НЕКОТОРЫЕ БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИЗОЛЯТОВ ТОБАМОВИРУСОВ ТОМАТА (TOMATO MOSAIC VIRUS (TоMV))

АННОТАЦИЯ

В работе выделены вирусные изоляты томата, винограда, сои, люцерны, сливы и перца, возделываемых в разных регионах Республики, зараженные разными вирусами, имели мощную мозаику, пожелтение, отставание в росте, пороки развития листьев и некроз. У индикаторного растения Nicotiana glutinosa зараженного инокулятом вируса, различных сортов томата, появились характерные для ToMV симптомы вирусного некроза.

ABSTRACT

In the work, virus isolates of tomato, grapes, soybeans, alfalfa, plums and peppers cultivated in different regions of the Republic, infected with different viruses, had a powerful mosaic, yellowing, stunting, leaf malformations and necrosis. The indicator plant Nicotiana glutinosa infected with the virus inoculum, various varieties of tomato, developed symptoms of viral necrosis characteristic of ToMV. In particular, when the indicator plant Nicotiana glutinosa is infected with the inoculum of tomato varieties Temp and Maikop, the following typical symptoms of ToMV are observed: necrosis, mosaic, yellowing, spotting.

Ключевые слова: вирусы, ToMV, индикаторные-растения, томаты, Nicotiana glutinosa, симптомы, мозаика, некроз.

Keywords: viruses, ToMV, indicator plants, tomato, Nicotiana glutinosa, symptoms, mosaic, necrosis.

Введение

Во всем мире вирусы являются одними из основных патогенов растений, резко влияющих на урожайность сельскохозяйственных культур и производительность [4]. Хотя, нет статистических данных о потерях урожая из-за вирусной атаки, но ущерб варьируется от 50 до 80 %, а иногда и до 100 % в зависимости от тяжести распространения вируса [8]. В настоящее время томаты, картофель и хлопчатник являются основными сельскохозяйственными культурами, сильно пострадавшими из-за вирусной инфекции [1].

Вирус мозаики томата (ToMV) относится к семейству Tobamoviridae и относится к роду Tobamovirus. Вирус табачной мозаики (ВТМ) является типовым представителем этого семейства. И вирус табачной мозаики, и вирус томатной мозаики имеют схожие характеристики, такие как структура, организация генома и пути передачи. ToMV вызывает желтую мозаику на листьях и плодах томатов, что приводит к резкому снижению урожайности [6]. Он имеет стержнеобразную структуру, около 300 нм в длину и радиусом 18 нм [2]. Генетический материал ToMV заключен в белковой оболочке. ToMV и TMV имеют высокий уровень гомологии в последовательности. Вирус томатной мозаики кодирует важных для вируса четыре разных белка репликации [7]. Два белка участвуют в репликации и кодируются геномной РНК, где две участвуют в вирусной упаковке и движение транслируются субгеномными РНК. Вирусные частицы очень стабильны и остаются заразными в течение многих лет после экстракции.

Известно, что кроме пасленовых растений, таких как перец и петуния, тобамовирусы томата (Tomatomosaicvirus (TоMV)) поражает широкий круг других культурных и декоративных растений. К ним относятся львиный зев, дельфиниум и бархатцы, а также в меньшей степени множество других растений. Инфекция, как правило, ограничивается растениями, выращенными на грядках и пересаженными, поскольку именно в процессе обработки вирус может попасть во внутрь. Симптомы на других растениях-хозяевах включают образование пузырей, хлороз, скручивание, деформацию, карликовость и пятнистость листьев [1]. На симптомы влияют условия окружающей среды. К ним относятся температура, продолжительность дня и интенсивность света, а также сорт, возраст растения на момент заражения и вирулентность штамма ToMV [2]. Вирус может быть занесен с инфицированными семенами. Для быстрого распространения вируса необходимо заразить лишь небольшое количество саженцев. Он также может распространяться через зараженные инструменты, одежду и руки рабочих во время повседневной деятельности [2].

В этой связи целью данной работы является изучение некоторых биологических свойств вирусных изолятов обнаруженных в индикаторов-растениях в условиях открытого грунта и лабораторных экспериментах.

Материалы и методы исследования

Материалом для исследования служили растения томата, винограда, сои, люцерны, сливы, перца с видимыми патологическими изменениями возделываемых на опытных полях Ферганской, Самаркандской и Ташкентской областях Республики. При идентификации тобамовирусов применяли метод механический перенос вирусов.

Рисунок 1. Выращивание индикаторных растений на опытном поле

Индикаторные растения для экспериментов выращивали на опытном участке Института (рис.1). В качестве индикаторных растений использовали следующие виды растений: Nicotiana glutinosa, Nicotiana tabacum, Datura stramonium, Gomphrena globosa L., Chenopodium amaranticolor, Chenopodium album, Licopersicon esculentum, Cucumis sativus и Vigna unguiculata. Для получения инокулюма использовали зараженные ткани листа, которые растирали в ступке с 0,01 М фосфатным буфером рН 7,1-7,5.

Искусственное заражение растений-индикаторов проводилось путем механического натирания листьев инокулюмом, в который предварительно суспендировали карборундом, с помощью марлевого тампона. После заражения листья сразу обмывали дистиллированной водой, затем растения ставили в темное помещение в лабораторных эксикаторах. Продолжительность тестов составляла от 2 до 18 суток.

Результаты и их обсуждение

Вирусные изоляты были отобраны из томата, винограда, сои, люцерны, сливы и перца возделываемых в различных регионах Республики инфицированных разными вирусами, демонстрирующие сильную мозаику, пожелтение, задержку роста, пороки развития листьев и некроз. Например, при заражении инфицированным виноградным листом растений Gomphrena globosa, появляются характерные для вируса некрозы; также обнаружены характерные некрозы при заражении инфицированным листом сои и сливы Nicotiana glutinosa (рис.2).

Рисунок 2. Появление характерных некрозов у инфицированных растений: характерные некрозы у Gomphrena globosa при заражении инфицированным виноградным листом (А); характерные некрозы при заражении инфицированным листом сои (Б) и сливы (В) Nicotiana glutinosa

Далее в полевых и лабораторных условиях искусственное заражение растений-индикаторов проводилось путем механического натирания листьев инокулюмом томата, винограда, сои, люцерны, сливы и перца, в который предварительно суспендировали карборунд, с помощью марлевого тампона (рис.3). Выявлено, что на 9 испытанных растений - индикаторов развились вирусные симптомы после инокуляции изолятами. Известно, что Nicotiana glutinosa является модельным организмом для изучения устойчивости табака к вирусу табачной мозаики [5]. Как видно из рисунка 4 у индикаторной растении Nicotiana glutinosa зараженных инокулюмом вируса различных сортов томата появляются характерные симптомы вирусного некроза. В таблице приведены симптомы инфицированных инокулюмом ToMV томата растений Nicotiana glutinosa.

Рисунок 3. Искусственное заражение растений-индикаторов путем механического натирания листьев инокулюмом в полевых и лабораторных условиях

Рисунок 4. Появление характерных симптомов у Nicotiana glutinosa зараженных инокулюмом вируса различных сортов томата: 1 - Ранный, 2 - Темп, 3 – Яблочный, 4 – Майкоп, 5 – Таджикский розовый

Таблица 1.

Характерные симтомы индикаторных-растений зараженных вирусным инокулюмом различных растений

Примечание: L – локальный, N – некрозы, M – мозаика, Gr – зеленый, Y – пожелтение, Sp – пятнистость.

Так, у Nicotiana glutinosa зараженных инокулюмом вируса томата сорта темп и Майкоп обнаружены следующие характерные симптомы: некрозы, мозаика, пожелтение и пятнистость (табл.1). Следовательно, вирусный инокулюм томата сорта Темп и Майкоп у зараженных листьев Nicotiana glutinosa вызывает не локальное поражение, а системную инфекцию. Следует отметить, что растения Nicotiana glutinosa, инокулированные ToMV томата сорта Темп и Майкоп, проявляли выраженный некроз листьев и быстро погибали, в течение 7-8 суток после инокуляции. Также у зараженных листьев Nicotiana glutinosa инокулюмом винограда было выявлено локальные поражения листьев без системной инфекции, с легким мозаичным видом и пожелтением.

Таким образом, в настоящем исследовании с помощью механической инокуляции мы наблюдали у индикаторных-растений характерные симптомы ToMV. Полученные результаты продемонстрировали более широкий круг симптомов характерных для ToMV в условиях Узбекистана. Следовательно, изучение ранней диагностики распространения ToMV через растения-индикаторы являются неотъемлемой задачей фитовирусологии. В будущем, более широкое изучение характерных симптомов этого вирусного заболевания позволяет предотвратить распространение вирусов.

Список литературы:

1. Ahmad, G., Malik, S. A., Mahmood, Z., Iqbal, M. Z., Ahmad, S. 2002. Effect ofcotton leaf curl virus disease severity on morphology, yield and fiber characteristics of susceptible lines/cultivars of cotton (G. hirsutum L.). Asian J.Plant Sci. 1:705-707.
2. Caspar, D. L. D. 1963. Assembly and stability of the tobacco mosaic virus particle. Adv. Prot. Chem. 18:37-121.
3. Hayashi, Takeshi; Kobayashi, Daiki; Kariu, Tohru; Tamara, Maino; Hada, Kazumasa; Kouzuma, Yoshiaki; Kimura, Makoto (2014). "Genomic Cloning of Ribonucleases in Leaves, as Induced in Response to Wounding or to TMV-Infection, and Characterization of Their Promoters". Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry. 67 (12): 2574–2583.
4. Kang, C. B., Yeam, I., John, M. M. 2005. Genetics of plant virus resistance. Annual Review ofPhytopathology. 43:581–621.
5. S. Kumar, A.C. Udaya Shankar, S.C. Nayaka, О.S. Lund and H.S. Prakash Detection of Tobacco mosaic virus and Tomato mosaic virus in pepper and tomato by multiplex RT–PCR. Letters in Applied Microbiology. 2011. 53, 359–363.
6. Matthews, R. E. F. 1991. Plant virology, 3rd ed. Academic Press Ltd., London,England.
7. Meshi, T., Watanabe, Y., Okada, Y. 1992. Molecular pathology of tobacco mosaicvirus revealed by biologically active cDNA. T. M. A. Wilson and J. W.Davies(ed.), Genetic engineering with plant viruses. CRC Press, Inc., Boca Raton, Fla.149-186.
8. Roger, H. 2009. Comparative plant virology. Second edition.