Оздоровление микрорастений трех культурных видов картофеля (Solanum tuberosum L., S. phureja Juz. & Buk. и S. stenotomum Juz. & Buk.) от вирусов методом комбинированной термо-химиотерапии
Автор: Антонова О.Ю., Апаликова О.В., Ухатова Ю.В., Крылова Е.А., Шувалов О.Ю., Шувалова А.Р., Гавриленко Т.А.
Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology
Рубрика: Картофелеводство: наука и технологии
Статья в выпуске: 1 т.52, 2017 года.
Бесплатный доступ
Коллекция картофеля, собранная во Всероссийском институте генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова (ВИР), - одна из крупнейших и старейших в мире. Коллекционные образцы, которые в процессе хранения длительно репродуцируют клубнями, могут накапливать вирусные инфекции, поэтому разработка эффективных методов оздоровления растений картофеля крайне актуальна. Взяв за основу протоколы термо- и химиотерапии, а также комплексной терапии, используемые в ведущих генбанках картофеля (Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research - IPK, Германия; International Potato Centre - CIP, Перу), мы разработали модифицированный метод комбинированной терапии, включающий три последовательных цикла выращивания in vitro растений на среде Мурасиге и Скуга (MS) с рибавирином (30 мг/л) при температуре 37 °С в течение 4 нед. В промежутках между этими циклами микрорастения в течение 2 сут выдерживались при температуре 26 °С на той же среде с рибавирином. В качестве материала исследований использовали 91 клон 85 образцов трех южно-американских культурных видов из полевой коллекции ВИР: Solanum phureja - 18 образцов, S. stenotomum - 26 образцов, S. tuberosum ( S. tuberosum ssp. andigenum и S. tuberosum ssp. tuberosum ) - 41 образец. Согласно результатам иммуноферментного анализа (ИФА) исходных растений и тестирования микрорастений, полученных после введения в культуру in vitro тех же клонов, в ОТ-ПЦР (ПЦР с обратной транскрипцией), материал был в разной степени поражен вирусами (Y-, X-, S-, M-вирус картофеля и вирус скручивания листьев картофеля - соответственно YВК, XВК, SВК, MВК и ВСЛК). При этом у 25,3 % клонов выявили простые инфекции, у остальных - смешанные (растения были заражены несколькими вирусами одновременно в различных сочетаниях). При сравнении результатов ОТ-ПЦР-анализа до и после проведения разработанной процедуры комбинированной термо-химиотерапии по каждому клону эффективность оздоровления от ВСЛК в целом по выборке (91 клон) составила 72,7 %, от YВК - 71,4 %, от MВК - 63,9 % и от SВК - 57,4 %. Всего 42 клона (46 %) оказались полностью свободными от тестируемых вирусов, у 44 % клонов произошла элиминация отдельных вирусов и 10 % клонов не удалось оздоровить. Различия в эффективности оздоровления растений от каждого из тестируемых вирусов не были значимыми (р > 0,05). Существенных различий между образцами изученных культурных видов картофеля по частоте элиминации вирусов мы также не обнаружили. Предложенная модификация отличается от протоколов IPK (Германия) одновременным воздействием повышенной температуры (37 °С) и рибавирина (вместо их последовательного применения), а от схемы, используемой в CIP (Перу), - меньшим числом этапов.
Картофель, микрорастения, вирусы, оздоровление, от-пцр, термотерапия, химиотерапия
Короткий адрес: https://sciup.org/142214018
IDR: 142214018 | DOI: 10.15389/agrobiology.2017.1.95rus
Список литературы Оздоровление микрорастений трех культурных видов картофеля (Solanum tuberosum L., S. phureja Juz. & Buk. и S. stenotomum Juz. & Buk.) от вирусов методом комбинированной термо-химиотерапии
- Полевая коллекция картофеля ВИР. Режим доступа: http://vir.nw.ru/otd_r.htm#tuber. Дата обращения 04.10.2016.
- Jeffries C.J. Potato. FAO/IPGRI technical guidelines for the safe movement of germplasm. FAO and IPGRI, Rome, 1998.
- Virus and virus-like diseases of potatoes and production of seed potatoes/G. Loenbenstein, P.H. Berger, A.A. Brunt, R.H. Lawson (eds.). Springer Netherlands, The Netherlands, 2001 ( ) DOI: 10.1007/978-94-007-0842-6
- Власов Ю.И., Ларина Э.И., Трускинов Э.В. Сельскохозяйственная фитовирусология. СПб-Пушкин, 2016.
- Анисимов Б.В., Белов Г.Л., Варицев Ю.А., Еланский С.Н., Журомский Г.К., Завриев С.К., Зейрук В.Н., Иванюк В.Г., Кузнецова М.А., Пляхневич М.П., Пшеченков К.А., Симаков Е.А., Склярова Н.П., Усков А.И., Яшина И.М. Защита картофеля от болезней, вредителей и сорняков. М., 2009.
- Morel G.T., Martin C. Guerison de dahlias atteints dune maladie a virus. Comptes Rendus de l'Académie des Sciences, Ser. III, 1952, 235: 1324-1325.
- Трускинов Э.В. Оздоровление картофеля от вирусных болезней методом культуры меристемных тканей. Сельскохозяйственная биология, 1976, 11(2): 250-255.
- 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, 49(2): 119-129 ( ) DOI: 10.1007/s11540-006-9011-4
- Bădărău C.L., Chiru N. Effect of some therapies on potato plantlets infected with potato virus X (PVX). Journal of EcoAgriTourism, 2014, 10(1/28): 11-17.
- Mahmoud S.Y.M., Hosseny M.H., Abdel-Ghaffar M.H. Evaluation of some therapies to eliminate Potato Y potivirus from potato plants. Int. J. Virol., 2009, 5(2): 64-76 ( ) DOI: 10.3923/ijv.2009.64.76
- Griffiths H.M., Slack S.A., Dodds J.H. Effect of chemical and heat therapy on virus concentration in in vitro plantlets. Can. J. Bot., 1990, 68: 1515-1521.
- Cassells A.C., Long R.D. The elimination of potato viruses X, Y, S and M in meristem and explant cultures of potato in the presence of Virazole. Potato Res., 1982, 25: 165-173.
- Faccioli G., Colalongo M.C. Eradication of Potato virus Y and Potato leafroll virus by chemotherapy of infected potato stem cuttings. Phytopathol. Mediterr., 2002, 41: 76-78.
- Трускинов Э.В., Рогозина Е.В. Оздоровление клоновой коллекции картофеля в культуре ткани. Физиология растений, 1997, 43: 432-439.
- Атабеков И.Г., Тальянский М.Э. Биотехнологические методы в безвирусном растениеводстве. В сб.: Достижения сельскохозяйственной науки. М., 1987: 121-136.
- Nascimento L.C., Pio-Ribeiro G., Willadino L., Andrade G.P. Stock indexing and potato virus Y elimination from potato plants cultivated in vitro. Scientia Agricola, 2003, 60(3): 525-530 ( ) DOI: 10.1590/S0103-90162003000300017
- Dhital S.P., Sakha B.M., Lim H.T. Utilization of shoot cuttings for elimination of PLRV and PVY by thermotherapy and chemotherapy from potato (Solanum tuberosum L.). Nepal Journal of Science and Technology, 2006, 7: 1-6.
- Techniques in plant virology. Section 4.2. Virus eradication: tissue culture of meristems, thermotherapy, and chemotherapy/L. Salazar, U. Jayasinghe (eds.). International Potato Center, Lima, Peru, 1999.
- Panta A., Tay D., Gomez R., Zea B., Rojas E., Simon R., Roca W. Status and impact of the in vitro conservation of root and tubers at the International Potato Centre (CIP). Proc. 15th Triennial Symposium of the International Society for Tropical Root Crops. Lima, Peru, 2009: 15-24.
- Operational Genebank manual of IPK. Gatersleben, 2011.
- Lizarraga R., Panta A., Jayasinghe U., Dodds J. Tissue culture for elimination of pathogens. CIP Research Guide 3. International Potato Center, Lima, Peru, 1991.
- Jianming B., Xiaoling C., Xinxiong L., Huachun G., Xia X., Zhie Z. Can cryopreservation eliminate the Potato virus X (PVX) and Potato spindle tuber viroid (PSTVd)? Bioscience Methods, 2012, 3(5): 34-40 ( ) DOI: 10.5376/bm.2012.03.0005
- Faccioli G. Control of potato viruses using meristem and stem-cutting cultures, thermotherapy and chemotherapy. In: Virus and virus-like diseases of potatoes and production of seed-potatoes/G. Loebenstein, P.H. Berger, A.A Brunt, R.H. Lawson (eds.). Springer Netherlands, 2001: 365-390 ( ) DOI: 10.1007/978-94-007-0842-6_28
- Heldak J. Detection of potato virus S by RT-PCR in potato regenerants derived from in vitro heat-treated shoot tips. Acta fytotechnica et zootechnica, 2001, 4: 275-277.
- Klein R.E., Livingston C.H. Eradication of potato viruses X and S from potato shoot-tip cultures with ribavirin. Phytopathology, 1983, 73(7): 1049-1050 ( ) DOI: 10.1094/Phyto-73-1049
- Yang L., Nie B., Liu J., Song B. A reexamination of the effectiveness of ribavirin on eradication of viruses in potato plantlets in vitro using ELISA and quantitative RT-PCR. Am. J. Potato Res., 2014, 91(3): 304-311 ( ) DOI: 10.1007/s12230-013-9350-z
- Sanchez G.E., Slack S.A., Dodds J.H. Response of selected Solanum species to virus eradication therapy. Am. Potato J., 1991, 68: 299-315 ( ) DOI: 10.1007/BF02853668
- Hawkes J.G. The potato. Evolution, biodiversity, genetic resources. Belhaven Press, London, 1990.
- Букасов С.М. Принципы систематики картофеля. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции (Л.), 1978, 62(1): 3-35.
- Дунаева С.Е., Пендинен Г.И., Антонова О.Ю., Швачко Н.А., Волкова Н.Н., Гавриленко Т.А. Сохранение вегетативно размножаемых культур в in vitro и криоколлекциях/Под ред. Т.А. Гавриленко. СПб, 2011.
- Набор «Выделение тотальной РНК на магнитных частицах, покрытых SiO2». Режим доступа: http://www.sileks.com/ru/production.php?folder=189. Дата обращения 25.09.2016.
- Набор «Синтез первой цепи кДНК (рендом)» фирмы Силекс. Режим доступа: http://www.sileks.com/ru/production.php?folder=65. Дата обращения 25.09.2016.
- Singh R.P. Development of the molecular methods for potato virus and viroid detection and prevention. Genome, 1999, 42: 592-604.
- Xu H., D’Aubin J., Nie J. Genomic variability in Potato virus M and the development of RT-PCR and RFLP procedures for the detection of this virus in seed potatoes. Virol. J., 2010, 7: 25 ( ) DOI: 10.1186/1743-422X-7-25
- Bostan H., Peker P.K. The feasibility of tetraplex RT-PCR in the determination of PVS, PLRV, PVX and PVY from dormant potato tubers. Afr. J. Biotechnol., 2009, 8(17): 4043-4047.
- Nicot N., Hausman J.-F., Hoffmann L., Evers D. Housekeeping gene selection for real-time RT-PCR normalization in potato during biotic and abiotic stress. J. Exp. Bot., 2005, 56(421): 2907-2914 ( ) DOI: 10.1093/jxb/eri285
- Nasir I.A., Tabassum B., Latif Z., Javed M.A., Haider M.S., Javed M.A., Husnain T. Strategies to control potato virus y under in vitro conditions. Pak. J. Phytopathol., 2010, 22(1): 63-70.
- Zapata C., Miller J.C., Jr., Smith R.H. An in vitro procedure to eradicate potato viruses X, Y, and S from Russet Norkotah and two of its strains. In Vitro Cellular & Developmental Biology -Plant, 1995, 31(3): 153-159 ( ) DOI: 10.1007/BF02632012
- Морозова З.Р. Применение бактериальных рибонуклеаз и эндонуклеазы семеноводстве картофеля. Биологические науки, 1992, 338(2): 128-134.
- Леонова Н.С., Салганик Н.И. Применение бактериальной эндонуклеазы для оздоровления картофеля от вирусов. Сибирский вестник сельскохозяйственной науки, 1991, 5: 25-28.
- Lopez-Delgado H., Mora-Herrera M.E., Zavaleta-Mancera H.A., Cadena-Hinojosa M., Scott I.M. Salicylic acid enhances heat tolerance and potato virus X (PVX) elimination during thermotherapy of potato microplants. Am. J. Potato Res., 2004, 81(3): 171-176 ( ) DOI: 10.1007/BF02871746
- Paet C.N., Zamora A.B. Efficacy of thermotherapy and group culture of isolated potato meristems for the elimination of single and mixed infections of Potato Virus Y, Potato Virus S and Potato Leaf Roll Virus. Philipp. J. Crop. Sci., 1990, 15(2): 113-118.