CC BY
1722
УДК635.21:632.3+579
Вестник защиты растений, 1, 2002
ВИРУСОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА МИРОВОИ КОЛЛЕКЦИИ КАРТОФЕЛЯ
Э.В.Трускинов, Д.В.Фролова
Всероссийский НИИ растениеводства им. Н.И.Вавилова, Санкт-Петербург
В статье приведены многолетние данные по зараженности картофеля мировой коллекции ВИР вирусами. Проведена сравнительная оценка поражения его разными вирусами в зависимости от ботанико-систематического происхождения коллекционных образцов и числа лет их клубневой репродукции. Изучены интенсивность и характер вирусной инфекции на интроду-цированном из-за рубежа материале в условиях карантина. Прослежена динамика повторного заражения вирусами в полевой коллекции меристемного оздоровленного картофеля. Сделано сравнение данных по визуальной оценке вирусной инфекции и диагностике вирусов методом иммуноферментного анализа (ИФА).
Мировой генофонд картофеля представлен в крупнейшей в мире коллекции растительных ресурсов ВИР почти 10000 образцов. Из них около 2500 селекционных сортов и гибридов Solanum tuberosum L., более 3000 образцов культурных видов S.andigenum Juz.&Buk. и S.tubero-sum ssp. chiloense Kostina, свыше 600 образцов примитивных и около 3000 образцов диких видов, остальное - селекционно-генетический материал (дигаплоиды, дифференциаторы рас фитофторы и па-тотипов нематоды и т.п.).
Ботаническое и генетическое разнообразие клубненосных видов и форм рода Solanum не может не являться благодатной средой и фоном для всевозможных болезней и вредителей. Разнообразие генов предполагает соответствующее многообразие патогенов. И они действительно присутствуют в обилии в коллекции. Среди них вирусы играют не последнюю роль, являясь постоянным фактором заражения и вырождения коллекционного материала.
Вирусологическое обследование коллекционного картофеля проводилось в течение многих лет рядом исследователей, и все они выявляли высокую степень пораженности его различными вирусными или вирусоподобными болезнями, от мозаик до желтух (Чесноков,1961; Камераз,Иванова, 1965; Трускинов, 1970, 1972; Букасов,Камераз,1972; Зыкин,1976). Самые ранние сведения об этом приведены в работе А.А.Ячевского, где было обследовано 76 сортов картофеля из коллекции ВИР (Ячевский,1925). При этом
только 15% сортов были внешне здоровыми.
Результаты нашего обследования 1969-1971 гг. показали, что по данным серологии были заражены вирусами от 45 до 90% селекционных сортов, от 80 до 90% чилийских форм S.tuberosum, от 76 до 98% образцов S.andigenum, от 46 до 87% примитивных видов (табл.1).
Таблица 1. Поражение коллекции селекционных сортов и культурных видов картофеля мозаичными вирусами XBК, SBК и МВК по _данным серодиагностики (1969-1971)_
Число про- % поражения вирусами
Год веренных растений всеми ХВК SВК МВК
1969 Селекционные сорта 457 45 23 23 15
1970 620 77 31 47 45
1971 1809 90 48 44 62
S.tuberosum ssp. chiloense
1970 192 80 22 45 52
1971 260 89 26 39 59
S.andigenum
1969 49 78 5 45 40
1970 42 77 5 26 52
1971 56 98 7 41 98
1970 Примитивные виды 142 87 0,7 40 77
1971 134 46 0,7 9 46
Зараженность диких видов исследовалась в зависимости от числа лет клубневой репродукции. Было показано значительное возрастание вирусной инфекции - от 10% у сеянцев до 90% и выше в четвертой и более высокой репродукции (табл.2). Примерно такая же закономерность наблюдалась и на гибридном се-
Вестник защиты растений, 1, 2002 лекционном материале, а также при дальнейшем обследовании коллекции примитивных видов (Бавыко, 1987). В по-
следнем случае 100% зараженность вирусами наблюдалась в пятой или шестой клубневой репродукции.
Таблица 2. Поражение коллекции диких видов картофеля мозаичными вирусами ХВК, SВК,
МВК в зависимости от числа лет клубневой репродукции по данным серодиагностики
Число проверен- % поражения вирусами Число лет
од ных растений всеми ХВК SВК МВК репродукции
1969 42 10 0 7 2 сеянцы 125 34 4 14 23 1 125 73 9 13 68 2 и более
1970 145 28 3 20 21 1 141 67 12 21 58 2 172 71 19 24 57 3 и более
1971 40 20 0 5 20 сеянцы 56 41 14 5 30 1 250 40 2 14 34 2-3
92 96 13 18 93 4 и более
Из серологически определяемых вирусов наибольшее распространение в коллекции картофеля имел МВК (до 98% зараженных растений S.andigenum), меньшее - SВК (до 67% растений межвидовых гибридов) и заметно менее распространенным был ХВК (до 48% проверенных растений селекционных сортов). Наименьшее заражение ХВК было отмечено у примитивных видов и S.andige-num (0.7-7%), несколько больше - у диких видов (до 19%). Такая низкая степень зараженности этим вирусом части коллекции имеет определенное селекционное значение. Это подтверждается тем, что многие сорта картофеля, устойчивые к ХВК, получены на основе или с участием S.andigenum (например, из отечественных - сорт Детскосельский). Показательно также, что нематодоустойчивые сорта и гибриды, полученные на основе S.andi-genum, также, как правило, устойчивы к ХВК. Это вытекает и из наших данных проверки 1971 г. Данные по YВК тех лет не приводятся из-за неудовлетворительного качества антисывороток к этому вирусу, выпускаемых в то время.
Также обращает на себя внимание довольно заметное поражение в отдельные годы сеянцев МВК, а также SВК, особенно у межвидовых гибридов (41% и 32% соответственно). У диких видов МВК также поражал до 20% сеянцев. Это дает
основание для предположений в ряде случаев и о семенной передаче мозаичных вирусов картофеля, что было экспериментально подтверждено рядом исследователей, в том числе и на коллекционном материале (Щербакова,Смородина, 1978). Так или иначе, необходимость использования при гибридизации здорового безвирусного родительского материала не требует в настоящее время каких-либо специальных доказательств.
Более позднее обследование нами коллекционного материала в 1984 г. показало примерно ту же закономерность, что и десятилетие назад, хотя степень поражения вирусами была в поле несколько ниже: дикие виды - 16%, примитивные виды - 48%, S.andigenum - 46%. Однако при серологическом тестировании по клубневым индексам вирусы показали 95% образцов примитивных видов и 80% образцов S.andigenum. Наибольшее распространение, как и прежде, имел МВК (до 45% растений в поле и до 81% растений при индексации). Наименьшее распространение, как и ожидалось, имел ХВК (1.8% растений S.andigenum в поле и 0% при индексации). Зато к этому времени стала давать достоверные результаты серодиагностика к YВК: до 15% растений диких видов, 12% - S.andige-num, 3% - примитивных видов в поле. Индексация также неплохо выявляла
этот вирус: 17% - S.andigenum, 4% -примитивные виды. Данные по проверке селекционных межвидовых гибридов показали, что там, где проводилась систематическая оздоровительная работа, растений с вирусами было не более 12%, тогда как старая не оздоравливаемая коллекция гибридов была поражена вирусными болезнями на 55%.
Наряду с нечастым обследованием коллекционного материала в поле нами проводилось на протяжении ряда лет (1972-1992 гг.) регулярное вирусологическое испытание интродуцируемого картофеля из-за рубежа в условиях карантинной оранжереи интродукционно-карантинного питомника (ИКП) Павловской опытной станции ВИР. Значительная часть испытанных на вирусы образцов представляла экспедиционный материал из стран Южной и Центральной Америки, то есть непосредственно из центров происхождения культуры картофеля. Таким образом, полученные нами многолетние данные по первому году карантинного испытания характеризуют
Вестник защиты растений, 1, 2002 фактически не только степень зараженности интродуцированного картофеля, поступающего в коллекцию, но и те вирусы, которые завозились из-за рубежа, в том числе с исторической родины картофеля (табл.3).
В разные годы степень зараженности вирусами колебалась от 11 до 78%, из них по данным серологической оценки ХВК - от 4 до 62%, SВК - от 3 до 61%, МВК - от 2 до 56%, YВК - от 2 до 18%. Симптомы вируса скручивания листьев картофеля (ВСЛК) отмечены в разные годы у 1-26% образцов. Кроме того, была установлена всевозможная аномальная пигментация фитоплазмоподобного типа (до 20% образцов). У некоторых явно больных образцов с симптомами вирусных болезней серология не выявила мозаичных вирусов, что можно было отнести не столько за счет недостатков метода диагностики, сколько за счет наличия каких-то еще не диагностируемых вирусов, которых значительно больше, чем те 4 или 5, на которые обычно проверяют растения картофеля.
Таблица 3. Зараженность вирусами интродуцированных зарубежных образцов картофеля _в первый год карантина (ИКП Павловской опытной станции ВИР, 1971-1992)_
Год Всего Вирусных образцов(%) Визуально (%) Серологиче ски (%)
испытано образцов симптомы мозаики скручивание листьев X S М У
971 550 49 3 2 30 31 16 2
972 652 47 14 6 28 33 28 6
973 110 77 12 25 62 36 40 15
974 352 63 19 3 30 51 11 9
975 1225 59 7 1 42 33 10 2
976 952 63 3 4 15 36 20 2
1977 58 48 25 7 24 21 9 10
978 121 66 22 26 16 15 9 13
1979 139 60 24 8 35 37 37 7
980 227 41 6 3 27 27 7 2
981 120 78 26 12 33 61 49 4
982 154 75 24 12 44 26 56 10
1983 45 60 29 2 15 42 47 15
1984 105 27 13 3 8 15 21 7
1985 196 11 12 5 6 6 7 6
1986 102 45 16 10 13 18 9 6
1987 218 57 21 7 13 18 22 15
1988 31 61 17 22 28 37 27 3
1989 302 31 16 9 7 13 8 2
990 280 44 29 8 4 23 7 3
1991 142 58 50 18 11 13 9 0
992 56 32 15 21 7 3 2 2
Вестник защиты растений, 1, 2002
В связи с тем, что в 80-е годы возможности иммунодиагностики значительно увеличились за счет применения в фито-вирусологии иммуноферментного анализа (ИФА), данный метод стал также использоваться в нашей работе. Благодаря ему мы выявили в условиях карантина андийский латентный вирус картофеля (АЛВК) на нескольких образцах из Боливии, а также впервые у высокогорного клубненосного растения уллюкус из Колумбии и Эквадора (Трускинов, Костерева,1995).
Не во всех случаях при наличии симптомов того или иного заболевания удается выявить патоген как таковой. Иногда не удается доказать даже инфекционную природу вызываемого им заболевания, примером чего может служить описанная нами в карантинных условиях так называемая оранжерейная болезнь картофеля или функциональный некроз жилок (ФНЖ). В некоторые годы замечено от 1 до 23% образцов в оранжерее с симптомами этого, по всей вероятности, функционального заболевания, не проявляющегося в полевых условиях.
Последнее обширное вирусологическое обследование коллекционного материала в поле было проведено в 1999 году и приурочено в основном к коллекции ме-ристемного картофеля, оздоровленного нами в предыдущие годы. Полученные данные характеризуют не только степень подверженности оздоровленного методом культуры меристемной ткани картофеля повторному вирусному перезаражению, но и по сути имеющийся в данное время инфекционный фон по вирусам во всей полевой коллекции. Согласно им, нарастание вирусной инфекции на меристем-ных образцах в поле происходит достаточно быстро и достигает 80% уже во 2-3 клубневой репродукции (табл.4).
Из диагностированных вирусов наибольшее распространение имеют SВК, МВК, а также YВК. Возрастание в коллекции доли поражения последним вирусом до 37,5% можно отнести за счет существенного повышения результативности диагностики методом ИФА. Несколько ниже были показатели зараженности ХВК и ВСЛК (табл.5).
Таблица 4. Пораженность вирусами мери-стемного картофеля (по данным капельной _серодиагностики и ИФА)_
гт „ Число образцов Т естируемый -——-
материал здоров пораженных
_шт. % шт. %
Меристемный карто-
фель в теплице 103 93 8 7
Меристемный карто-
фель 1-й клубневой
репродукции в поле 18 50 18 50
Меристемный карто-
фель 2-3-летней ре-
продукции в поле 30 19 125 81
Таблица 5. Распространенность вирусов X, S, М, У и ВСЛК в посадках меристемного _картофеля_
Название патогена Количество пораженных образцов % пораженных образцов
ХВК 42 21.9
SВК 70 36.5
МВК 62 32.3
УВК 72 37.5
ВСЛК 38 19.8
Попытка соотнести наличие симптомов с данными по диагностике ИФА показала, что совпадение результатов по обеим оценкам у мозаичных вирусов достигала 65.5%, а у ВСЛК - 67% (табл.6).
Таблица 6. Сравнительная оценка симптомов мозаичных вирусов картофеля (Х, S, М, УВК) и ВСЛК в посадках меристемного картофеля _и результатов теста ИФА_
Тести- Наличие Реакция % случаев
руемые симпто- в тесте с данным ре-
вирусы мов ИФА зультатом
Х, S, М, + - 23.5
УВК - + 11.0
+ + 61.8
- - 3.7
ВСЛК + - 23.0
- + 10.0
+ + 8.9 58.1
Довольно существенное несовпадение (до 34.5%), очевидно, вызвано как латентным, скрытым состоянием инфекции, так, возможно, и наличием иных патогенов. В случае наличия симптомов скручивания листьев не исключается и
не инфекционный их характер, не вирусное, а физиолого-экологическое их происхождение, связанное с абиотиче-
Вестник защиты растений, 1, 2002 скими факторами среды, а также с гено-типическими особенностями тех или иных образцов.
Выводы
В мировой коллекции картофеля ВИР в течение многих лет отмечается высокий инфекционный и, прежде всего, вирусный фон. К нему добавляются еще недостаточно выявленные в коллекции вироидные и фитоплазменные инфекции.
Из диагностируемых вирусов наибольшее распространение в коллекции имели SBK и МВК, а в меристемном картофеле также и УВК. ХВК распространен главным образом на сортовом материале S.tuberosum и практически не распространен на S.andigenum и родственных ему примитивных видах. Факти-
чески еще не выявлены в полевой коллекции андийские карантинные вирусы.
Поддержание и сохранение коллекции должно быть нацелено на полностью здоровый или оздоровленный материал с интегрированной системой его защиты от всевозможных патогенов и их переносчиков. Изучение, селекционная оценка на устойчивость к патогенам и, прежде всего, к вирусам, должны осуществляться изолированно от питомников поддержания здоровой коллекции в условиях как естественного, так и специально созданного регулярного инфекционного фона.
Бавыко И.Ф. Толерантность и устойчивость к отдельным вирусам примитивных культурных видов картофеля. /Тр. по приклад. бот., ген. и селекции, 115, 1987, с.49-53.
Букасов С.М., Камераз А.Я. Селекция и семеноводство картофеля. М., 1972, 359 с.
Зыкин А.Г. Вирусные болезни картофеля. М., 1976, 152 с.
Камераз А.Я., Иванова В.Н. Исходный материал для селекции картофеля на устойчивость к фитофторозу. /Тр. по приклад. бот., ген. и селекции, 115, 1987, с.18-22.
Трускинов Э.В. Распространение вируса М в коллекции картофеля. /Сб. тр. аспирантов и молодых научных сотрудников ВИР, 16, 1970, с.432-439.
Трускинов Э.В. Поражение сеянцев карто-
Литература
феля мозаичными вирусами М и S. /Бюлл. ВИР, 21, 1972, с.86-89.
Трускинов Э.В., Костерева Н.А. Оздоровление коллекционных образцов картофеля в карантине. /Тез. докл. Всеросс. съезда защиты растений, СПб, 1995, с.26-27.
Чесноков П.Г. Болезни вырождения картофеля в СССР и борьба с ними. М.-Л., 1961, 320 с.
Щербакова Н.М., Смородина М.М. Передача вирусов мозаичной группы S, M, Y настоящими семенами картофеля. /Вирусные болезни с.-х. растений и меры борьбы с ними, 1978, с.70-71.
Ячевский А.А. Болезни вырождения картофеля по данным обследования 1924 г. М., 1925, 65 с.
VIRUS ESTIMATION OF THE WORLD POTATO COLLECTION E.V.Truskinov, D.V.Frolova The world potato collection of the Vavilov's All-Russian institute of plant industry have been preserved for many long years under conditions of strong infections, mostly viral in nature. Viroid and phytoplasma infections have not been yet enough revealed to be taken into consideration. Among determined viruses, PVS and PVM are the most widespread in the collection as well as PVY in meristem potato. PVX has been recorded only for cultivars of the Solanum tuberosum material and is practically lacking in S. andigenum and primitive species. At present, quarantine Andean viruses are not yet found in the field collection. The maintenance of the collection should be aimed at the preservation of completely healthy and improved material and carried out under the ambit of integrated system against all possible pathogens and their vectors. Studies on estimation of susceptibility to pathogens and first of all to viruses, should be spatially isolated from nurseries of healthy material and conducted under conditions of natural or artificial infection.
