Мозаичные вирусы картофеля, поражающие растения клубненосных видов рода Solanum L. в полевом генном банке ВИР

Вирусные болезни наносят большой ущерб картофелеводству, и особую проблему повсеместно представляет вирус картофеля Y (potato virus Y – PVY), отличающийся разнообразием штаммового состава. Для создания отечественных сортов картофеля (Solanum tuberosum L.), устойчивых к вирусным болезням, исходным материалом служат дикие и культурные клубнеобразующие виды рода Solanum L., сохраняемые в коллекции генетических ресурсов картофеля ВИР. Сохранение и рациональное использование коллекции основано на регулярном фитосанитарном мониторинге, в том числе карантинных объектов, в первую очередь – вироида веретеновидности клубней картофеля (potato spindle tuber viroid – PSTVd). Цель работы – обследование растений клубненосных видов Solanum L. в полевом генном банке ВИР на наличие PSTVd и мозаичных вирусов PVX (potato virus X), PVS (potato virus S), PVM (potato virus M) и PVY (potato virus Y), наиболее распространенных на картофеле в Северо-Западном регионе Российской Федерации. Обследованы клоновые растения 137 генотипов, представляющие 31 вид секции Petota рода Solanum L. Диагностика проведена методами ELISA, ОТ-ПЦР и растений-индикаторов. Среди изученных растений PSTVd не обнаружен, но диагностировано массовое поражение мозаичными вирусами, более половины тестированных клонов инфицировано двумя и более вирусами. Выявлено 17 генотипов (12 %) с отрицательной реакцией ELISA на PVX, PVS, PVM и PVY. Различия в поражении мозаичными вирусами растений Solanum spp., относящихся к разным филогенетическим группам, статистически значимы (по критерию χ2 Пирсона). Среди исследованных генотипов южноамериканских видов доля пораженных PVY достоверно больше, чем среди генотипов североамериканских видов (χ2 = 4.56, p = 0.03), PVХ, напротив, чаще детектирован у генотипов из группы североамериканских видов (χ2 = 8.81, p = 0.003). Штаммы PVY идентифицировали у 37 генотипов Solanum spp. методом мультиплексной ОТ-ПЦР. Выявлено 27 генотипов, пораженных обычным штаммом PVYO, по одному генотипу – пораженные штаммами PVYNW (А) и PVYNW (В), семь генотипов, пораженных смесью штаммов PVYO +PVYNW (А), и один – смесью штаммов PVYO +PVYNTN-NW (SYRI) и SYRIII. Рекомбинантные штаммы PVYNW (А), PVYNTN-NW (SYRI) и SYRIII впервые обнаружены в Северо-Западном регионе Российской Федерации. Обсуждается согласованность результатов диагностики штаммов PVY разными (иммунологический, молекулярный и биологический) методами.

1. Bukasov S.M. Principles of potato taxonomy. Trudy po Prikladnoy Botanike, Genetike i Selektsii = Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 1978;62(1):3-35. (in Russian)

2. Chikh Ali M., Maokac T., Natsuakid K.T., Natsuaki T. The simultaneous differentiation of Potato virus Y strains including the newly described strain PVYNTN-NW by multiplex PCR assay. J. Virol. Methods. 2010;165:15-20. DOI 10.1016/j.jviromet.2009.12.010.

3. Clark M., Adams A. Characteristics of the microplate methods of enzyme-linked immunosorbent assay for the detection of plant viruses. J. Gen. Virol. 1977;34(3):475-483. https://www.ncbi. nlm.nih.gov/pubmed/323416.

4. Gorbatenko L. South-American potato species (Petota Dumort. section, Solanum L. genus). Catalog of the VIR Global Collection, No. 569. Leningrad, 1990. (in Russian)

5. Green K., Brown C., Gray S., Karasev A. Phylogenetic study of recombinant strains of potato virus Y. Virology. 2017;507:40- 52. DOI 10.1016/j.virol.2017.03.018.

6. Green K., Brown C., Karasev A. Genetic diversity of potato virus Y (PVY): sequence analyses reveal ten novel PVY recombinant structures. Arch. Virol. 2018;163:23-32. DOI 10.1007/ s00705-017-3568-x.

7. Jeffries С. FAO/IPGRI Technical Guidelines for the Safe Movement of Germplasm. Potato. Rome: IPGRI, 1998;19.

8. Karasev A., Gray S. Continuous and emerging challenges of Potato virus Y in potato. Annu. Rev. Phytopathol. 2013;51:571- 586. DOI 10.1146/annurev-phyto-082712-102332.

9. Kuznetsova M.A., Kozlovsky B.E., Beketova M.P., Sokolova E.A., Malyuchenko O.P., Alekseev Ya.I., Rogozina E.V., Khavkin E.E. Phytopathological and molecular characteristics of Phytophthora infestans isolates collected on resistant and susceptible potato genotypes. Mikologiya i Fitopatologiya = Mycology and Phytopathology. 2016;50(3):175-184. https:// elibrary.ru/item.asp?id=26040085. (in Russian)

10. Lorenzen J.H., Piche L.M., Gudmestad N.C., Meacham T., Shiel P. A multiplex PCR assay to characterize Potato virus Y isolates and identify strain mixtures. Plant Dis. 2006;90:935-940. DOI 10.1094/PD-90-0935.

11. Machida-Hirano R. Diversity of potato genetic resources. Breed. Sci. 2015;65(1):26-40. DOI 10.1270/jsbbs.65.26.

12. Potato Biology and Biotechnology Advances and Perspectives. Eds. D. Vreugdenhil, J. Bradshaw, C. Gebhardt, F. Govers, M. Taylor, D. MacKerron, H. Ross. Amsterdam: Elsevier, 2007.

13. Rogozina E.V., Khavkin E.E., Kuznetsova M.A., Gavrilenko T.A., Chalaya N.A., Beketova M.P., Sokolova E.A., Antonova O.Yu., Fadina O.A., Smetanina T.I. Catalog of the VIR World Collection, No. 816. Clonal Collection of Wild Potato Species. St. Petersburg, 2015. (in Russian)

14. Sokolova E.A., Kuznetsova M.A., Ulanova T.I., Rogozhin A.N., SmetaninA T.I., Demidova V.N., Beketova M.P., Malyuchenko O.P., Alekseev Ya.I., Rogozina E.V., Khavkin E.E. Pathogenicity of East European strains of Phytophthora infestans vs. resistance of colonized potato plants: the profiles of AVR genes vs. R gene pyramids. PPOSpecial Report. 2017;18:259-268. https://library.wur.nl/ WebQuery/wurpubs/fulltext/448972#page=261.

15. Sun Q., Zhang C.Q., Meng Z.D., Zhang F.J., Mu C.H., Li W.C., Zhang Q.W. Establishment on the methods of detecting potato virus X and Y by complex RT-PCR. J. Agr. Biotech. 2009;17: 737-738.

16. Uskov A.I., Varitsev Yu.A., Biryukova V.A., Galushka P.A., Varitseva G.P., Shmyglya I.V., Kravchenko D.V. Study of the strain composition of potato Y virus from different regions of the Russian Federation and Belarus. Zemledelie = Agriculture. 2016;8:36-38. (in Russian)

17. Vincent H., Wiersema J., Kell S., Fielder H., Dobbie S., Castañeda-Álvarez N.P., Guarino L., Eastwood R., Leo B., Maxted N. A prioritized crop wild relative inventory to help underpin global food security. Biol. Conserv. 2013;167:265-275. DOI 10.1016/j.biocon. 2013.08.011.

18. Yanagisawa H., Shiki Y., Matsushita Y., Ooishi M., Takaue N., Tsuda S. Development of a comprehensive detection and identification molecular based system for eight pospiviroids. Eur. J. Plant Pathol. 2017;149(1):11-23. DOI 10.1007/s10658-017- 1157-1.