30 дней, что, несомненно, ускоряет процесс отбора селекционного материала. На восприимчивых образцах комплекс вирусов вызывает высокую степень патогенеза и это позволяет проводить визуальную выбраковку больных растений, а также отобрать здоровые при гетерозиготном типе устойчивости.
С использованием эффекта синергизма при смешанной инфекции отобраны образцы томата АСТ-145, АСТ-233, АСТ-234, АСТ-346, АСТ-570, АСТ-601, АСТ-694 обладающие групповой устойчивостью к ВМТо и ХВК, при чем последний вирус заражает томаты системно, не вызывая видимых симптомов.
Литература
Авдеев Ю.И., Щербин Б.М. Устойчивость томатов к вирусу табачной мозаики. /С-х биология, 13, 5, 1978, с.726-729.
Балашова Н.Н., Король М.М., Жученко А.А. и др. Устойчивость тепличных сортов томата к мозаике в зависимости от условий выращивания. /Еукарпия, Генотип и среда в селекции тепличных томатов, Л., 1978, с.147-150.
Брежнев Д.Д., Шмарев Г.Е. Селекция растений в США. М., Колос, 1972, 296 с.
Власов Ю.И. Методические указания по исследованию вирусных болезней растений. Л., 1960, 34 с.
Самсонова Л.Н., Цыпленков А.Е., Якуткина Т.А. Диагностика вирусных и фитоплазменных болезней овощных культур и картофеля. СПб, 2001, 48 с.
Цыпленков А.Е. Оценка устойчивости к ВТМ сортов и гибридов томата для защищенного грунта. /Тез. докл. 7 совещания по иммунитету растений.
Омск, 1981, с.313.
Цыпленков А.Е. Генетико-экологические аспекты устойчивости томатов к ВТМ. /Бюлл. ВИЗР, 7879, 1998, с.76-80.
Cirulli M., Alexander L.J. Influence of temperature and strain of tobacco mosaic virus on resistance in tomato - breading line derived from Licopersion peruvianim /Phytopath., 59, 1969, p.1287-1297.
Hall T.J. Resistance at the Tm -2 locus in the tomato to tomato mosaic virus. /Euphytica, 29, 1980, p.189-197.
Holmes F. O. Inheritance of resistance to infection by tobacco-mosaic virus in tomato. /Phytopath., 44, 1954, p.640-642.
Mc Ritchie J. C., Alexander L.J. Host specific Licopersicom strains of tobacco mosaic virus. /Phytopath., 53, 1963, p.394-398.
Soost K. Hybrid tomato resistant to tobacco mosaic virus. /J. Hered., 54, 1963, p.241-244.
ESTIMATION OF THE GENETIC RESISTANCE OF TOMATOES TO TOMATO MOSAIC VIRUS M.V.Motova, A.E.Tsyplenkov To estimate the genetic resistance of tomato varieties to ToMV (tomato mosaic virus), a synergetic effect of the plant infestation with a mixture of viruses (ToMV + XVK) was used. Susceptible tomato samples manifested leaf deformation and growth inhibition in 20-30 days after inoculation. By contrast, resistant samples looked like controls and ToMV was not found when testing on plants-indicators.
