Биологические особенности и методы выявления и идентификации возбудителя бактериального увядания (вилта) кукурузы Pantoea stewartii subsp. stewartii (Smith) Mergaert et al. (обзор)
Автор: Яремко А.Б., Корнев К.П., Приходько С.И., Словарева О.Ю.
Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology
Рубрика: Обзоры, проблемы
Статья в выпуске: 1 т.61, 2026 года.
Бесплатный доступ
В статье представлен детализированный обзор, посвященный карантинному объекту — возбудителю бактериального увядания (вилта) кукурузыPantoeastewartii subsp. stewartii (Smith) Mergaert et al. Описаны систематическое положение, история изменения номенклатуры, географическое распространение, фитосанитарный статус, биологические особенности и существующие методы диагностики экономически значимой фитопатогенной бактерии, поражающей кукурузу (Zeamays L.). Систематическое положение бактерии и история открытия показывают сложный путь идентификации P. stewartii subsp. stewartii с конца XIX века. Таксономическое положение возбудителя, впервые описанного F.C. Stewart в США (F.C. Stewart, 1897), неоднократно менялось (от Pseudomonasstewartiдо Erwiniastewartii), и в 1993 году на основе филогенетического анализа бактерия была отнесена к роду Pantoea(J. Mergaert с соавт., 1993). Важным таксономическим событием стало одновременное описание непатогенного для кукурузы подвида P. stewartii subsp. indologenes Mergaert et al. 1993, что в дальнейшем оказалось центральной проблемой при идентификации (J. Mergaert с соавт., 1993) возбудителя бактериального увядания кукурузы. Морфологически бактерия характеризуется как грамотрицательная, факультативно анаэробная, способная изменять подвижность в зависимости от условий (C.M. Herrera с соавт., 2008). Анализ географического распространения показывает, что первичным очагом фитопатогена была Северная Америка (E.F. Smith, 1903), откуда произошел завоз с семенным материалом на другие континенты. В настоящее время ареал увеличился в пределах очагов в Северной и Южной Америке, Африке и Евразии (EPPO Global Data Base, 2025). Особое внимание в статье уделяется обнаружению и распространению P. stewartii subsp. stewartii в Европе, которое варьирует от полного отсутствия (Бельгия, Нидерланды) до периодического возникновения очагов (Италия, Словения, Украина) (EPPO Global Data Base, 2025; EFSA PHL Panel, 2018). Такая неоднородность напрямую связана с риском заноса бактерии с импортным семенным материалом, что подчеркивает важность надежного фитосанитарного контроля и сертификации семян. С момента первого выделения и описания фитопатогена и до настоящего времени симптоматика заболевания на кукурузе незначительно поменялась и в основном представляет собой хлоротичные полосы с последующим некрозом и отмиранием листьев, увядание растений, пожелтение сосудистых пучков на срезах (EPPO PM 7/60, 2016; EFSA PHL Panel, 2018). Отмечается, что наибольшую опасность бактериальное увядание кукурузы представляет для всходов (M.C. Roper, 2011). При этом основные пути сохранения и распространения бактерии определяются насекомыми-переносчиками и зараженными семенами. Несмотря на низкую частоту передачи через семена, именно этот путь остается ключевым для международного распространения, что привело к введению жестких фитосанитарных ограничений более чем в 60 странах. Бактерия способна длительно сохранятся в семенах в латентной форме и поражать, помимо основного растения-хозяина — кукурузы, некоторые другие культуры. Для выявления и идентификации P. stewartiisubsp.stewartii невозможно обойтись без современных методов диагностики. Отмечается, что существующие стандартные методы — иммуноферментный анализ (ИФА) и многие протоколы полимеразной цепной реакции (ПЦР) — обладают недостаточной специфичностью (N. Pal с соавт., 2019). Основная проблема заключается в невозможности с их помощью достоверно дифференцировать патогенный для кукурузы подвид P. stewartiisubsp.stewartii от присутствующего на растениях не экономически значимого и непатогенного подвида P. stewartiisubsp. indologenes. Это приводит к ложноположительным результатам, что имеет серьезные экономические последствия для семеноводства и международной торговли. Показано, что для определения P. stewartiisubsp.stewartii существуют методы как широко распространенные и имеющие недостаточную специфичность (ИФА, классическая ПЦР), так и более точные, но дорогостоящие и трудоемкие (мультилокусное секвенирование, MLST, анализ профилей жирных кислот) (J.T. Tambong, 2015; EPPO PM 7/60, 2016). На основе изложенного в статье материала предполагается, что только использование комплекса существующих методов позволит надежно идентифицироватьвозбудителя бактериального увядания (вилта) кукурузы. Таким образом, обзор не только систематизирует фундаментальные знания о P. stewartii subsp. stewartii, но и показывает главную научно-практическую проблему: острую необходимость в разработке и валидации высо-коспецифичных, быстрых и экономически доступных методов выявления и идентификации карантинного объекта. Решение этой задачи — обязательное условие для эффективного управления фитосанитарными рисками, обеспечения биобезопасности и беспрепятственной торговли семенами кукурузы.
Бактериальное увядание кукурузы, Zeamays L., защита и карантин растений, карантинный объект, идентификация фитопатогена, методы диагностики, ИФА, MALDI-TOF MS, MLST, SNP, ПЦР, ЕАЭС, ЕОКЗР, EPPO
Короткий адрес: https://sciup.org/142247328
IDR: 142247328 | УДК: 632.913.1:579.64 | DOI: 10.15389/agrobiology.2026.1.20rus
Biological features and methods of de-tection and identifications of Pantoea stewartii subsp. stewartii (Smith) Mergaert et al., the causative agent of maize bacterial wilt (review)
This article provides a detailed review dedicated to a quarantine pest, bacterial wilt of maize caused by Pantoea stewartii subsp. stewartii (Smith) Mergaert et al. The taxonomic position, history of nomenclature changes, geographical distribution, phytosanitary status, biological characteristics, and existing diagnostic methods for this economically significant phytopathogenic bacterium affecting maize (Zea mays L.) are described. The systematic position of the bacterium and the history of its discovery illustrate the complex path of identifying P. stewartii subsp. stewartii since the end of the 19th century. The taxonomic status of the pathogen, first described by F.C. Stewart in the USA (F.C. Stewart, 1897), has changed multiple times, from Pseudomonas stewarti to Erwinia stewartii. In 1993, based on phylogenetic analysis, the bacterium was assigned to the genus Pantoea (J. Mergaert et al., 1993). A significant taxonomic event was the simultaneous description of the non-pathogenic to maize subspecies P. stewartii subsp. indologenes Mergaert et al. 1993, which subsequently became a centralissue in the identification (J. Mergaert et al., 1993) of the bacterial wilt of maize. Morphologically, the bacterium is characterized as gram-negative, facultative anaerobe, capable of altering motility depending on environmental conditions (C.M. Herrera et al., 2008). Analysis of geographical distribution indicates that the primary source of the phytopathogen was North America (E.F. Smith, 1903), from where it was introduced via seed material to other continents. Currently, its range has expanded, with foci present in North and South America, Africa, and Eurasia (EPPO Global Data Base, 2025). Special attention in the article is given to the detection and distribution of P. stewartii subsp. stewartii in Europe, which varies from complete absence (Belgium, Netherlands) to the periodic pest outbreaks (Italy, Slovenia, Ukraine) (EPPO Global Data Base, 2025; EFSA PHL Panel, 2018). This heterogeneity is directly linked to the risk of pathogen introduction with imported seed material, emphasizing the importance of reliable phytosanitary control and seed certification. Since the initial isolation and description of the phytopathogen to the present day, the symptomatology of the disease on maize has changed insignificantly, primarily manifesting as chlorotic streaks followed by necrosis and leaf dieback, plant wilting, and yellowing of vascular bundles in cross-sections (EPPO Global Data Base, 2025; EFSA PHL Panel, 2018). It is noted that bacterial wilt of maize poses the greatest danger to seedlings (M.C. Roper, 2011). The main pathways for bacteria distribution are insect vectors and infected seeds. Despite the low frequency of seed transmission, this pathway remains key for international dissemination, leading to the imposition of strict phytosanitary regulations in over 60 countries. The bacterium can persist latently in seeds for extended periods and can infect, besides its main host plant maize, several other crops. The detection and identification of P. stewartii subsp. stewartii cannot be accomplished without laboratory diagnostic methods. It is noted that existing standard methods, the enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) test and polymerase chain reaction (PCR) protocols lack sufficient specificity (N. Pal et al., 2019). The main problem lies in the inability to reliably differentiate the maize-pathogenic subspecies P. stewartii subsp. stewartii from the non-pathogenic, economically insignificant subspecies P. stewartii subsp. indologenes present on plants. This leads to false-positive results, which have serious economic consequences for seed production and international trade. It has been shown that for identification of P. stewartii subsp. stewartii, there exist methods with insufficient specificity (ELISA, conventional PCR) and more accurate but costly and labor-intensive (multilocus sequence typing (MLST), fatty acid profiling) (J.T. Tambong, 2015; EPPO PM 7/60, 2016). Based on the material presented in the article, it is assumed that only the use of a combination of existing methods will allow reliable identification of the bacterial wilt of maize. Thus, this review systematizes fundamental knowledge about P. stewartii subsp. stewartii and highlights the main fundamental and practical challenges, namely the urgent need for the development and validation of novel highly specific, rapid, and cost-effective methods for the detection and identification of this quarantine pest. Addressing this issue is a prerequisite for effective phytosanitary risk management, ensuring biosafety, and facilitating unhindered trade in maize seeds.
