СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПОДХОДОВ К ОЗДОРОВЛЕНИЮ КАРТОФЕЛЯ В КУЛЬТУРЕ IN VITRO ОТ ВИРУСНОЙ ИНФЕКЦИИ
Аннотация
Обоснование. Картофель считают легко восприимчивой к инфекционным, в том числе вирусным заболеваниям, культурой, что является одной из причин снижения урожайности. На сегодняшний день, единственным способом получения и воспроизводства оздоровленного материала картофеля являются технологии на основе меристемно-тканевых культур.
Цель данного исследования – совершенствование подходов к оздоровлению картофеля в культуре in vitro от вирусной инфекции.
Материалы и методы. Объектами служили клубни, микрорастения и микроклубни 6 сортов картофеля, поражённые вирусами PVS, PVА, PVM, PVX и PVY в различных сочетаниях. Освобождали от вирусов растительный материал методом термотерапии – 38,0±0,5°С. В зависимости от сорта и объекта длительность экспонирования составляла 10-25 суток.
Результаты. В исследовании показано, что использование в качестве объекта для термотерапии микроклубней картофеля позволяет освободить растительный материал от вирусов в 25,0-50,0% случаев в зависимости от патогена. Преимущество данной схемы оздоровления заключается, во-первых, в увеличении регенерационной способности эксплантов до 32,9% вследствие исключения процесса стерилизации материала после термотерапии и отсутствия дополнительного метода оздоровления – культуры апикальных меристем. Во-вторых, эффективность освобождения от вирусов повышается за счет увеличения времени экспозиции высокой температуры до 25 суток.
Заключение. Использование такого подхода позволяет элиминировать не только отдельные вирусы, но и их комплекс, например, PVА + PVX, PVM + PVX, PVX + PVS, PVM + PVX + PVS.
Скачивания
Литература
Список литературы
Бычкова О.В., Хлебова Л.П., Барышева Н.В. Среднесрочное хранение генофонда картофеля в культуре тканей in vitro // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2022. № 10 (216). С. 12–17. DOI: https://doi.org/10.53083/1996-4277-2022-216-10-12-17
Гнутова Р.В., Можаева К.А. Вирусные и вироидные болезни картофеля на Дальнем Востоке и методы их диагностики в семеноводстве // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2010. № 2. С. 35–43.
ГОСТ 33996-2016 Межгосударственный стандарт. Картофель семенной. Технические условия и методы определения качества. М.: Из-во стандартов, 2018. 36 с.
Жевора С.В., Зейрук В.Н., Белов Г.Л. Васильева С.В., Деревягина М.К., Анисимов Б.В., Старовойтов В.И., Старовойтова О.А., Мишуров Н.П., Неменущая Л.А., Манохина А.А., Пискунова Н.А. Передовые методы диагностики патогенов картофеля: науч. анал. обзор. М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2019. 92 с.
Игнатов А.Н., Панычева Ю.С., Воронина М.В., Васильев М.Д., Джалилов Ф.С.-У. Динамика видового состава патогенов картофеля в европейской части РФ // Картофель и овощи. 2019. № 9. С. 8–11. https://doi.org/10.25630/PAV.2019.57.62.003
Кадычегов А. Н., Медведева А. В. Вредоносность вирусных болезней картофеля в степной зоне юга Средней Сибири // Вестник Хакасского государственного университета им. Н. Ф. Катанова. 2020. № 1. С. 38–40.
Карты распространения и зон вредоносности вредителей и болезней картофеля и подсолнечника / И.Я. Гричанов, В.И. Якуткин, Е.И. Овсянникова, М.И. Саулич. СПб.: ВИЗР, 2017. 63 c. (Приложения к журналу «Вестник защиты растений». № 21).
Лапшинов Н.А. Влияние вирусной инфекции на урожайность картофеля в условиях северной лесостепи Западной Сибири // Достижения науки и техники АПК. 2010. № 9. С. 27–29.
Молканова О.И., Горбунов Ю. Н, Ширнина И. В., Егорова Д. А. Применение биотехнологических методов для сохранения генофонда редких видов растений // Ботанический журнал. 2020. Т. 105. № 6. С. 610–619. https://doi.org/10.31857/S0006813620030072
Мусолин Д.Л., Саулич А.X. Реакции насекомых на современное изменение климата: от физиологии и поведения до смещения ареалов // Энтомологическое обозрение. 2012. Т. 91. С. 3–35.
Овэс Е.В., Гаитова Н.А. Новые элементы технологии оздоровления и получения базовых клонов перспективных сортов и гибридов картофеля // Достижения науки и техники АПК. 2016. Т. 30. № 11. С. 60–62.
Панычева Ю.С., Васильев Д.М., Супрунова Т.П. и др. Динамика поражения сортов картофеля вирусом Y в полевых условиях // Картофель и овощи. 2019. № 5. 25–29. https://doi.org/10.25630/PAV.2019.45.82.006
Прокофьев Л.С., Кинчарова М.Н. Распространение, вредоносность и особенности проявления штаммов вируса PVY картофеля в лесостепи Среднего Поволжья // Вестник защиты растений. 2012. № 3. С. 38–44.
Сайт Федеральной службы Российской статистики. URL: https://rosstat.gov.ru/ (дата обращения 15.11.2022).
Усков А.И., Варицев Ю.А., Бирюкова В.А., Галушка П.А., Варицева Г.П., Шмыгля И.В., Кравченко Д.В. Изучение штаммового состава Y-вируса картофеля из различных регионов Российской Федерации и Беларуси // Земледелие. 2016. № 8. С. 36–38.
Шляхов В. А., Григорян Л. Н. Идентификация вирусных болезней картофеля методом ПЦР-диагностики на территории Астраханской области // Живые и биокосные системы: электронный журнал. 2017. № 21. URL: http://www.jbks.ru/archive/issue-21/article-6 (дата обращения: 19.12.2022)
Ateş S.Y., İnan S., Ayyaz M., Dündar İ., Yabangülü D. Effect of thermotherapy in combination with meristem culture for eliminating Potato virus Y (PVY) and Potato virus S (PVS) frominfected seed stock // The Journal of Animal & Plant Sciences, 2019, vol. 29(2), рр. 549–555.
Brennan J.G., DRYING. Equipment Used in Drying Foods. In Encyclopedia of Food Sciences and Nutrition (Second Edition). London: Academic Press, 2003, рр. 1957-1961. https://doi.org/10.1016/B0-12-227055-X/01405-X
Gray S., Cilia M., Ghanim M. Circulative, “Nonpropagative” Virus Transmission: An Orchestra of Virus-, Insect-, and Plant-Derived Instruments // Advances in Virus Research, 2014, vol. 89, pp. 141–199. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-800172-1.00004-5
Liu J., Zhang X.J., Yang Y.K. Hong N., Wang G.P., Wang A., Wang L.P. Characterization of virus-derived small interfering RNAs in Apple stem grooving virus-infected in vitro-cultured Pyrus pyrifolia shoot tips in response to high temperature treatment // Virol. J., 2016, vol. 13, pp. 1–11. https://doi.org/10.1186/s12985-016-0625-0
Malko A., Frantsuzov P., Nikitin M., Statsyuk N., Dzhavakhiya V., Golikov А. Potato Pathogens in Russia’s Regions: An Instrumental Survey with the Use of Real-Time PCR/RT-PCR in Matrix Format // Pathogens, 2019, vol. 8(1), pp. 1–14. https://doi.org/10.3390/pathogens8010018
Miljanić V., Rusjan D., Škvarč A., Chatelet Ph., Štajner N. Elimination of eight viruses and two viroids from preclonal candidates of six grapevine varieties (Vitis vinifera L.) through in vivo thermotherapy and in vitro meristem tip micrografting // Plants, 2022, no. 11, pp. 1064. https://doi.org/10.3390/plants11081064
Panattoni A., Luvisi A., Triolo E. Review. Elimination of viruses in plants: Twenty years of progress // Spanish Journal of Agricultural Research, 2013, vol. 11(1), pp. 17–188. https://doi.org/10.5424/sjar/2013111-3201
Radcliffe E.B. Insect pests of potato // Annual Review of Entomology, 1982, vol. 27, рр. 173–204. https://doi.org/10.1146/annurev.en.27.010182.001133
Rogozina E.V., Mironenko N.V., Chalaya N.A., Matsushita Yu., Yanagisawa H. Potato mosaic viruses which infect plants of tuber-bearing Solanum spp. growing in the VIR field gene bank // Vavilov Journal of Genetics and Breeding, 2019, vol. 23(3), pp. 304–311. https://doi.org/10.18699/VJ19.495
Saplaoura E., Kragler F. Chapter One – Mobile Transcripts and Intercellular Communication in Plants // Academic Press, 2016, vol. 40, pp. 1–29. https://doi.org/10.1016/bs.enz.2016.07.001
Wang B., Ma Y.L., Hamborg Zh., Wu Zh., Wu Y., Wang Q., Li M. Potato viruses in China // Crop Prot., 2011, vol. 30, pp. 1117–1123. https://doi.org/10.1016/j.cropro.2011.04.001
Wang M.-R., Cui Zh.-H., Li J.-W., Hao Х., Zhao L., Wang Q. In vitro thermotherapy based methods for plant virus eradication // Plant Methods, 2018, no. 14, pp. 1–18.
Wang Q.C., Liu Y., Xie Y.H. You M. Cryotherapy of potato shoot tips for efficient elimination of Potato leaf roll virus (PLRV) and Potato virus Y (PVY) // Potato Res., 2006, vol. 49, pp. 119–129. https://doi.org/10.1007/s11540-006-9011-4
Wang Q., Cuellar W.J., Rajamäki M.-L., Hirata Yu., Valkonen J.P.T. Combined thermotherapy and cryotherapy for efficient virus eradication: Relation of virus distribution, subcellular changes, cell survival and viral RNA degradation in shoot tips // Molecular Plant Pathology, 2008, vol. 9(2), pp. 237–250. https://doi.org/10.1111/j.1364-3703.2007.00456.x
References
Bychkova O.V., Khlebova L.P., Barysheva N.V. Srednesrochnoe khranenie genofonda kartofelya v kul’ture tkaney in vitro [Medium-term storage of potato gene pool in vitro tissue culture]. Vestnik Altayskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Bulletin of Altai State Agricultural University], 2022, no. 10 (216), pp. 12–17. https://doi.org/10.53083/1996-4277-2022-216-10-12-17
Gnutova R.V., Mozhaeva K.A. Virusnye i viroidnye bolezni kartofelya na Dal’nem Vostoke i metody ikh diagnostiki v semenovodstve [Viral and viroid diseases of potatoes in the Far East and methods of their diagnosis in seed production]. Izvestiya Timiryazevskoy sel’skokhozyaystvennoy akademii [Izvestiya of Timiryazev Agricultural Academy], 2010, no. 2, pp. 35–43.
GOST 33996-2016 Mezhgosudarstvennyy standart. Kartofel’ semennoy. Tekhnicheskie usloviya i metody opredeleniya kachestva [Interstate standard. Seed potatoes. Specifications and methods of determining the quality]. Moscow: Izdatelstvo standartov Publ., 2018, 36 p.
Zhevora S.V., Zeyruk V.N., Belov G.L. Vasil’eva S.V., Derevyagina M.K., Anisimov B.V., Starovoytov V.I., Starovoytova O.A., Mishurov N.P., Nemenushchaya L.A., Manokhina A.A., Piskunova N.A. Peredovye metody diagnostiki patogenov kartofelya: nauch. anal. obzor [Advanced methods for diagnosing potato pathogens: a scientific analytical review]. Moscow, Rosinformagrotekh Publ, 2019, 92 p.
Ignatov A.N., Panycheva Yu.S., Voronina M.V., Vasiliev D.M., Dzhalilov F.S.-U. Dinamika vidovogo sostava patogenov kartofelya v evropeyskoy chasti RF [Dynamics of species composition of potato pathogens in the European part of the Russian Federation]. Kartofel’ i ovoshchi [Potatoes and vegetables], 2019, no. 9, pp. 8–11. https://doi.org/10.25630/PAV.2019.57.62.003
Kadychegov A. N., Medvedeva A. V. Vredonosnost’ virusnykh bolezney kartofelya v stepnoy zone yuga Sredney Sibiri [Harmful viral diseases of potato in the steppe zone of the south of Central Siberia]. Vestnik Khakasskogo gosudarstvennogo universiteta im. N. F. Katanova [Bulletin of the Khakass State University named after N. F. Katanov], 2020, no. 1, pp. 38–40.
Karty rasprostraneniya i zon vredonosnosti vrediteley i bolezney kartofelya i podsolnechnika [Maps of areas and zones of harmfulness of potato and sunflower pests and diseases]. I.Ya. Grichanov, V.I. Yakutkin, E.I. Ovsyannikova, M.I. Saulich. St.Petersburg: VIZR Pabl., 2017, 63 p. (Prilozheniya k zhurnalu «Vestnik zashchity rasteniy» [Plant Protection News, Supplements], no. 21).
Lapshinov N.A. Vliyanie virusnoy infektsii na urozhaynost’ kartofelya v usloviyakh severnoy lesostepi Zapadnoy Sibiri [Influence of virus infection on the productivity of potatoes under the conditions of the northern wooded plain of West Siberia]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK [Achievements of Science and Technology of AICis], 2010, no. 9, pp. 27–29.
Molkanova O.I., Gorbunov Yu.N., Shirnina I.V., Egorova D.A. Primenenie biotekhnologicheskikh metodov dlya sokhraneniya genofonda redkikh vidov rasteniy [Use of biotechnological methods for conservation of gene pool of rare plant species]. Botanicheskiy zhurnal [Botanical Magazine], 2020, vol. 105. no. 6, pp. 610–619. https://doi.org/10.31857/S0006813620030072
Musolin D.L., Saulich A.X. Reaktsii nasekomykh na sovremennoe izmenenie klimata: ot fiziologii i povedeniya do smeshcheniya arealov [Responses of insects to the current climate change: from physiology and behaviour to range shifts]. Entomologicheskoe obozrenie [Entomological Review], 2012, vol. 91, pp. 3–35.
Oves E.V., Gaitova N.A. Novye elementy tekhnologii ozdorovleniya i polucheniya bazovykh klonov perspektivnykh sortov i gibridov kartofelya [New elements in technology of improvement and obtaining of basic potato clones of promising cultivars and hybrids]. Dostizheniya nauki i tekhniki APK [Achievements of Science and Technology of AICis], 2016. vol. 30, no. 11, pp. 60–62.
Panycheva Yu.S., Vasil’ev D.M., Suprunova T.P., Sakharova A.N., Ignatov A.N. Dinamika porazheniya sortov kartofelya virusom Y v polevykh usloviyakh [Dynamics of Potato Virus Y disease on potato varieties in the field]. Kartofel’ i ovoshchi [Potatoes and vegetables], 2019, no. 5, pp. 25–29. https://doi.org/10.25630/PAV.2019.45.82.006
Prokof’ev L.S., Kincharova M.N. Rasprostranenie, vredonosnost’ i osobennosti proyavleniya shtammov virusa PVY kartofelya v lesostepi Srednego Povolzh’ya [Distribution, harmfulness and features of manifestation of some strains of potato virus y in the forest-steppe of middle Volga region]. Vestnik zashchity rasteniy [Plant protection news], 2012, no. 3, pp. 38–44.
Sayt Federal’noy sluzhby Rossiyskoy statistiki [Website of the Federal Service of Russian Statistics]. URL: https://rosstat.gov.ru/ (accessed November 15, 2022).
Uskov A.I., Varitsev Yu.A., Biryukova V.A., Galushka P.A., Varitseva G.P., Shmyglya I.V., Kravchenko D.V. Izuchenie shtammovogo sostava Y-virusa kartofelya iz razlichnykh regionov Rossiyskoy Federatsii i Belarusi [Study of the Strain Composition of Potato Virus Y from Different Regions of the Russian Federation and Belarus]. Zemledelie [Agriculture], 2016, no. 8, pp. 36–38.
Shlyakhov V. A., Grigoryan L. N. Identifikatsiya virusnykh bolezney kartofelya metodom PTsR-diagnostiki na territorii Astrakhanskoy oblasti [Identification of viral diseases of potatoes by method of PCR diagnostics on the territory of Astrakhan region]. Zhivye i biokosnye sistemy [Living and bio-inert systems], 2017, no. 21. URL: http://www.jbks.ru/archive/issue-21/article-6 (accessed December, 19, 2022)
Ateş S.Y., İnan S., Ayyaz M., Dündar İ., Yabangülü D. Effect of thermotherapy in combination with meristem culture for eliminating Potato virus Y (PVY) and Potato virus S (PVS) frominfected seed stock. The Journal of Animal & Plant Sciences, 2019, vol. 29(2), рр. 549–555.
Brennan J.G., DRYING. Equipment Used in Drying Foods. In Encyclopedia of Food Sciences and Nutrition (Second Edition). London: Academic Press, 2003, pp. 1957-1961. https://doi.org/10.1016/B0-12-227055-X/01405-X
Gray S., Cilia M., Ghanim M. Circulative, “Nonpropagative” Virus Transmission: An Orchestra of Virus-, Insect-, and Plant-Derived Instruments. Advances in Virus Research, 2014, vol. 89, рр. 141–199. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-800172-1.00004-5
Liu J., Zhang X.J., Yang Y.K. Hong N., Wang G.P., Wang A., Wang L.P. Characterization of virus-derived small interfering RNAs in Apple stem grooving virus-infected in vitro-cultured Pyrus pyrifolia shoot tips in response to high temperature treatment. Virology Journal, 2016, vol. 13, рр. 1–11. https://doi.org/10.1186/s12985-016-0625-0
Malko A., Frantsuzov P., Nikitin M., Statsyuk N., Dzhavakhiya V., Golikov А. Potato Pathogens in Russia’s Regions: An Instrumental Survey with the Use of Real-Time PCR/RT-PCR in Matrix Format. Pathogens, 2019, vol. 8(1), pp. 1-14. https://doi.org/10.3390/pathogens8010018
Miljanić V., Rusjan D., Škvarč A., Chatelet Ph., Štajner N. Elimination of eight viruses and two viroids from preclonal candidates of six grapevine varieties (Vitis vinifera L.) through in vivo thermotherapy and in vitro meristem tip micrografting. Plants, 2022, no. 11, рр. 1064. https://doi.org/10.3390/plants11081064
Panattoni A., Luvisi A., Triolo E. Review. Elimination of viruses in plants: Twenty years of progress. Spanish Journal of Agricultural Research, 2013, vol. 11(1), рр. 17–188. https://doi.org/10.5424/sjar/2013111-3201
Radcliffe E.B. Insect pests of potato. Annual Review of Entomology, 1982, vol. 27, рр. 173–204. https://doi.org/10.1146/annurev.en.27.010182.001133
Rogozina E.V., Mironenko N.V., Chalaya N.A., Matsushita Yu., Yanagisawa H. Potato mosaic viruses which infect plants of tuber-bearing Solanum spp. growing in the VIR field gene bank. Vavilov Journal of Genetics and Breeding, 2019, vol. 23(3), рр. 304–311. https://doi.org/10.18699/VJ19.495
Saplaoura E., Kragler F. Chapter One – Mobile Transcripts and Intercellular Communication in Plants. Academic Press, 2016, vol. 40, рр. 1–29. https://doi.org/10.1016/bs.enz.2016.07.001
Wang B., Ma Y.L., Hamborg Zh., Wu Zh., Wu Y., Wang Q., Li M. Potato viruses in China. Crop Prot., 2011, vol. 30, рр. 1117–1123. https://doi.org/10.1016/j.cropro.2011.04.001
Wang M.-R., Cui Zh.-H., Li J.-W., Hao Х., Zhao L., Wang Q. In vitro thermotherapy based methods for plant virus eradication. Plant Methods, 2018, no. 14, рр. 1–18.
Wang Q.C., Liu Y., Xie Y.H. You M. Cryotherapy of potato shoot tips for efficient elimination of Potato leaf roll virus (PLRV) and Potato virus Y (PVY) // Potato Research, 2006, vol. 49, рр. 119–129. https://doi.org/10.1007/s11540-006-9011-4
Wang Q., Cuellar W.J., Rajamäki M.-L., Hirata Yu., Valkonen J.P.T. Combined thermotherapy and cryotherapy for efficient virus eradication: Relation of virus distribution, subcellular changes, cell survival and viral RNA degradation in shoot tips. Molecular Plant Pathology, 2008, vol. 9(2), рр. 237–250. https://doi.org/10.1111/j.1364-3703.2007.00456.x
Просмотров аннотации: 223 Загрузок PDF: 161
Copyright (c) 2023 Olga V. Bychkova, Elena S. Brovko, Olga N. Mironenko, Lyubov P. Khlebova, Anastasia V. Nebylitsa
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
