Влияние вируса скручивания листьев винограда на эндогенную ан-тиоксидантную систему растений Vitis vinifera L., выращенных в полевых условиях
Автор: Султанова Н.
Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology
Рубрика: Фитопатология
Статья в выпуске: 1 т.61, 2026 года.
Бесплатный доступ
Вирусные инфекции оказывают выраженное негативное влияние на рост, развитие и продуктивность сельскохозяйственных культур, вызывая значительные потери урожая во всем мире. Одним из ключевых механизмов повреждающего действия вирусов служит индукция окислительного стресса, сопровождающегося избыточным накоплением активных форм кислорода (АФК) в растительных клетках. Для поддержания клеточного гомеостаза растения используют сложную антиоксидантную систему, включающую как ферментативные компоненты (каталаза, аскорбатпероксидаза и др.), так и неферментативные низкомолекулярные метаболиты — аскорбат, глутатион и токоферолы, формирующие взаимосвязанную аскорбат—глутатион—токофе-рольную систему защиты. Вирус скручивания листьев винограда GLRaV-3 относится к роду Ampelovirus (семейство Closteroviridae), это один из наиболее распространенных и экономически значимых патогенов виноградной лозы. Инфекция сопровождается характерными симптомами, включая покраснение или пожелтение листьев, их скручивание и снижение накопления сахара в ягодах, что в конечном итоге отражается на качестве и объеме урожая. В настоящей работе впервые установлено, что инфицирование вирусом GLRaV-3 приводит к скоординированной перестройке аскорбат—глутатион—токоферольной системы растений винограда, сопровождающейся достоверными изменениями содержания аскорбата, глутатиона и токоферолов и усилением активности ключевых антиоксидантных ферментов (каталазы и аскорбатпероксидазы). Показано, что повышение содержания компонентов триады аскорбат—глутатион—токоферол тесно коррелирует с интенсивностью вирусной нагрузки и степенью липидной пероксидации (содержание малонового диальдегида, МДА), что свидетельствует об их участии в регуляции клеточного редокс-гомеостаза при вирусном стрессе. Скоординированное функционирование этой триады сопровождается усилением антиоксидантной защиты и, по-видимому, может быть связано с метаболической перестройкой клеток, включая процессы, ассоциированные с биосинтезом вторичных метаболитов. Целью исследования было комплексное изучение антиоксидантного потенциала триады аскорбат—глутатион—токоферол для оценки ее роли в формировании устойчивости растений винограда к вирусу скручивания листьев серотипа 3 (GLRaV-3). В 2022-2023 годах были проведены обследования для выявления симптомов болезни скручивания листьев винограда (grapevine leafroll disease, GLD) в основных регионах Азербайджана (Шамахы, Исмаиллы и Сальян), где выращивается виноград. Образцы собирали с растений белого винограда сорта Баянширэ и красных сортов Мэдрэса и Кара Шаны. Контролем служили здоровые и полностью свободные от вирусов листья растений. Образцы были проанализированы на наличие вируса скручивания листьев винограда серотипа 3 (GLRaV-3) с использованием трех диагностических методов: быстрого одноэтапного иммунохроматографического анализа AgriStrip, иммуноферментного анализа DAS-ELISA (двойной сэндвич-метод) и метода обратной транскрипции с последующей полимеразной цепной реакцией (ОТ-ПЦР). Содержание токоферолов в образцах определяли спектрофотометрически с помощью реакции Эммери‑Энгеля, содержание восстановленного глутатиона — в реакции с 5,5´-дитиoбис-2-нитробензойной кислотой. Интенсивность процессов перекисного окисления липидов в растениях оценивали с пересчетом на содержание МДА в здоровых и инфицированных образцах листьев. Количество МДА определяли спектрофотометрическим методом, основанным на реакции с тиобарбитуровой кислотой. Также оценивали концентрацию аскорбиновой кислоты (АК). Активность фермента аскорбатпероксидазы АПО определяли посредством регистрации снижения оптической плотности за счет окисления аскорбиновой кислоты при l = 290 нм. Активность фермента каталазы (КАТ) определяли при l = 240 нм, измерения проводили на основе скорости разложения H2O2 за 1 мин. По результатам исследований вирусоподобные симптомы были выявлены на красных и белых сортах, а ОТ-ПЦР подтвердила наличие инфекции в 21 из 52 образцов (40,3 %). Наибольшая распространенность заболевания отмечена в регионе Сальян (32 %), меньшая — в Исмаиллы (28 %) и Шамахы (16 %), что свидетельствует о региональных особенностях циркуляции вируса. Биохимический анализ показал прямую зависимость между вирусной нагрузкой и выраженностью окислительного стресса у сорта Кара Шаны. Содержание МДА достоверно (p < 0,05) увеличивалось во всех инфицированных вариантах (6,5-7,9 мкмоль•г-1 сырой массы) по сравнению с контролем (2,27 мкмоль•г-1 сырой массы), что указывает на повреждение мембран. Одновременно наблюдалась активация антиоксидантной системы: активность аскорбатпероксидазы и каталазы возрастала соответственно в 1,5-2,2 и 1,6-2,0 раза (p < 0,05). Содержание восстановленного глутатиона увеличивалось в 1,6-2,4 раза, аскорбиновой кислоты и токоферолов — также возрастало, достигая максимальных значений при средней и высокой вирусной нагрузке.
Виноградная лоза, вирусы, метаболиты, антиоксидантные ферменты
Короткий адрес: https://sciup.org/142247339
IDR: 142247339 | УДК: 634.8:632.3:578 | DOI: 10.15389/agrobiology.2026.1.189rus
Influence of grapevine leafroll-associated virus 3 on the endogenous an-tioxidant system of field-grown Vitis vinifera L. plants
Viral infections exert a pronounced negative impact on the growth, development, and productivity of crops, causing significant yield losses worldwide. One of the key mechanisms underlying the damaging effects of viruses is the induction of oxidative stress, accompanied by excessive accumulation of reactive oxygen species (ROS) in plant cells. To maintain cellular homeostasis, plants utilize a complex antioxidant system that includes both enzymatic components (catalase, ascorbate peroxidase, etc.) and non-enzymatic low-molecular-weight metabolites ascorbate, glutathione, and tocopherols, forming an interconnected ascorbate—glutathione—tocopherol defense system. Grapevine leafroll-associated virus 3 (GLRaV-3) belongs to the genus Ampelovirus (family Closteroviridae) and is one of the most widespread and economically significant pathogens of grapevine. The infection is accompanied by characteristic symptoms, including reddening or yellowing of leaves, leaf rolling, and reduced sugar accumulation in berries, which ultimately affects both the quality and quantity of yield. In the present study, it was established for the first time that GLRaV-3 infection leads to a coordinated restructuring of the ascorbate—glutathione—tocopherol system in grapevine plants, accompanied by significant changes in the content of ascorbate, glutathione, and tocopherols, as well as enhanced activity of key antioxidant enzymes (catalase and ascorbate peroxidase). It was demonstrated that the increase in the components of the ascorbate—glutathione—tocopherol triad closely correlates with viral load intensity and the degree of lipid peroxidation (malondialdehyde, MDA content), indicating their involvement in the regulation of cellular redox homeostasis under viral stress. The coordinated functioning of this triad is accompanied by enhanced antioxidant protection and appears to be associated with metabolic reprogramming of cells, including processes related to secondary metabolite biosynthesis. The aim of the study was a comprehensive evaluation of the antioxidant potential of the ascorbate–glutathione–tocopherol triad to assess its role in the formation of grapevine resistance to GLRaV-3. During 2022-2023, surveys were conducted to identify symptoms of grapevine leafroll disease in the main grape-growing regions of Azerbaijan (Shamakhi, Ismayilli, and Salyan). Samples were collected from white grape cultivar Bayan Shire and red cultivars Madrasa and Kara Shany. Healthy, virus-free leaves served as controls. Samples were analyzed for the presence of GLRaV-3 using three diagnostic methods, the AgriStrip rapid immunochromatographic assay, double-antibody sandwich ELISA (DAS-ELISA), and reverse transcription followed by polymerase chain reaction (RT-PCR). Tocopherol content in the samples was determined spectrophotometrically based on the Emmerie-Engel reaction. Reduced glutathione content was measured using the reaction with 5,5′-dithiobis-2-nitrobenzoic acid at λ = 412 nm. The intensity of lipid peroxidation processes was assessed by calculating malondialdehyde (MDA) content in healthy and infected leaf samples. MDA content was determined spectrophotometrically using the thiobarbituric acid reaction. The concentration of ascorbic acid (AA) was also evaluated. Ascorbate peroxidase (APX) activity was determined by recording the decrease in optical density due to ascorbic acid oxidation at λ = 290 nm. Catalase (CAT) activity was determined at λ = 240 nm based on the rate of H₂O₂ decomposition over 1 minute. According to the results, virus-like symptoms were detected in both red and white cultivars, and RT-PCR confirmed infection in 21 out of 52 samples (40.3 %). The highest disease prevalence was observed in the Salyan region (32 %), followed by Ismayilli (28 %) and Shamakhi (16 %), indicating regional features of viral circulation. Biochemical analysis of the Kara Shany cultivar demonstrated a direct relationship between viral load and the severity of oxidative stress. MDA content increased significantly (p < 0.05) in all infected variants (6.5-7.9 µmolłg-1 fresh weight) compared to the control (2.27 µmolłg⁻1 fresh weight), indicating membrane damage. Simultaneously, activation of the antioxidant system was observed: ascorbate peroxidase and catalase activities increased 1.5-2.2 and 1.6-2.0 times, respectively (p < 0.05). Reduced glutathione content increased 1.6-2.4 times while ascorbic acid and tocopherol contents also increased, reaching maximum values under moderate and high viral load. The obtained data indicate that GLRaV-3 induces pronounced oxidative stress accompanied by activation of both enzymatic and non-enzymatic components of antioxidant defense. The increase in MDA levels alongside the enhanced antioxidant response suggests partial compensation of cellular damage and reflects specific features of the host–pathogen interaction.
