CC BY
100
DOI: 10.24411/0235-2451-2018-10308
УДК 632.3
ТАКСОНОМИЧЕСКАЯ ПРИНАДЛЕЖНОСТЬ ФИТОПЛАЗМ, ВЫЯВЛЕННЫХ НА КАРТОФЕЛЕ В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Т.Б. КАСТАЛЬЕВА1, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник (e-mail: kastalyeva@vniif. ru)
Н.В. ГИРСОВА1, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник
Д.З. БОГОУТДИНОВ12, кандидат биологических наук, научный сотрудник, доцент
всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологии, ул. Институт, вл. 5, р.п. Большие Вяземы, Одинцовский р-н, Московская обл., 143050, Российская Федерация
2Самарская государственная сельскохозяйственная академия, Учебная ул., 1, пгт. Усть-Кинельский, Самарская обл., 446442, Российская Федерация
Резюме. Для определения таксономической принадлежности фитоплазм, вызывающих заболевания картофеля и инфицирующих насекомых-переносчиков, в экономических районах Российской Федерации с 2006 по 2016 гг. проанализировано 1347листьев картофеля, а также 713 насекомых отряда Hemiptera из Московской области и 48 - из Самарской. Наличие в образцах фитоплазменной ДНК определяли ПЦР, таксономическую принадлежность - ПДРФ-анализом с эндонуклеазами рестрикции А1и1, Msel, Hhal, HpaII и Taql. В Центральном экономическом районе образцы собирали ежегодно, в Северном, Северо-Западном, ЦентральноЧерноземном, Северо-Кавказском, Поволжском, Уральском и Западно-Сибирском - в отдельные годы. Доля инфицирования фитоплазмами составила в среднем 27 %. В Центральном экономическом районе были инфицированы 194 из 923 образцов, или 21,2 %, в том числе 34 % фитоплазмами группы желтухи астр (16SrI), 30 % фитоплазмой X-болезни (16SrIII), 18 % фитоплазмами группы пролиферации клевера (16SrVI), 17 % фитоплазмой столбура пасленовых (16SrXII), менее 1 % фитоплазмой группы ведьминой метлы арахиса (16SrII), которая была обнаружена также в Северном районе. Фитоплазма группы 16SrXII присутствовала во всех обследованных регионах, группы 16SrIII - в образцах из Центрального, Поволжского, Северо-Кавказского, Уральского и Западно-Сибирского районов, 16SrI - в Северном, Центрально-Черноземном и Северо-Кавказском районах, 16SrVI - в Западно-Сибирском районе. В Московской области из 19 идентифицированных видов насекомых отряда Hemiptera, 10 были носителями фитоплазм. Преобладали виды Euscelis incisus Krs. и Macrosteles laevis Rib., у остальных носителями инфекции были единичные особи. Из 9 видов насекомых отряда Hemiptera, отловленных в Самарской области, характерные для картофеля фитоплазмы обнаружены у циксиид Hyalesthes obsoletus Sign. и Pentastiridius leporinus L. (16SrXII фитоплазма), а также у цикадки Psammotettixstriatus L. (16SrIII фитоплазма). Распространенность фитоплазм в регионе зависит от насекомых-переносчиков. Ключевые слова: фитоплазмозы, картофель, таксономическая принадлежность фитоплазм, группы фитоплазм 16SrI, 16SrII, 16SrIII, 16SrVI, 16SrIX, 16SrXII, экономические районы РФ.
Для цитирования: Кастальева Т.Б., Гирсова Н.В., Богоут-динов Д.З. Таксономическая принадлежность фитоплазм, выявленных на картофеле в РФ // Достижения науки и техники АПК. 2018. Т. 32. № 3. С. 40-44. DOI: 10.24411/02352451-2018-10308.
Со времени открытия первого грибного фитопа-тогена - Phytophtora infestans (Mont.) de Bary, вызывающего фитофтороз, и последующего обнаружения возбудителей других болезней, именно ему принад-
лежали непревзойденные свойства пандемического характера с чрезвычайной вредоносностью, подтверждённые многочисленными историческими фактами. С потеплением климата в XXI веке изменяется состав доминирующих патокомплексов, увеличивается распространенность и вредоносность теплолюбивых видов. По оценкам специалистов вирусные и вирусоподобные заболевания в ряде регионов мира занимают по этим показателям лидирующие позиции. Фитоплазменные заболевания, которые по традиции причисляют к категории вирусоподобных из-за невозможности культивирования патогена на искусственных питательных средах, во многих странах Европы, Азии, Америки и Австралии представляют серьёзную проблему для растениеводства, особенно для вегетативно размножаемых плодовых растений и картофеля [1]. Такие заболевания картофеля, как столбур, ведьмина метла и круглолистность, ранее считавшиеся вирусными, известны в России около 100 лет, а их возбудитель - лишенная клеточной стенки бактерия - был открыт только в 1967 г. [2].
Наиболее распространённым в южных районах СССР был столбур, что связано с ареалом его основного переносчика - вьюнковой циксииды Hyalestes obsoletus Sign. [3]. В отдельные годы это заболевание вызывало значительное снижение урожайности, например, в 1945 г. потери в Краснодарском крае доходили до 70 % [4]. В XXI веке в связи с расширением ареала вьюнковой циксииды, столбур продвинулся севернее на 600 км, достигнув Татарстана. В Самарской области в 2011-2012 гг. поражённость кустов картофеля опытных и частных посадок составляла 90-100 % при соответствующем снижении урожая. По этой причине в большинстве районов области в последнее десятилетие частные лица прекратили организованные массовые посадки картофеля. В Самарской государственной сельскохозяйственной академии из-за трудности ежегодного восполнения семенного материала коллекции сортов картофеля были свернуты традиционные исследования, продолжавшиеся более 60 лет.
За последние 20 лет благодаря использованию молекулярно-генетических методов идентификации фитоплазм (ПЦР, ПДРФ и секвенирование) накоплены многочисленные сведения об их генетической структуре, разработана классификация, сначала основанная на анализе последовательности консервативного участка гена, кодирующего 16S рибосомальную РНК фитоплазмы, а затем и менее консервативных генов [1, 5]. Это позволило проводить филогенетический анализ и определять видовую и внутривидовую принадлежность фитоплазм. Сейчас известно 33 группы, 140 подгрупп и 40 видов рода Candidatus Phytoplasma.
Цель исследования - анализ таксономической принадлежности фитоплазм, распространенных на картофеле и встречающихся у насекомых-переносчиков в различных экономических районах Российской Федерации.
*ПДРФ анализ не всегда позволяет точно определить подгруппу; «-» - образцы отсутствовали, исследование не проводили
Таблица 1. Таксономическая принадлежность фитоплазм, выявленных на картофеле в различных районах РФ*
Экономический район
Год Централь- Север- Северо- Центрально- Поволжский Северо- Уральский Западно-
ный ный Западный Чернозёмный Кавказский Сибирский
2006 16SrI, 16SrXII-A 16SrXII-A — — 16SrXII-A — — —
2007 16SrXII-A — — — — 16SrIII — —
2008 16SrIII, 16SrXII-A — 16SrXII-A 16SrXII-A 16SrIII, 16SrXII-A 16SrXII-A 16SrIII, 16SrXII-A —
2009 16SrI, 16SrII, 16SrIII-B, 16SrVI-A, 16SrXII-A 16SrII-A 16SrIII, 16SrXII-A 16SrVI-A, 16SrVI-C
2010 16SrI, 16SrIII, 16SrXII-A 16SrI, 16SrXII-A - — 16SrIII — — 16SrIII, 16SrXII-A
2011 16SrI — — — — — — —
2012 16SrI, 16SrIII, 16SrVI-A, 16SrXII-A 16SrIII, 16SrXII-A
2013 16SrIII — — 16SrI, 16SrXII-A 16SrIII — — —
2014 16SrI-A, 16SrI-B, 16Sr-VI-A 16SrXII-A 16SrI
2015 16SrIII-B — — — 16SrXII-A — — —
2016 16SrIII-B - — — — — — —
Условия, материалы и методы. Мониторинг фитоплазменных болезней картофеля проводили с 2006 г. по 2016 г. в Московской области Центрального экономического района ежегодно, в других районах -в различные годы течение этого периода (табл. 1). Кроме Центрального, систематический мониторинг осуществляли только в Поволжском экономическом районе.
В период цветения собирали образцы листьев растений картофеля с симптомами, характерными для фитоплазменной инфекции (всего 1347 - в Московской области 923 образцов, в остальных районах -424 образца): морщинистость листовой пластинки, ее пожелтение или покраснение, изменение формы (круглолистность, плющелистность), коленчатость и гранёность стебля, образование многочисленных пазушных побегов и воздушных клубней. Как правило, образцы собирали с растений, у которых наблюдали какие-либо симптомы, характерные для инфицирования фитоплазмами. Результаты ПЦР показывают, что не все растения с симптомами, сходными с теми, которые вызывает фитоплазменная инфекция, в действительности инфицированы фитоплазмами. Это объясняется тем, что похожие симптомы могут вызывать вирусные и вироидные инфекции, а также абиотические факторы. В экспериментах, проведенных в 2008-2010 гг. на опытном поле ВНИИФ, наличие фитоплазмы проверяли во всех растениях картофеля, не зависимо от имевшихся у них симптомов, которых, как правило, не было (они не успевали проявиться к началу цветения).
Жилки вырезали и замораживали при -20 °С. Растительную ткань (0,5 г) растирали в фарфоровой ступке с 3 мл буфера, содержащего 2 %-ный бромистый цетилтриметиламмоний (CTAB-буфер). ДНК выделяли, используя коммерческий набор DNeasy Plant Mini Kit (Qiagen, Valencia, CA), в соответствии с инструкцией производителя. ДНК фитоплазмы ампли-фицировали сначала с парой праймеров P1/16S-SR, затем со второй парой праймеров — R16F2n / R16R2. ПЦР проводили в автоматическом режиме (35 циклов)
в следующих условиях: денатурация при 94 °С 1 мин., отжиг при 55 °С 2 мин., синтез продукта при 72 °С 3 мин. (7 мин. на заключительном этапе цикла). Разбавленный ПЦР-продукт первой амплификации (1,8 kb) использовали в качестве матрицы для второй (вложенной) ПЦР. Для идентификации групповой принадлежности фитоплазм продукты, образовавшиеся после проведения вложенной ПЦР, обрабатывали эндонуклеазами рестрикции AluI, Msel, Hhal, HpalI и Taql (каждой отдельно) в соответствии с инструкцией производителя (Fermentas, Литва). Фрагменты ДНК, полученные в результате рестрикции, разделяли электрофорезом в 5 %-ном, полиакриламидном геле (ПААГ) [6], окрашивали бромистым этидием и визуализировали под ультрафиолетом. ПДРФ-профили сравнивали с опубликованными реальными или виртуальными рестрикционными картами [5, 7].
В 2010-2012 гг. каждые 2-3 недели с июня по сентябрь проводили сборы насекомых, принадлежащих к отряду Полужесткокрылых (Hemiptera) подотрядам Auchenorrhyncha и Sternorrhyncha на посадках картофеля на территории ВНИИФ (Московская область) и Московской сортоиспытательной станции (ФЛ Московская ГСИС). Численность насекомых учитывали методом кошения энтомологическим сачком на 100 взмахов. Насекомых фиксировали 70 %-ным этанолом, а затем классифицировали по видам с использованием определителя [8]. В Самарской области таким же образом отлавливали и учитывали насекомых в 2011-2012 гг.
Тотальную ДНК экстрагировали из каждой цикадки по методике, описанной Tanne и др. [9], с модификациями. Каждую особь растирали в фарфоровой ступке с 0,5 мл буферного раствора (100 mM Tris-HCl, pH 8,0; 2 % CTAB; 1,4 M NaCl; 20 mM EDTA; 0,2 % 2-меркаптоэтанол), помещали в пробирки и инкубировали 20 мин. при 60 °С. Центрифугировали 10 мин. при 5000 мин-1, супернатант депротеинизировали равным объемом смеси хлороформ:изоамиловый спирт (24:1). Центрифугировали в том же режиме. К супернатанту добавляли равный объем изопропанола
и инкубировали при -20 °С 2 ч. Осадок собирали центрифугированием при 12000 мин.-1 30 мин., промывали 0,3 мл 75 %-ного этанола и центрифугировали при 5000 мин.-1 10 мин. Последнюю процедуру повторяли дважды. Осадок высушивали на воздухе и растворяли в 50 мкл TE буфера. ПЦР и ПДРФ-анализ проводили так же, как для растительных фитоплазм.
Результаты и обсуждение. В Центральном экономическом районе из 923 образцов, собранных за все годы наблюдений, 194 образца, или 21,2 % были инфицированы, в том числе 34 % фитоплазмами из группы желтухи астр - 16SrI (Aster yellows group), 30 % фитоплазмой X-болезни - 16SrIII (X-disease group), 18 % фитоплазмами из группы пролиферации клевера - 16SrVI (Clover proliferation group) и 17 % фитоплазмой столбура пасленовых - 16SrXII (Stolbur group), менее 1 % приходилось на образцы, инфицированные фитоплазмой группы ведьминой метлы арахиса - 16SrII (Peanut witches'-broom group). Доля образцов, наличие фитоплазмы в которых было подтверждено ПЦР, колебалась в широких пределах. В отдельные годы она доходила и даже превышала 50 %, но в 2011 г. составила всего 0,7 %. Возможно, это связано с необычными погодными условиями зимы 2010-2011 гг., отличавшейся продолжительным гололедом, что, по-видимому, отразилось на выживаемости переносчиков фитоплазмы. В 2008 г. на опытном поле ВНИИФ фитоплазма была обнаружена у 23 растений, или 52,3 % из 44 проверенных независимо от наличия признаков инфицирования, в 2009 г. - у 34, или 21,8 % из 156, в 2010 г. - в 15, или 11,5 % из 130 проверенных.
Среди 424 образцов из остальных семи экономических районов, доля инфицированных составила 32,1 %. В 2008 г. из 104 образцов, собранных в Краснодарском крае (Северо-Кавказский экономический район) случайным образом, не зависимо от симптомов, 15 образцов (14,4 %) содержали фитоплазму. Фитоплазма группы 16SrXII, подгруппы 16SrXII-A, вызывающая столбур картофеля, томатов и других культур, была обнаружена в образцах из всех обследованных регионов. В Поволжском районе ее доля составила 89,5 %, в Уральском - 88 %, СевероКавказском - 64,2 %, в Северном - 33 %, в ЗападноСибирском - 20 %. На втором месте по распространенности была фитоплазма группы 16SrIII, присутствовавшая, кроме Центрального, в образцах из Северо-Кавказского (28,6 %), Западно-Сибирского (20 %), Уральского (12,5 %) и Поволжского районов (10,5 %). Фитоплазма группы 16SrI встречалась кроме Центрального, также в Северном, ЦентральноЧерноземном и Северо-Кавказском районах, но доля ее была незначительна, а фитоплазма группы 16SrVI - в Западно-Сибирском районе, где она превалировала (60 %). Причем, если в Центральном районе эта фитоплазма была представлена только подгруппой 16SrVI-A, то в Западно-Сибирском была также выявлена фитоплазма, принадлежащая к подгруппе ^SrVI-С (см. табл. 1).
Фитоплазма группы 16SrII за весь период наблюдений была определена лишь в 2009 г. в одном образце из Великого Устюга (Северный экономический район) и в двух образцах из Московской области (Центральный район).
В Поволжском, Уральском и Северо-Кавказском экономических районах на картофеле чаще всего обнаруживали фитоплазму группы 16SrXII и значительно
реже - фитоплазму группы 16SrIII. Результаты проведённых анализов свидетельствуют об изменениях частоты встречаемости различных групп фитоплазм в разные годы. Так, патогены группы столбура наиболее часто обнаруживали в образцах из большинства регионов в 2006, 2008, 2010 и 2012 гг., что может свидетельствовать о метеоусловиях, благоприятных для активности насекомых семейства Cixiidae, их специфических переносчиков. Заметим, что корневая цикадка Pentastiridius leporinus L. - мезофил и имеет широкий ареал, в то время как вьюнковая цикадка Hyalestes obsoletus Sing. - ксерофит, и граница ее распространения на севере ограничена Татарстаном.
С внедрением в 1990-х гг. международной классификации фитоплазм, основанной на генетическом различии участка ДНК, кодирующего 16S рибосомаль-ную РНК, стало возможным различать их отдельные группы. До этого имела распространение классификация фитоплазменных болезней по симптомам, но оказалось, что сходные симптомы болезни могут быть вызваны генетически различными фитоплазмами. Кроме того, генетически сходные фитоплазмы иногда вызывают совершенно разные симптомы.
Фитоплазма группы 16SrXII подгруппы 16SrXII-A, за которой по классификации на базе 16S рРНК гена закрепилось название «столбур» (видовое название -Candidatus Phytoplasma solani), распространена в районах, расположенных южнее Татарстана, а когда-то ее ареал не доходил и до Самарской области. Болезнь, обнаруженная в начале 1930-х годов в Крыму, была вызвана именно этим патогеном. Но следует заметить, что в нашей стране название «столбур» получило более широкое словоупотребление. В 1940-х годах в научной литературе появился термин «северный столбур» как нечто отличающееся от «южного столбура» [10]. В научный оборот вошел также термин «клубневой столбур» [11].
Кроме столбура, различали красновершинность (в западной классификации - Potato purple top - PPT), ведьмину метлу (Potato witches'-broom), желтухи астр (Aster yellows). В СССР выделяли еще болезнь «кругло-листность картофеля». Наши наблюдения показывают, что покраснение краев листьев и красновершинность могут быть вызваны инфицированием картофеля как фитоплазмой 16SrXII-A, то есть столбуром, так и 16SrIII - группой Х-болезни, а образование воздушных клубней и круглолистность могут быть связаны с фитоплазмой, принадлежащей к подгруппе 16SrXII-A и к группе 16SrI [12].
Распространение тех или иных видов фитоплазм связано с наличием в конкретном регионе и соответствующем сезоне их переносчиков. Так, по нашим наблюдениям, в Московской области фитоплазмен-ную инфекцию чаще всего можно было обнаружить в цикадках Euscelis incisus Krs. и Macrosteles laevis Rib. Первая была носителем различных подгрупп фитоплазмы группы 16SrIII, вторая - носителем фитоплазм группы 16SrI (подгруппы 16SrI-P и 16SrI-B), цикадка Balclutha punctata Fall. - фитоплазмы подгруппы 16SrI-B, цикадка Macrosteles sexnotatus Fall. - фитоплазмы группы 16SrI и 16SrVI, Eupteryx atropunctata Goetze. - подгруппы 16SrXII-A. Доля инфицированных цикадок среди проверенных на фитоплазмоноситель-ство в 2009 г. составила 8,1 %, в 2010 г. - 12,3 %, в 2011 г. - 5,5 %, в 2012 г. - 1,8 % [12].
В Самарской области переносчиками фитоплазмы столбура картофеля (16SrXII-A) могут быть виды
Таблица 2. Насекомые отряда Hemiptera, отловленные на картофельном поле, на котором велся учет растений инфицированных фитоплазмами, и на других растениях в окрестностях
Вид Семейство Наличие и таксономическая принадлежность фитоплазмы
Московская область, 2009-2012 гг.
Anoscopus albifrons (Aphrode s Cicadellidae Не обнаружено
albifrons L.)
Aphrodes bicinctus Schrk. Cicadellidae 168гХМ
Aphrophora alni L., Cicadellidae Смесь фитоплазм подгруппы
168г1-С и 168г1-Р
Balclutha punctata Fabricius Cicadellidae 168г1-В
Cicadella viridis L. Cicadellidae Не обнаружено
Cicadula quadrinotata Fabr. Cicadellidae Смесь фитоплазм
Doratura heterophyla Horvath Cicadellidae Не обнаружено
Empoasca pteridi s Dhlb. Cicadellidae Не обнаружено
Euconomelus lepidus Delphacidae Не обнаружено
Eupteryx atropunctata Goeze Cicadellidae 168гХ11
Euscelis incisus Krs. Cicadellidae 168г111, смесь фитоплазм под-
группы 168г111-0 и 168г111-Р
Javesella pellucida Fabricius Delphacidae Не обнаружено
Laodelpha x striatella Fallén Delphacidae Не обнаружено
Macrosteles laevis Rib. Cicadellidae 168г1-Р
Macrosteles laevis Rib. Cicadellidae 168г1-В
Macrosteles sexnotatus Fall. Cicadellidae 168г1
Macrosteles sexnotatus Fall. Cicadellidae 168гУ!
Philaenus spumarius L. Aphrophoridae 168г111
Psylla moscovita Andr. Psyllidae Не обнаружено
Sonronius binotatus J.Shlb. Cicadellidae 168г!!!
Trioza urticae L. Triozidae Не обнаружено
Самарская область 2011-2012 гг.
Dictyophara europaea L. Dictyopharidae 16SrIX
Empoasca pteridis Dahlbon Cicadellidae Не обнаружено
Euscelis obsoletus Kbm. Cicadellidae Не обнаружено
Hyalesthes obsoletus Sign. Cixiidae 16SrXII-A
Kelisia guttula Germ. Delphacidae Не обнаружено
Laodelphax striatella Fallen Delphacidae Не обнаружено
Macrosteles laevis Rib. Cicadellidae Не идентифицирована
Pentastiridius leporinus L. Cixiidae 16SrXII-A
Psammotettix striatus L. Cicadellidae 16SrIII
Hyalestes obsoletus Sing. и Pentastiridius leporinus L. (табл. 2).
В Ростовской области по данным Богоутдинова и др. [13] фитоплазма желтухи астр (16SrI-B) была обнаружена в цикадках Empoasca pteridis Dhlb. и Macrosteles laevis Rib. В свою очередь, видовой состав переносчиков зависит от видов сорняков, присутствующих непосредственно в агроценозе картофеля, на соседних участках, ценозах с естественной растительностью и соседних агроценозах, которые также могут быть заражены фитоплазмами.
Молекулярно-генетические исследования позволяют определить основные звенья эпифитологического процесса развития фитоплазмозов картофеля: виды возбудителя, растений-резарваторов и насекомых-переносчиков, что служит научной основой для контроля заболеваний. Так, в странах Евросоюза интенсивно проводят исследования широко распространённой фитоплазмы группы столбура, включённой в Список А2 карантинных объектов [14]. Переносчики фитоплазмы столбура по своему пищевому поведению относятся к полифагам и могут инфицировать более 50 видов растений, но наиболее вредоносны они для паслёновых и винограда. В Поволжье эта группа фитоплазм выявлена на широком круге травянистых и древесных растений. Применение молекулярных технологий, показало, что среди фитоплазм группы 16SrXII можно выделить несколько подгрупп, а именно: 16SrXII-A - Stolbur, или Ca. P. solani; 16SrXII-B - Australian grapevine yellows (AUSGY), или Ca. P. australiense; 16SrXII-C - Strawberry lethal yellows (StrawLY); 16SrXII-D - Japanese hydrangea phyllody, или
Ca. P. japonicum'; 16SrXN-E -Yellows diseased strawberry (StrawY), или Ca. P. fragariae, 1 6 S rXI I - F - "Bois noir" (BN-Op30); 16SrXII-G - "Bois noir" (BN-Fc3); 16SrXII-H -Bindweed yellows (BY-S57/11), или Ca. P. convolvuli [1]. Исследование распределения географических изолятов фитоплазмы столбура и его переносчика Hyalesthes obsoletus в рамках программы изучения фитоплазмоза винограда "Bois noir" в странах Евросоюза, позволило выявить несколько генетических групп фитоплазмы и переносчика, имеющих различную приуроченность к основным видам растений-резерваторов в разных географических регионах Европы. Кроме того, генетические исследования позволили определить слабопатогенные, умереннопа-тогенные и высокопатогенные штаммы фитоплазмы столбура [15, 16].
Генетические исследования могут разрешать спорные вопросы при импорте (завозе) семенного и посадочного материала в случае возникновения эпидемии фитоплазм в новом регионе. Только благодаря генетическим исследованиям вскрыты механизмы вирулентности и патогенности фитоплазм, показана возможность передачи фитоплазм через семена растений в лабораторных условиях (в том числе столбура томатов) и клубни картофеля, а также возможность культивирования фитоплазм на сложных синтетических средах. В странах Евросоюза при поддержке государственных органов проводят комплексные исследования разных проявлений фитоплазменных болезней растений, что позволяет вскрыть закономерности вредоносности и эпидемиологии, а затем минимизировать ущерб от заболеваний. В России, где фитоплазмозы вегетативно размножаемых культур широко распространены, необходимо также расширять исследования для формирования базы данных по распространению географических изолятов фитоплазм, резерваторов и переносчиков, что даст возможность разработать эффективный комплекс приёмов защиты от болезни.
Выводы. В 2006-2016 гг. фитоплазмозы картофеля зарегистрированы в восьми экономических районах РФ: Северном, Центральном, Северо-Западном, Центрально-Черноземном, Северо-Кавказском, Поволжском, Уральском и Западно-Сибирском. Молекулярно-генетическими методами (ПЦР и ПДРФ-анализ) на картофеле идентифицированы фитоплазмы, принадлежащие к пяти группам: желтухи астр 16SrI (Aster yellows group), ведьминой метлы арахиса - 16SrII (Peanut witches'-broum group), X-болезни - 16SrIII (X-disease group), пролиферации клевера 16SrVI (Clover proliferation group) и столбура пасленовых - 16SrXII
(Stolbur group). В Московской области фитоплазмо-носительство четырех наиболее распространенных в этой местности групп (16SrI, 16SrIII, 16SrVI и 16SrXII) выявлено у 10 видов насекомых отряда Hemiptera, относящихся к семействам Cicadellidae и Aphrophoridae, причем превалировали 2 вида - Euscelis incisus Krs. и
Macrosteles laevis Rib. В Самарской области потенциальными векторами фитоплазм на картофеле (группы 16SrIII и 16SrXII) могут быть представители семейств Cixiidae и Cicadellidae - Hyalesthes obsoletus Sign., Pentastiridius leporinus L., Psammotettix striatus L. и Macrosteles laevis Rib.
Литература.
1. Phytoplasmas and Phytoplasma diseases: a severe threat to agriculture/А. Bertaccini, В. Duduk, S. Paltrinieri, etc. //American Journal of Plant Sciences. 2014. Vol. 5. Pp. 1763-788. [Электронный ресурс]. URL: http://www.scirp.org/journal/ajpshttp://dx.doi. org/10.4236/ajps.2014.512191 (дата обращения: 05.03.2018).
2. Mycoplasma or PLT group-like microorganisms found in the phloem elements of plants infected with mulberry dwarf, potato witches'-broom, aster yellows, or paulownia witches'broom / Y. Doi, M. Teranaka, K. Yora, etc. // Annals of Phytopathological Society Japan. 1967. Vol. 33. Pp. 259-266. [Электронныйресурс]. URL:https://www.jstage.jst.go.jp/article/jjphytopath1918/33/4/33_4_259/_ pdf (дата обращения: 17.02.2017).
3. Сухов К.С., Вовк А.М.. Цикадка Hyalestes obsoletus Sign., переносчик столбура пасленовых //Доклады АН СССР. 1946. Т. 53 (2). С. 153-156.
4. Сухов К.С., Вовк А.М. Столбур у картофеля //Доклады ВАСХНИЛ. 1946. Вып. 1-2. С. 24-29.
5. Revised classification scheme of phytoplasmas based on RFLP analyses of 16S rRNA and ribosomal protein gene sequences / I.-M. Lee, D.E. Gundersen-Rindal, R.E. Davis, etc. // International journal of systematic bacteriology. 1998. Vol. 48. Pр. 1153-1169.
6. Методика определения фитоплазм с использованием молекулярных методов диагностики: ПЦР и ПДРФ / сост. Н.В. Гирсова, Т.Б. Кастальева, К.А. Можаева К.А. /под общей редакцией К.А. Можаевой. М.: Россельхозакадемия, 2013. 24 с.
7. Computer-simulated RFLP analysis of 16S rRNA genes: identification of ten new phytoplasma groups / W. Wei, R.E. Davis, I.-M. Lee, Yan Zhao // International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2007. Vol. 57: Pp. 1855-1867.
8. Определитель насекомых европейской части СССР/под общей ред. чл.-корр. АН СССР Г.Я. Бей-Биенко. М.-Л.: Наука, 1964. Т. 1. C. 337-437.
9. Detection of phytoplasma by polymerase chain reaction of insect feeding medium and its use in determining vectoring ability / E. Tanne, E. Boudon-Padieu, D. Clair etc.// Phytopathology. 2001. Vol. 91. Pp. 741-746.
10. Сухов К.С., Вовк А.М. Дифференциальные различия между северным и южным столбуром картофеля // Труды Института генетики АН СССР. 1950. № 17. С. 236-238.
11. Богоутдинов Д.З. Фитоплазмозы картофеля и методы их изучения: научно-методическое пособие. Самара: Самарская ГСХА, 2000. 35 с.
12. Diverse phytoplasmas associated with potato stolbur and other related potato diseases in Russia / N.V. Girsova, K.D. Bottner-Parker, D.Z. Bogoutdinov, etc. //Eur. J. Plant Pathol. 2016. Vol. 145. Pp. 139-153. DOI: 10.1007/s10658-015-0824-3.
13. О видовой идентификации возбудителей фитоплазмозов пасленовых культур/Д.З. Богоутдинов, Д. Валюнас, М. На-валинскене и др. // Сельскохозяйственная биология. 2008. № 1. С. 77-80. [Электронный ресурс]. URL: http://agrobiology.ru/ articles/bogoutdinov.html (дата обращения: 05.03.2018).
14. EPPO A2 List of pests recommended for regulation as quarantine pests (version 2017-09). [Электронный ресурс]. URL: https://www.eppo.int/QUARANTINE/listA2.htm (дата обращения: 05.03.2018).
15. Highly polymorphic di- and trinucleotide microsatellite markers for the grapevine yellows disease vector Hyalesthes obsoletus (Auchenorrhyncha: Cixiidae) / M. Imo, J. Luneburg, T. Hankeln, etc. // J. Entomology. 2011. Vol. 108. Pp. 161-163. [Электронный ресурс]. URL: https://eje.cz/pdfs/eje/2011/01/19.pdf 1 (дата обращения: 05.03.2018).
16. Typing of stolbur phytoplasma isolates (group 16SrXII-A) // Global epidemiology of phytoplasma diseases of economic importance in Southeast Europe. FINAL REPORT. 59 P. [Электронный ресурс]. URL: http://eprints.ugd.edu.mk/2489/1/_ugd.edu.
mk_private_UserFiles_marijana.kroteva_Desktop_FINAL-REPORT_SEE- ERANET_NETWORK_PHYTOPLASMA_EPIDEMIO.pdf (дата обращения: 05.03.2018).
TAXONOMIC AFFILIATION OF PHYTOPLASMA, IDENTIFIED IN POTATO IN THE RUSSIAN
FEDERATION
T.B. Kastalyeva1, N.V. Girsova1, D.Z. Bogoutdinov12
'All-Russian Research Institute of Phytopathology, ul. Institut, vl. 5, r.p. Bol'shie Vyazemy, Odintsovskii r-n, Moskovskaya obl.,143050, Russian Federation
2Samara State Agricultural Academy, ul. Uchebnaya, 1, pgt. Ust'-Kinel'skii, Samarskaya obl., 446442, Russian Federation Abstract. From 2006 to 2016, 1,347 potato leaf samples, 713 individual Hemiptera insects from Moscow region and 48 insects from Samara region were analyzed. The aim of the studies was to determine the taxonomy affiliation of phytoplasma causing potato diseases and infecting insect-vectors in various economic regions of the Russian Federation. PCR was used to detect phytoplasma DNA in the samples, RFLP-analysis with restriction endonucleases АШ\, MseI, Hhal, Hpall, and TaqI was applied to identify taxonomic affiliation of phytoplasmas. In the Central economic region, the samples were collected annually, in the Northern, North-Western, Central Black Earth, North Caucasian, Volga, Urals and West Siberian regions they were collected in some years. The percentage of phytoplasma infection was on average 27%. In the Central economic region 194 samples, or 21.2%, from 923 samples were infected. Thirty-four percent of them were infected with the phytoplasma belonging to purple top wilt of potato group (16SrI), 30% -with the phytoplasma of X-disease group (16SrIII), 18% - with the phytoplasma from the clover proliferation group (16SrVI), and 17% - with the phytoplasma from Stolbur group (16SrXII), less than 1% were the samples, infected with the phytoplasma of Peanut witches'-broom group (16SrII). In addition to the Central region, 16SrII phytoplasma group was also found in the Northern region, and 16SrXII group phytoplasma was found in samples from all surveyed regions. Phytoplasma from group 16SrIII was in the samples from the Central, Volga, North Caucasian, Ural and Western-Siberian regions. Group 16SrI phytoplasma occurred in the Northern, Central Black Earth and North-Caucasian regions, and phytoplasma of group 16SrVI was in the West-Siberian region. In Moscow region, among nineteen identified species of the order Hemiptera, 10 species were carriers of phytoplasma. Euscelis incisus Krs. and Macrosteles laevis Rib. prevailed, the other species of carriers were presented by single individuals. Among nine species of the order Hemiptera collected in Samara region, phytoplasmas typical for potato were discovered in Hyalesthes obsoletus Sign. and Pentastiridius leporinus L. (16SrXII phytoplasma group), and in Psammotettix striatus L. (16SrIII phytoplasma group). The prevalence of phytoplasma in the region depends on the insect vectors living there.
Keywords: phytoplasma diseases; potato; phytoplasma taxonomic affiliation; 16SrI, 16SrII, 16SrIII, 16SrVI, 16SrXII phytoplasma groups; economic regions of Russia.
Author Details: T.B. Kastalyeva, Cand. Sc. (Biol.), leading research fellow (e-mail: [email protected]); N.V. Girsova, Cand. Sc. (Biol.), senior research fellow; D.Z. Bogoutdinov, Cand. Sc. (Biol.), research fellow, assoc. prof.
For citation: Kastalyeva T.B., Girsova N.V., Bogoutdinov D.Z. Taxonomic Affiliation of Phytoplasma, Identified in Potato in the Russian Federation. Dostizheniya naukii tekhnikiAPK. 2018. Vol. 32. No. 3. Pp. 40-44 (in Russ.). DOI: 10.24411/0235-2451-2018-10308.
