Распространенность и видовой состав вирусов картофеля в Новосибирской области

Среди множества болезней, поражающих растения картофеля, именно вирусные инфекции являются наиболее распространенными и наносят значительный ущерб хозяйствам, влияя как на урожайность, так и на качество картофеля. В связи с этим важное условие сохранения семенного фонда картофеля в России – систематический мониторинг и раннее высокоспецифичное обнаружение вирусных инфекций картофеля. Целью работы было исследование образцов сортов картофеля, собранных на территории Новосибирской области (НСО), на наличие вирусных инфекций методом ОТ-ПЦР. Изучено 130 растений картофеля из четырех районов Новосибирской области. В результате мониторинга обнаружены следующие вирусы: PVY (potato virus Y), PVS (potato virus S), PVM (potato virus M) и PVХ (potato virus X). Ни в одном из анализируемых образцов не найден карантинный объект – вироид веретеновидности клубней картофеля (potato spindle tuber viroid – PSTVd). Максимальная частота встречаемости в районах области была отмечена для трех вирусов – PVY, PVM и PVS. Смешанные вирусные инфекции составили заметную долю образцов: встречаемость комбинации инфекции PVY + PVM в растениях составляла 25.0 %, PVY + PVS – 22.6 %. Для отработки методов выяснения штаммовой принадлежности изучаемых образцов проведено секвенирование нуклеотидных последовательностей капсидных белков 10 изолятов Y-вируса. С просеквенированными последовательностями был осуществлен филогенетический анализ совместно с набором последовательностей референсных штаммов 261-4, Eu-N, N:O, NE-11, NTNa, NTNb, N-Wi, O, O5, SYR_I, SYR_II, SYR_III, взятых в GenBank. В результате филогенетического анализа установлено, что образцы из НСО распределились в две группы штаммов: группа 1, включающая также изоляты референсных штаммов 261-4/SYR_III, и группа 2 – NTNa. Полученные результаты штаммовой принадлежности образцов из НСО закладывают основу для разработки ДНК- и иммуннодиагностических систем для выявления PVY, циркулирующих в НСО, а также для выяснения источника и путей проникновения конкретных штаммов вируса.

1. Ahmadvand R., Takács A., Taller J., Wolf I., Polgár Z. Potato viruses and resistance genes in potato. Acta Agron. Hungarica. 2012;60(3): 283¬298. DOI 10.1556/AAgr.60.2012.3.10

2. Batov A.S., Gureeva Yu.A. Comparative study of domestic mid¬early potato varieties in the forest¬steppe conditions of the Novosibirsk Ob region. Izvestia Orenburgskogo Gosudarstvennogo Agrarnogo Universiteta = Izvestia Orenburg State Agrarian University. 2023; 1(99):34¬39. DOI 10.37670/2073-0853-2023-99-1-34-39 (in Russian)

3. Byarugaba A.A., Mukasa S.B., Barekye A., Rubaihayo P.R. Interactive effects of Potato virus Y and Potato leafroll virus infection on potato yields in Uganda. Open Agric. 2020;5(1):726¬739. DOI 10.1515/opag-2020-0073

4. Chikh¬Ali M., Rowley J.S., Kuhl J.C., Gray S.M., Karasev A.V. Evidence of a monogenic nature of the Nz gene conferring resistance against Potato virus Y strain Z (PVYZ) in potato. Am. J. Potato Res. 2014;91:649¬654. DOI 10.1007/s12230-014¬9395-7

5. Chikh-Ali M., Alruwaili H., Vander Pol D., Karasev A.V. Molecular characterization of recombinant strains of Potato virus Y from Saudi Arabia. Plant Dis. 2016a;100(2):292¬297. DOI 10.1094/PDIS-05-15-0562¬RE

6. Chikh¬Ali M., Bosque¬Perez N., Vander Pol D., Sembel D., Karasev A.V. Occurrence and molecular characterization of recombinant Potato virus YNTN isolates from Sulawesi, Indonesia. Plant Dis. 2016b;100(2):269¬275. DOI 10.1094/PDIS-07-15¬0817-RE

7. Danci O., Ziegler A., Torrance L., Gasemi S., Daniel M. Potyviridae family – short review. J. Hortic. For. Biotechnol. 2009;13:410¬420

8. Fominykh T.S., Ivanova G.P., Medvedeva K.D. Monitoring of viral diseases of potatoes in the Pskov and Astrakhan regions of Russia. Vestnik Zashity Rasteniy = Plant Protection News. 2017;4(94):29¬34 (in Russian)

9. Fox A., Collins L.E., Macarthur R., Blackburn L.F., Northing P. New aphid vectors and efficiency of transmission of Potato virus A and strains of Potato virus Y in the UK. Plant Pathol. 2017;66(2):325¬335. DOI 10.1111/ppa.12561

10. Green K.J., Brown C.J., Gray S.M., Karasev A.V. Phylogenetic study of recombinant strains of Potato virus Y. Virology. 2017;507:40¬52. DOI 10.1016/j.virol.2017.03.018

11. Green K.J., Brown C.J., Karasev A.V. Genetic diversity of Potato virus Y (PVY): sequence analyses reveal ten novel PVY recombinant structures. Arch. Virol. 2018;163(1):23¬32. DOI 10.1007/s00705-017-3568-x

12. Grigoryan M.A., Tkachenko O.V. Receiving improved potatoes and diagnostics of viral diseases under the conditions of the Engels area of the Saratov region. Agrarnaya Nauka = Agrarian Science. 2019; 3:60¬63. DOI 10.32634/0869-8155-2019-326-3-60-63 (in Russian)

13. Hameed A., Iqbal Z., Asad S., Mansoor S. Detection of multiple potato viruses in the field suggests synergistic interactions among potato viruses in Pakistan. Plant Pathol. J. 2014;30(4):407¬415. DOI 10.5423/PPJ.OA.05.2014.0039

14. Jones R.A.C. Strain group specific and virus specific hypersensitive reactions to infection with potyviruses in potato cultivars. Ann. Appl. Biol. 1990;117(1):93-105. DOI 10.1111/j.1744-7348.1990.tb04198.x

15. 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

16. Kerlan C., Moury B. Potato virus Y. In: Mahy B.W.J., van Regenmortel M.H.V. (Еds.). Encyclopedia of Virology. San Diego: Academic Press, 2008;287¬296. DOI 10.1016/B978-012374410-4.00737-8

17. Khairullin R.M., Garifullina D.V., Veselova S.V., Cherepanova E.A., Maksimov I.V. Potato infection with viruses in the republic of Bashkortostan and ribonuclease activity in tubers. Vestnik Zashity Rasteniy = Plant Protection News. 2021;104(4):196¬201. DOI 10.31993/2308-6459-2021-104-4-15075 (in Russian)

18. Kreuze J.F., Souza¬Dias J.A.C., Jeevalatha A., Figueira A.R., Valkonen J.P.T., Jones R.A.C. Viral diseases in potato. In: Campos H., Ortiz O. (Еds.). The Potato Crop. Chap: Springer, 2020;389-430. DOI 10.1007/978-3-030-28683-5_11

19. Kumar S., Stecher G., Li M., Knyaz C., Tamura K. MEGA X: molecular evolutionary genetics analysis across computing platforms. Mol. Biol. Evol. 2018;35(6):1547¬1549. DOI 10.1093/molbev/msy096

20. Lacomme C., Jacquot E. General characteristics of Potato virus Y (PVY) and its impact on potato production: an overview. In: Lacomme C., Glais L., Bellstedt D., Dupuis B., Karasev A., Jacquot E. (Eds.). Potato Virus Y: Biodiversity, Pathogenicity, Epidemiology and Management. Cham: Springer, 2017;1¬19. DOI 10.1007/978-3-319¬58860-5_1

21. Malko A.M., Zhivykh A.V., Nikitin M.M., Frantsuzov P.A., Statsyuk N.V., Dzhavakhiya V.G., Golikov A.G. Monitoring of potato viral diseases in different regions of Russia using real-time PCR matrix¬based technology. Kartofel’ i Ovoschi = Potato and Vegetables. 2017;12:26¬29 (in Russian)

22. Onditi J., Nyongesa M., van der Vlugt R. Prevalence, distribution and control of six major potato viruses in Kenya. Trop. Plant Pathol. 2021;46:311¬323. DOI 10.1007/s40858-020-00409-x

23. Pechenkina V.A., Boronnikova S.V. Infection with X and Y viruses of planting material of potato varieties (Solanum tuberosum L.) grown in the Perm Krai. Bulleten’ Nauki i Praktiki = Bulletin of Science and Practice. 2020;5:203¬210 (in Russian)

24. Scholthof K.B., Adkins S., Czosnek H., Palukaitis P., Jacquot E., Hohn T., Hohn B., Saunders K., Candresse T., Ahlquist P., Hemenway C., Foster G.D. Top 10 plant viruses in molecular plant pathology. Mol. Plant Pathol. 2011;12(9):938-954. DOI 10.1111/j.13643703.2011.00752.x

25. Stakheev A.A., Uskov A.I., Varitsev Yu.A., Galushka P.A., Uskova L.B., Zhevora S.V., Zavriev S.K. Study of potato Y¬virus isolates widespread in various regions of the Russian Federation using new molecular markers. Zemledelie. 2023;6:37¬40. DOI 10.24412/0044-3913-2023-6-37-40 (in Russian)

26. State Register of Selection Achievements Authorized for Use for Production Purposes. Vol. 1. Plant Varieties [Web resource], URL: https://gossortrf.ru/ (Access date: 15.10.2023) (in Russian)

27. Szabó A.-K., Várallyay E., Demian E., Hegyi A., Galbács Z.N., Kiss J., Bálint J., Loxdale H.D., Balog A. Local aphid species infestation on invasive weeds affects virus infection of nearest crops under different management systems – A preliminary study. Front. Plant Sci. 2020;11:684. DOI 10.3389/fpls.2020.00684

28. 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 virus Y from different regions of the Russian Federation and Belarus. Zemledelie. 2016;8:36¬38 (in Russian)

29. Uskov A.I., Varitsev Yu.A., Galushka P.A., Suslova N.V., Uskova L.B., Varitseva G.P., Zhevora S.V. Study of serological and phytopathological characteristics of potato Y¬virus isolates distributed in various regions of the Russian Federation. Dostizeniya Nauki i Tekhniki APK = Achievements of Science and Technology in Agro¬industrial Complex. 2022;36(10):18¬22. DOI 10.53859/02352451_2022_36_10_18 (in Russian)