Scientific journal

Scientific Review. Biological science

ISSN 2500-3399

ПИ №ФС77-57454

Картофель во всем мире является вторым хлебом и считается одним из важнейщих сельскохозяйственных продуктов для употребления в пищу человечеством. Среди изученных до ХХ в. из 400 видов фитопатогенных вирусов [1] около 20 видов вирусов [2, 3] поражают картофель. Исследования, проведенные в последующие годы, показали, что картофель поражается более 52 видами фитопатогенных вирусов [1, 4]. К ним относятся такие вирусы, как вирус скручивания листьев картофеля – ВСЛК (potato leaf roll virus, PLRV); Y вирус картофеля – YВК (Potato virus Y, PVY); X вирус картофеля – ХВК (Potato virus X, PVX); S вирус картофеля – SBK (Potato virus S, PVS); M вирус картофеля – МВК (Potato virus M, PVM) [5]. Каждая из них имеет своеобразный симптом поражения: ВСЛК вызывает симптом скручивания листьев картофеля, YВК – мозаичное скручивание, а ХВК – крапчатую мозаику. Признаки поражения проявляются в различных симптомах в зависимости от вида вируса, экологических условий а также от сорта картофеля [4, 6]. Из перечисленных вирусов ВСЛК снижает урожайность картофеля до 80 %, а в случае ХВК поражение, не проявляя видимых симптомов из года в год, через клубеньки передаётся следующему поколению, урожайность снижается до 10–25 %, а при смешанных инфекциях (S + X + A), снижая урожайность до 40 %, приносит большой ущерб сельскому хозяйству [7, 8].

ВСЛК относится к семейству Luteoviridae, роду Polerovirus, форма вириона сферическая, передаётся с помощью Myzus persicae, во всем мире распространена во всех хозяйствах, выращивающих картофель, и является вирусом, приносящим большой вред картофелеводству [4, 8].

ХВК относится к семейству Alphaflexiviridae, роду Potexvirus, является одним из широко распространённых вирусов во всех континентах, легко передаётся механически, контактным путём, а также почвенными грабами [1]. Является одним из фитопатогенных вирусов, приносящим большой вред картофелеводству. Основой разработки мер борьбы против этого вируса является изучение его распространения в определённых регионах и определение его естественных растений-резерваторов в этом регионе. Исследования, проведённые в последние годы, указывают на широкое распространение этих вирусных заболеваний картофеля в Узбекистане [9].

При выращивании безвирусного картофеля основное внимание должно быть обращено на уничтожение «естественных очагов» вирусов. Различные заражённые растения, остатки этих растений, оставшиеся на поверхности почвы, могут служить «естественными очагами» вирусных заболеваний [6]. Многие исследователи, такие как А.Л. Амбросов, И.Т. Эргашев и другие, установили, что такие дикие растения, как паслен черный (S. nigrum), дурман обикновенный (D. stramonium), вьюнок полевой (C. arvensis L.), а по данным Н.Н. Бабришева в Узбекистане такие культурные растения, как помидор (L. esculentum Mill) и болгарский перец (C. annum L.), являются скрытыми резерваторами X, S и M (K)-вирусов картофеля [7, 9].

Исходя из вышеизложенного, целью исследований является изучение распространения и естественных растений-резерваторов ВСЛК и ХВК в некоторых районах Самаркандской области.

Материалы и методы исследования

Для достижения поставленной цели были собраны образцы из 8 фермерских хозяйств Тайлакского и Жамбайского районов Самаркандской области и изучены в лабораторных условиях «сэндвич»-вариантом ИФА. Пробы были собраны в отдельные полиэтиленовые мешочки по 100–200 г. Определение вирусов методом ИФА приводится ниже.

Основные материалы для проведения ИФА: антитела к ХВК (IgG), конъюгат (IgG + фермент), полистироловые платы и химические реактивы, полученные из организaции Internotional Centre of Potato (CIP). Для выявления вируса методом ИФА, первоначально листья картофеля с симптомами поражения и листья индикаторных растений, зараженных с препаратом ХВК, который очищен из смещенных инфекций, были собраны в отдельные полиэтиленовые мешочки. Затем, добавляя фосфатный буфер (Ф.Б.) в соотношении 1:1 (состав для 1 литра – NaСl, KH2PO4, Na2HPO4, KCl, NaN3, рН-7,4), их гомогенизировали и приготовили гомогенат. В полистироловые платы иммобилизировали АТ вируса (IgG) в течение 5–6 ч при 37 °С, не связавшиеся антитела (АТ) смыли с помощью Ф.Б. с твином (на 1 литр Ф.Б. добавили 20 капель (0,5 мл) твина PBS-T). Затем налили гомогенат антигена (АГ), приготовленный из листьев определяемого растения, и инкубировали в течение 3–4 часов при 37 °С. Не связавшиеся АГ смыли Ф.Б. с твином. Затем в полистироловые платы налили конъюгат (IgG + фермент), поместили их в полиэтиленовые мешочки и хранили 3–4 ч при 37 °С. Не связавшиеся конъюгаты смыли Ф.Б. с твином. Затем в каждую полистироловую плату налили по 80 мкл субстрата (состав: диэтаноламин, 37 % HCl, дистиллированная вода и таблетки субстрата – р-нитрофенилфосфат) и наблюдали за проявлением реакции. Реакция проявлялась в течение 30–60 мин в виде изменения окраски. Результаты зафиксировались.

Результаты исследования и их обсуждение

Пробы растений собирали из растений картофеля в Тайлакском и Жамбайском районах Самаркандской области, как указано в материалах и методах два года, осенью в фазе цветения растений и исследовали в лабораторных условиях «cэндвич»-вариантом ИФА. Полученные результаты приведены в виде таблицы (табл. 1).

Установлено, что в фермерских хозяйствах Тайлакского района исследованные сорта картофеля Санта, Рамона, Арнова, Вирго являются привозными за счет импорта из других стран. Для выявления поражаемости вирусами этих сортов картофеля, первичные исследования проводили в 10,5 га площади в фермерских хозяйствах «?изил картошка», «Ботир лочин», «Пайшанба Сиёб», «?ум чинор» Тайлакского района. Следующие исследования проводили на площади 23,5 га в таких фермерских хозяйствах, как «Самар?анд агро», «Даврон сабр», «Бекат» ва «Пайшанба». Общая исследованная площадь Тайлакского района составила 34,0 га. Все вышеуказанные сорта картофеля были исследованы на естественное поражение ВСЛК и ХВК (табл. 1). В первом исследовании степень поражаемости ХВК составила от 10,0 до 45,1 %, а следующем исследовании установлено повышение степени поражаемости, она составила от 5,1 % до 85,0 % (рис. 1, А, Б).

В Жамбайском районе первичные исследования были проведены в таких фермерских хозяйствах, как «Беш тепа», «Сафар Ботир», «Зарафшон», «Очил» на площади 10,2 га. Следующие исследования проведены в фермерских хозяйствах «Бурхон ота», «?ора ари?», «Уста ?олиб» ва «Очил» на площади 11,7 га. Были собраны пробы из этих фермерских хозяйств и исследованы в лабораторных условиях. В первичных исследованиях степень поражаемости растений картофеля ХВК составила от 20,0 % до 30,7 %, а в последующем этот показатель составил от 5,0 % до 20,4 % (табл. 1).

В обоих районах также проводили исследования на распространённость L вируса картофеля. Первичные исследования, проведённые в Тайлакском районе, показали высокую степен поражаемости сортов картофеля этим вирусом, она составила от 70,3 % до 90,2 %, во втором исследовании этот показатель составил от 5,0 % до 85,0 %. В Жамбайском районе, как и в Тайлакском районе, первичные исследование показали высокую степень поражаемости – от 50,1 % до 80,7 % (табл. 1).

Для более наглядного понимания, результаты, полученные при изучении степени распространённости вирусов в фермерских хозяйствах, были изображены в виде графика (рис. 1). Из графика видно, что в фермерском хозяйстве «Пайшанба Сиёб» Тайлакского района распространённость L вируса картофеля ниже по сравнению с другими и составляет 70,3 %, а в остальных 3 фермерских хозяйствах распространение вируса очень высокая, она составляет от 81,0 % до 90,2 %. Во втором исследовании степень распространённости по сравнению с первым сравнительно ниже, в фермерском хозяйстве «Бекат» распространённость самая низкая – до 5,0 % (рис. 1, А, Б).

В первичных исследованиях Тайлакского района из 4 фермерских хозяйств только в «?ум чинор» распространённость Х вируса составила 10 %. Во втором исследовании только в фермерском хозяйстве «Даврон сабр» не обнаружено распространение этого вируса, в других фермерских хозяйствах минимальное распространение составило 5,0 %, а максимальное 85,0 % (рис. 1, А, Б).

При первичных исследованиях в Жамбайском районе, как и в Тайлакском районе, распространённость L вируса была высокой – от 65,7 до 80,7 %. Распространённость Х вируса была близка распространению в Тайлакском районе – от 25,5 % до 30,7 %. При последующих исследованиях в таких фермерских хозяйствах, как «Очил» и «Уста ?олиб», не обнаружено распространение обоих вирусов (рис. 1, Г). Распространение остальных вирусов приведено на графике (рис. 1, В, Г).

При исследовании проб, собранных из двух районов области выявлено среднее распространение Х и L вирусов картофеля (рис. 2). Из рисунка видно, что в первичных исследованиях в Тайлакском районе распространение Х вируса составляет в среднем 25,15 %, а L – 81,62 %. В следующих исследованиях выявлено минимальное повышение распространения Х вируса, оно составило 31,37 %, а распространение L вируса немного уменьшено и составило 40,07 %.

В первичных исследованиях в Жамбайском районе среднее распространение Х вируса составило 26,57 %, а L вируса 65,35 %. В следующих исследованиях обнаружено: распространение Х вируса составило в среднем 6,35 %, а L – 13,75 %. На основе двух исследований установлена средняя степень распространения обоих вирусов в исследованных районах, результаты приведены в рис. 2.

Изучение естественных растений-резерваторов и насекомых-переносчиков вирусов исследуемого региона имеет большое теоритическое и практическое значение при изучении распространённости Х и L вирусов картофеля. Поэтому для выявления резерваторов Х и L вирусов картофеля были исследованы дикие и культурные растения, произрастающие в климатических условиях Узбекистана. Исследования проводились высокочувствительным методом «сэндвич»-вариант ИФА.

Высокая чувствительность этого метода по сравнению с ранее использованными методами, такими как капельный метод, метод двойной диффузии, метод растений-индикаторов, отмечена рядом авторов [7, 10].

В ходе исследований объектами служили 37 видов культурных и диких растений относящиеся к 16 семействам, которые обнаруживаются в полях и вокруг полей, где выращивается картофель. Пробы брали из растений с вирусными симптомами и бессимптомных и исследовали методом ИФА. Полученные результаты приведены в табл. 2.

Установлено, что Х вирус кроме картофеля хранится в таких растениях, как Cucumis sativus, Solanum nigrum, Rumex crispus, Datura stramonium, Solanum melon-gana, Petunia hybrida, Brassica juncea (L) Czern, Convolvulus arvensis, Althaea officinalis, Lycopersicum esculentum Mill, Malva neglесta Wall. В таких растениях, как Atriplex micrantha C.A. Mey, Chenopodium quenoa, Cyperus rodundus, Datura metel, Amaranthus retroffexus L., Sinapsis arvensis L. наличие вируса не известно, то есть показатель реакции проявлялся в виде «+–», в этом направлении необходимо провести допольнительные исследования. В таких растениях, как Cynodon daktulon (L) Pers, Xanthium strumarium, Sorghum helepense, Capsicum annum L., Ocumus basilicum L., Artemisia vulgaris L. и Artemisia vulgaris L., вирус не был выявлен (табл. 2).

L вирус картофеля был обнаружен только на таких растениях, как Lucopersicum esculentum Mill и Abutilon theophrasti Medic, присутствие вируса на растениях Ch. quonea, Artemisia vulgaris L., Malva neglesta Wall и R. syriacus Meisn неопределённое, реакция была слабой (+–), в остальных растениях вирус не был обнаружен (табл. 2).

Из полученных результатов следует, что Х и L вирусы картофеля поражают однолетние и многолетние растения семейств Solanaceae, Malvaceae, Cruciferae, Amaranthaceae, Compositae и в них накапливаются в различных количествах (3+,4+). Из этого следует, что эти растения, без сомнения, являются растениями-резерваторами вирусов.

Начиная с 1916 г. вирусные заболевания картофеля изучались многими учёными (Квайнер, Ботьес, Шульцем, Фолсом, Кассанис, Мартин, Ёра, Морел, Амбросов) во многих странах (Англия, Голландия, США, Германия, Россия, Эстония). Однако, в климатических условиях Узбекистана исследования проведены такими слабо чувствительными методами, как метод растений-индикаторов, капельным или методом АБВ-теста (0,2 мкг/мл) [4, 9, 11]. Многие растения-резерваторы, сорта картофеля, содержащие малое количество вирусов, не были выявлены из-за низкой чувствительности применённых методов. В данных исследованиях использован один из высокочувствительных методов – метод ИФА. Эта дало возможность получит более точные результаты при проведённых исследованиях.

Многие исследуемых растения не имеют симптомов поражения или же исследуются впервые. Например, к растениям которые исследуются впервые относятся Cucumis sativus L., Rumex crispus L., Brassica juncea (L) Czern, Althaea officinalis L., Malva neglесta Wall (табл. 2). Установлено, что у них концентрация ХВК очень высокая (3+)–(4+). Значит, можно уверено сказать что эти растения впервые в фитовирусологии включаются ряд растений-резерваторов вирусов.

На основе проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

1. Методом ИФА установлено, что в Тайлакском районе Самаркандской области ХВК в среднем распространён 28,26 %, LВК 60,84 %. А в Жамбайском районе ХВК в среднем распространён 6,46 %, LВК 39,55 %.

2. В исследованиях, проведённых с помощью метода ИФА, установлено, что естественными растениями-резерваторами ХВК кроме картофеля являются такие растения, как Cucumis sativus, Solanum nigrum, Rumex crispus, Datura stramonium, Solanum melon-gana, Petunia hybrida, Brassica juncea (L) Czern, Convolvulus arvensis, Althaea officinalis, Lycopersicum esculentum Mill, Malva neglесta Wall.

3. При исследовании диких и культурных растений, относящихся к 37 видам, установлено, что только Lucopersicum esculentum Mill и Abutilon theophrasti Medic являются естественными растениями-резерваторами ВСЛК.

4. Своевременное уничтожение растений-резерваторов, на основе проведённых исследований методом ИФА, может являться важным фактором при профилактике и разработке мер борьбы против вирусных заболеваний картофеля.