Вирусы злаковых культур и их переносчики на юге российского Дальнего Востока (обзор)

Вирусы злаковых культур и их переносчики на юге российского Дальнего Востока (обзор)

Автор: Какарека Н.Н., Волков Ю.Г., Сапоцкий М.В., Толкач В.Ф., Щелканов М.Ю.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Обзоры, проблемы

Статья в выпуске: 3 т.55, 2020 года.

Бесплатный доступ

В обзоре представлены данные по современному таксономическому статусу и экологии 10 вирусов, поражающих злаковые ( Poaceae ) на территории южной части российского Дальнего Востока. Barley stripe mosaic virus (BSMV, вирус штриховатой мозаики ячменя) ( Virgaviridae , Hordeivirus ) наиболее распространен и поражает около трети посевов (за исключением овса, который заражен BSMV незначительно). Хлоротичная полосатость кукурузы, которая встречается в Приморье, тоже этиологически связана с BSMV. В отличие от европейской части России, на юге российского Дальнего Востока Brome mosaic virus (BMV, вирус мозаики костреца безостого) ( Bromoviridae , Bromovirus ) представлен среди культурных злаков незначительно, поскольку здесь отсутствуют его массовые переносчики из многолетних растений-резерваторов. На юге российского Дальнего Востока Poa semilatent virus (PSLV, полулатентный вирус мятлика) ( Virgaviridae , Hordeivirus ) был изолирован из пшеницы ( Triticum spp.), болотного ( Poa palustris ) и лугового ( P. pratensis ) мятлика. Переносчики для этого вируса до сих пор не установлены. Эпицентр штаммового разнообразия Northern cereal mosaic virus (NCMV, вирус северной мозаики злаков) ( Mononegavirales : Rhabdoviridae , Cytorhabdovirus ) на юге российского Дальнего Востока находится в Амурской области, в Приморском и Хабаровском краях этот вирус встречается гораздо реже. Латентно инфицированные многолетние дикие злаки служат природным резервуаром NCMV, который эффективно распространяется темной цикадкой ( Laodelphax striatella ). В организме цикадок NCMV способен реплицироваться, он также сохраняется в личинках при перезимовке. Russian oat mosaic virus (ROMV, вирус русской мозаики овса) ( Bunyavirales : Phenuiviridae , Tenuivirus ) поражает широкий круг злаковых растений и известен под несколькими синонимичными названиями. Нельзя исключать, что по крайней мере некоторые варианты этого вируса представляют собой смесь с фитоплазмами. В Приморском крае этот вирус в большинстве случаев встречается совместно с NCMV и тоже переносится темной цикадкой. Основные переносчики Rice stripe virus (RSV, вирус штриховатости риса) ( Phenuiviridae , Tenuivirus ) на юге российского Дальнего Востока - темная и бурая рисовая ( Nilaparvata lugens ) цикадки, а также рисовая пьявица ( Oulema oryzae ). Рисовая пьявица является механическим переносчиком Rice spotted mosaic virus (RSMV, вирус крапчатой мозаики риса). Дальневосточные виды тлей ( Hemiptera : Aphidoidea ) переносят Maize dwarf mosaic virus (MDMV, вирус карликовой мозаики кукурузы) ( Potyviridae , Potyvirus ) и Barley yellow dwarf virus (BYDV, вирус желтой карликовости ячменя) ( Luteoviridae , Luteovirus ). На рисовых полях Приморья выявлено 44 вида тлей, среди которых доминируют сорговая ( Rho-palosiphum maidis ), черемуховая ( Rh. padi ), большая злаковая ( Sitobion avenae ) и обыкновенная злаковая ( Schizaphis graminum ) тли. В дальневосточных агроценозах обнаружены крупные очаги заболеваний, вызываемых Wheat streak mosaic virus (WSMV, вирус полосатой мозаики пшеницы) ( Potyviridae , Tritimovirus ), который может передаваться галловыми четырехногими клещами ( Trom-bidiformes : Eriophyoidea ). Паутинные клещи ( Trombidiformes : Tetranychidae ) предположительно выступают переносчиками BYDV, NCMV, MDMV и WSMV. Основу представленного обзора составляют данные многолетнего (с 1962 года) регулярного мониторинга вирусов злаковых культур, осуществляемого лабораторией вирусологии ФНЦ биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии ДВО РАН (г. Владивосток). Вирусные штаммы, изолированные в результате этого мониторинга, хранятся в Российской коллекции вирусов Восточной Азии (ФНЦ биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии ДВО РАН).

Еще

Фитовирус, злаки, таксономия, переносчик, тли, цикадовые, галловые клещи

Короткий адрес: https://sciup.org/142226307

IDR: 142226307   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2020.3.439rus

Список литературы Вирусы злаковых культур и их переносчики на юге российского Дальнего Востока (обзор)

  • Timofeeva Y.O., Kosheleva Y., Semal V., Burdukovskii M. Origin, baseline contents, and vertical distribution of selected trace lithofile elements in soils from nature reserves, Russian Far East. Journal of Soils and Sediments, 2018, 18(3): 968-982 ( ). DOI: 10.1007/s11368-017-1847-5
  • Kim A., Min K. The state Bohai and its provincial government system (698 A.D.-926 A.D.). Nuova Rivista Storica, 2015, 99(2): 421-434.
  • China under Jurchen rule: Essays on Chin intellectual and cultural history /H.C. Tillman, S.H. West (eds.). NY, 1995.
  • Shelokhaev V.V. The Stolypin variant of Russian modernization. Russian Social Science Review, 2016, 57(5): 350-377 ( ). DOI: 10.1080/10611428.2016.1229962
  • Руководство по вирусологии. Вирусы и вирусные инфекции человека и животных /Под ред. Д.К. Львова. М., 2013.
  • Plant viruses in Asia /D. Murayama, H.O. Agrawal, T. Inoue, I. Kimura, E. Shikata, K. Tomaru, T. Tsuchizaki, Triharso (eds.). Bulaksumur, Gadjah Mada University Press, 2000.
  • Щелканов М.Ю., Волков Ю.Г., Какарека Н.Н., Козловская З.Н., Сапоцкий М.В., Толкач В.Ф., Плешакова Т.И., Гапека А.В., Галкина И.В. Организация Российской государственной коллекции вирусов Восточной Азии на базе ДВО РАН. Мат. Межд. науч. чтений "Приморские Зори 2017". Владивосток, 2017: 466-470.
  • Волков Ю.Г., Какарека Н.Н., Щелканов М.Ю. Вирусные болезни растений Дальневосточного региона и создание Государственной коллекции вирусов и штаммов Восточной Азии на базе ФНЦ Биоразнообразия ДВО РАН. Мат. Межд. науч. конф. "Экологическая безопасность защиты растений". Минск, 2017: 79-84.
  • Kakareka N.N., Volkov Yu.G., Tolkach V.F., Shchelkanov M.Yu. Russian collection of viruses from East Asia as an element of biological safety ensuring. Proc. 1st Int. Conf. "North-East Asia Biodiversity". Vladivostok, 2018: 114.
  • Лебедева Е.Г., Дьяконов К.П., Немилостива Н.И. Насекомые - переносчики вирусов растений на Дальнем Востоке. Владивосток, 1982.
  • Мамаев П.Ю. Распространение и особенности циркуляции вируса мозаики злаков. В сб.: Фитовирусы Дальнего Востока /Под ред. Р.В. Гнутовой. Владивосток, 1993: 39-57.
  • Sapotski M.V., Kakareka N.N. Cereal mosaic virus at the Far East (Russia). In: Viruses and virus diseases of Poaceae (Gramineae) /H. Lapierre, P. Signoret (eds.). Paris, 2004: 480-483.
  • D'yakonov K.P., Sapotskii M.V. About phytovirological state of cereal crops at Primorsky province. Russian Agricultural Sciences, 2004, 30(1): 92-96.
  • Volkov Y.G., Kakareka N.N., Kozlovskaya Z.N., Klykov A.G. Evaluation of plant virus infection of cereal crops and prediction of spread of disease in Primorskii krai. Russian Agricultural Sciences, 2011, 37, 392-394 ( ).
  • DOI: 10.3103/S1068367411050259
  • Klykov A.G., Volkov Y.G., Gapeka A.V. Agrobiological features and technologies cultivation of spring barley in Primorsky Krai. In: Barley: Physical properties, genetic factors and environmental impacts on growth /K. Hasunuma (ed.). New York, 2014: 21-36.
  • Zarzyńska-Nowak A., Jeżewska M., Hasiów-Jaroszewska B., Zielińska L. A comparison of ultrastructural changes of barley cells infected with mild and aggressive isolates of Barley stripe mosaic virus. J. Plant Dis. Prot., 2015, 122: 153-160 ( ).
  • DOI: 10.1007/BF03356545
  • Zarzyńska-Nowak A., Hasiów-Jaroszewska B., Jeżewska M. Molecular analysis of barley stripe mosaic virus isolates differing in their biological properties and the development of reverse transcription loop-mediated isothermal amplification assays for their detection. Archives of Virology, 2018, 163(5): 1163-1170 ( ).
  • DOI: 10.1007/s00705-018-3725-x
  • Gapeka A.V., Volkov Yu.G., Kakareka N.N., Pleshakova T.I., Kozlovskaya Z.N., Klykov A.G., Murugova G.A., Bogdan P.M., Konovalova I.V. Efficiency of phytovirological monitoring of cereal crop breeding in Primorsky krai. Russian Agricultural Sciences, 2016, 42: 431-434 ( ).
  • DOI: 10.3103/S1068367416060069
  • Какарека Н.Н., Волков Ю.Г., Козловская З.Н., Плешакова Т.И., Гапека А.В. Вирусные болезни кукурузы в Приморском крае. Защита и карантин растений, 2017, 1: 24-26.
  • Gapeka A.V., Zelikova A.A., Zhmurkina S.K., Ledneva V.A., Volkov Yu.G., Kakareka N.N., Shchelkanov M.Yu. Barley stripe mosaic virus (Virgaviridae, Hordeivirus) as etiological agent of maize chlorotic stripe disease. Russian Agricultural Sciences, 2018, 44(2): 142-145 ( ).
  • DOI: 10.3103/S1068367418020052
  • Smith O., Clapham A., Rose P., Liu Y., Wang J., Allaby R.G. A complete ancient RNA genome: identification, reconstruction and evolutionary history of archaeological Barley Stripe Mosaic Virus. Scientific Reports, 2014, 4: 4003 ( ).
  • DOI: 10.1038/srep04003
  • Вавилов Н.И. Ботанико-географические основы селекции. Теоретические основы селекции. Т. 1. М.-Л., 1935: 17-73.
  • Yuan C., Li C., Yan L., Jackson A.O., Liu Z., Han C., Yu J., Li D. A high throughput barley stripe mosaic virus vector for virus induced gene silencing in Monocots and Dicots. PLoS ONE, 2011, 6(10): e26468 ( ).
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0026468
  • Lee W.S., Hammond-Kosack K.E., Kanyuka K. Barley stripe mosaic virus-mediated tools for investigating gene function in cereal plants and their pathogens: virus-induced gene silencing, host-mediated gene silencing, and virus-mediated overexpression of heterologous protein. Plant Physiology, 2012, 160(2): 582-590 ( ).
  • DOI: 10.1104/pp.112.203489
  • Sun X., Zhang C. A conserved C-terminal motif is essential for self-interaction of Barley stripe mosaic virus China strain TGB3 protein. Biochemical and Biophysical Research Communication, 2012, 426(1): 153-157 ( ).
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2012.08.056
  • Tao Y., Man J., Wu Y. Development of a multiplex polymerase chain reaction for simultaneous detection of wheat viruses and a phytoplasma in China. Archives of Virology, 2012, 157(7): 1261-1267 ( ).
  • DOI: 10.1007/s00705-012-1294-y
  • Aigul T., Zibagul I., Saira S. The Great silk road as a cultural phenomenon. International Journal of Economic Perspectives, 2016, 10(4): 41-46.
  • Crawford G.W., Lee G.A. Agricultural origins in the Korean peninsula. Antiquity, 2003, 77(295): 87-95 ( ).
  • DOI: 10.1017/S0003598X00061378
  • Hatada T., Smith Jr W.W., Hazard B.H. A history of Korea. Santa Barbara, 1969.
  • Власов Ю.И., Теплоухова Т.Н. Вирус мозаики костреца (ВМК) и пути его распространения в природе. В сб.: Тезисы докладов совещания "Проблемы вирусных болезней зерновых культур и пути их решения". Тверь, 1993: 7-8.
  • Панарин И.В. Защита злаковых культур от вирусных болезней. М., 1985.
  • Волков Ю.Г., Какарека Н.Н. Бромовирусы и их штаммы, выявленные в природных очагах на Дальнем Востоке России. Вестник ДВО РАН, 2017, 2: 43-50.
  • Slykhuis J.T. Poa semilatent virus from native grasses. Phytopathology, 1972, 62(5): 508-513 ( ).
  • DOI: 10.1094/Phyto-62-508
  • Goodin M.M., Min B.E. Virus host protein interaction of plant adapted rhabdoviruses. In: Rhabdoviruses: molecular taxonomy, evolution, genomics, ecology, host-vector interaction, cytopathology and control /R.G. Dietzgen, I.V. Kuzmin (eds.). London, 2012: 133-146.
  • Redinbaugh M.G., Whitfield A.E., Ammar E.D. Insect vector interaction and transmission of cereal infecting rhabdoviruses. In: Rhabdoviruses: molecular taxonomy, evolution, genomics, ecology, host-vector interaction, cytopathology and control /R.G. Dietzgen, I.V. Kuzmin (eds.). London, 2012: 133-146.
  • Остапенко К.А. Экология и география цикадовых (Homoptera, Cicadina) юга Приморского края. Канд. дис. Владивосток, 2010.
  • Plant viruses online. Descriptions and lists from the VIDE database /A.A. Brunt, K. Crabtree, M.J. Dallwitz, A. Gibbs, L. Watson, E. Zurcher (eds.). Cambridge, 1996.
  • Федотина В.Л. Закукливание злаков - смешанная инфекция. Доклады Академии наук СССР, 1974, 218(5): 1211-1213.
  • Sapotski M.V., Kakareka N.N. Oat Russian mosaic. In: Viruses and virus diseases of Poaceae (Gramineae) /H. Lapierre, P. Signoret (eds.). Paris, 2004: 498-500.
  • Сапоцкий М.В. Электрофоретическое исследование белков растений, инфицированных вирусами мозаики и закукливания злаков. В сб.: Фитовирусы Дальнего Востока /Под ред. Р.В. Гнутовой. Владивосток, 1993: 81-89.
  • Сапоцкий М.В., Артюкова Е.В. Физико-химические исследования фитопатогенных вирусов на Дальнем Востоке России. В сб.: Становление и развитие фитовирусологии на Дальнем Востоке России /Под ред. К.П. Дьяконова, Ю.Г. Волкова, В.Д. Костина, В.И. Малиновского. Владивосток, 2002: 37-58.
  • Hogenhout S.A., Ammar E.D., Whitfield A.E., Redinbaugh M.G. Insect vector interactions with persistently transmitted viruses. Annual Review of Phytopathology, 2008, 46: 327-359 ( ).
  • DOI: 10.1146/annurev.phyto.022508.092135
  • Raga I.N., Ito K., Matsui M., Okada M. Effect of temperature on adult longevity, fertility, and rate transovarial passage of rice stripe virus in the small brown planthopper Laodelphax striatellus Fallen (Homoptera: Delphacidae). Applied Entomology and Zoology, 1988, 23(1): 67-75.
  • Определитель насекомых Дальнего Востока СССР. Т. 2. Равнокрылые и полужесткокрылые /Отв. ред. А.С. Лелей. Л., 1988.
  • Moran N.A. The evolution of aphid life cycles. Annual Review of Ecology and Systematics, 1992, 37: 321-348 ( ).
  • DOI: 10.1146/annurev.en.37.010192.001541
  • Kieckhefer R.W., Thysell J.R. Host preferences and reproduction of four cereal aphids on 20 triticale cultivars. Crop Science, 1981, 21(2): 322-324 ( ).
  • DOI: 10.2135/cropsci1981.0011183X002100020029x
  • Kieckhefer R.W. Cereal aphid (Homoptera: Aphididae) preferences for and reproduction on some warm-season grasses. Environmental Entomology, 1984, 13(3): 888-891 ( ).
  • DOI: 10.1093/ee/13.3.888
  • Пересыпкин В.Ф. Сельскохозяйственная фитопатология. М., 1989.
  • Какарека Н.Н., Волков Ю.Г., Гапека А.В. Желтая карликовость ячменя и её переносчики в Приморском крае. Защита и карантин растений, 2015, 8: 49-50.
  • Можаева К.А., Кастальева Т.Б. Вирус желтой карликовости ячменя и его штаммы в России. Агроэкологический журнал, 2002, 1: 28-33.
  • Можаева К.А., Кастальева Т.Б., Гирсова Н.В. Вирус желтой карликовости ячменя и другие вирусы зерновых культур на территории Российской Федерации. М., 2007.
  • Rosenkranz E., Scott G.E. Effect of plant age at time of inoculation with maize dwarf mosaic virus on disease development and yield in corn. Phytopathology, 1978, 68(12): 1688-1692.
  • Gray S., Gildow F.E. Luteovirus-aphid interactions. Annual Review of Phytopathology, 2003, 41: 539-566 ( ).
  • DOI: 10.1146/annurev.phyto.41.012203.105815
  • Wang X., Chang S., Jin Z., Li L., Zhou G. Nucleotide sequences of the coat protein and readthrough protein genes of the Chinese GAV isolate of barley yellow dwarf virus. Acta Virologica, 2001, 45(4): 249-252.
  • Jin Z., Wang X., Chang S., Zhou G. The complete nucleotide sequence and its organization of the genome of Barley yellow dwarf virus-GAV. Science in China Series C Life Sciences, 2004, 47(2): 175-182 ( ).
  • DOI: 10.1360/03yc0076
  • Дьяконов К.П. Роль массовых вредителей-насекомых в инвазии ряда фитопатогенных вирусов. Чтения памяти Алексея Ивановича Куренцова, 2000, 10: 5-16.
  • Дьяконов К.П. Трофические связи тлей (Homoptera, Aphidinea) как пример оптимального использования насекомыми кормовых ресурсов. Чтения памяти Алексея Ивановича Куренцова, 2003, 13: 53-60.
  • Костин В.Д. Вирозы дикорастущих растений Дальнего Востока России. Владивосток, 2005.
  • Arita H., Yamamoto M., Ohkuro T., Tomosyou T. The cost of restoring abandoned paddy fields invaded by grass in a wet soil environment. Transactions of the Japanese Society of Irrigation, Drainage and Reclamation Engineering, 2007, 248: 55-60.
  • Uehara-Ichiki T., Shiba T., Matsukura K., Ueno T., Hirae M., Sasaya T. Detection and diagnosis of rice-infecting viruses. Frontiers of Microbiology, 2013, 4: 289 ( ).
  • DOI: 10.3389/fmicb.2013.00289
  • Abo M.E., Ali Fadhila H. Epidemiology and management of rice viruses and virus diseases. Proc. of a Conference Organized by IITA. Ibadan, 2001: 112-127.
  • Chen H., Wie T., Saotome A., Sakaguchi K., Shikamoto Y., Mizuno H., Akita F., Shimizu T., Uehara-Ichiki T., Omura T. Aggregation ability of virus-specific antibodies is correlated with their capacity to neutralize Rice dwarf virus. Japan Agricultural Research Quarterly, 2012, 46(1): 65-71 ( ).
  • DOI: 10.6090/jarq.46.65
  • Omura T., Morinaka T., Inoue H., Saito Y. Purification and some properties of Rice gall dwarf virus, a new phytoreovirus. Phytopathology, 1982, 72: 1246-1249 ( ).
  • DOI: 10.1094/Phyto-72-1246
  • Xie L.H., Lin Q.Y., Zhou Q.L. On the bunchy stunt disease of rice. II. The distribution, loss, hosts and overwintering of rice bunchy stunt. Acta Phytopathologica Sinica, 1982, 12: 16-20 (in Chinese).
  • Hibino H., Kimura I. Detection of Rice ragged stunt virus in insect vectors by enzyme-linked immunosorbent assay. Phytopathology, 1982, 72: 656-659 ( ).
  • DOI: 10.1094/phyto-72-656
  • Zhang P., Mar T.T., Liu W., Li L., Wang X. Simultaneous detection and differentiation of Rice black streaked dwarf virus (RBSDV) and Southern rice black streaked dwarf virus (SRBSDV) by duplex real time RT-PCR. Virology Journal, 2013, 10: 24 ( ).
  • DOI: 10.1186/1743-422X-10-24
  • Hibino H., Usugi T., Oraura T., Tsuchizaki T., Shohara K., Iwasaki M. Rice grassy stunt virus: a planthopper-borne circular filament. Phytopathology, 1985, 75: 894-899 ( ).
  • DOI: 10.1094/Phyto-75-894
  • Hiraguri A., Hibino H., Hayashi T., Shimizu T., Uehara-Ichiki T., Omura T., Sasaya T. Complete sequence analysis of rice transitory yellowing virus and its comparison to rice yellow stunt virus. Archives of Virology, 2010, 155: 243-245 ( ).
  • DOI: 10.1007/s00705-009-0557-8
  • Sharma S., Dasgupta I. Development of SYBR Green I based real-time PCR assays for quantitative detection of Rice tungro bacilliform virus and Rice tungro spherical virus. Journal of Virological Methods, 2012, 181(1): 86-92 ( ).
  • DOI: 10.1016/j.jviromet.2012.01.018
  • Четвериков Ф.Е. Основные направления эволюции четырехногих клещей (Eriophyoidea). Труды Зоологического института РАН, 2016, 320(S4): 349-376.
  • Ranabhat N.B., Seipel T., Lehnhoff E.A., Miller Z.J., Owen K.E., Menalled F.D., Burrows M.E. Temperature and alternative hosts influence Aceria tosichella infestation and wheat streak mosaic virus infection. Plant Diseases, 2018, 102(3): 546-551 ( ).
  • DOI: 10.1094/PDIS-06-17-0782-RE
  • Navia D., de Mendonça R.S., Skoracka A., Szydło W., Knihinicki D., Hein G.L., da Silva Pereira P.R., Truol G., Lau D. Wheat curl mite, Aceria tosichella, and transmitted viruses: an expanding pest complex affecting cereal crops. Experimental and Applied Acarology, 2013, 59(1-2): 95-143 ( ).
  • DOI: 10.1007/s10493-012-9633-y
  • Развязкина Г.М. Вирусные заболевания злаков. Новосибирск, 1975.
  • Митрофанов В.И., Стрункова З.И., Лившиц И.З. Определитель тетраниховых клещей фауны СССР и сопредельных стран (Tetranychidae, Bryobiidae) /Под ред. В.Г. Бабаевой. Душанбе, 1987.
  • Robertson N.L., Carroll T.W. Virus-like particles and a spider mite intimately associated with a new disease of barley. Science, 1988, 240(4856): 1188-1190 ( ).
  • DOI: 10.1126/science.240.4856.1188
  • Smidansky E.D., Carroll T.W. Factors influencing the outcome of barley yellow streak mosaic virus-brown wheat mite-barley interactions. Plant Diseases, 1996, 80: 186-193 ( ).
  • DOI: 10.1094/PD-80-0186
Еще
Статья обзорная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp