Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Латентные вирусы яблони в Нечерноземной зоне России и совершенствование мер борьбы с ними

ВАК РФ 06.01.11, Защита растений

Текст научной работыДиссертация по сельскому хозяйству, кандидата сельскохозяйственных наук, Редин, Дмитрий Вячеславович, Москва

/ /V г

9

/ )

Уи~0/ то ч

Всероссийский селекционно-технологический институт садоводства и питомниководства

На правах рукописи

Редин Дмитрий Вячеславович

ЛАТЕНТНЫЕ ВИРУСЫ ЯБЛОНИ В НЕЧЕРНОЗЕМНОЙ ЗОНЕ РОССИИ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕР

БОРЬБЫ С НИМИ

Специальность - 06. 01. 11- защита растений.

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

Научные руководители:

доктор с.-х. наук, академик РАСХН Кашин В. И.

кандидат с.-х. наук Приходько Ю.Н.

МОСКВА - 1999

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ......................................................................................4

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ......................................................6

НАУЧНАЯ НОВИЗНА И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ...............7

ГЛАВА 1. Обзор литературы................................................................8

1.1. Видовой состав и распространенность латентных вирусов яблони .........8

1.2. Вредоносность вирусов яблони.................................................... 13

1.2.1. Влияние вирусов на рост и урожайность..................................13

1.2.2 Влияние вирусов на приживаемость глазков и индукция

явления несовместимости..................................................... 18

1.2.3. Влияние вирусов на метаболизм яблони.................................20

1.3. Диагностика вирусов яблони.......................................................21

1.3.1. Диагностика вирусов яблони с использованием иммуно-

ферментного анализа (ИФА)..................................................22

1.4. Способы оздоровления растений яблони от вирусов..........................26

1.4.1. Метод суховоздушной термотерапии.................................... 27

1.4.2. Метод культуры апикальных меристем и микропрививки

in vitro..................................................................................................30

1.4.3. Метод хемотерапии............................................................32

ГЛАВА 2. Материалы и методы исследований.....................................................35

2.1. База исследований...................................................................35

2.2. Материалы и объекты исследований.............................................35

2.3. Методика проведения маршрутных обследований...........................36

2.4. Методика тестирования образцов на наличие вирусов...........................38

2.5. Методика проведения экспериментов...............................................39

2.6. Статистический анализ результатов исседований .............................44

ГЛАВА 3. Результаты исследований.....................................................................46

3.1. Зараженность латентными вирусами насаждений яблони и груши

в нечерноземной зоне России................................................................46

3.2. Анализ распространенности латентных вирусов в насаждениях яблони нечерноземной зоны России..............................................55

3.3. Уточнение методов диагностики латентных вирусов яблони.............. ....70

3.3.1. Подбор оптимальной модификации DAS-ELISA для диагностики ACLSV и ASGV на яблоне...........................................70

3.3.2. Подбор наиболее эффективных экстрагирующих буферов

для выявления ACLSV и ASGV на яблоне методом ИФА............70

3.3.3. Изучение локализации латентных вирусов в растениях яблони ....72

3.3.4. Изучение динамики концентрации латентных вирусов на яблоне в течение вегетационного сезона и определение оптимальных сроков проведения ИФА для их диагностики .........82

3.3.5. Влияние климатических факторов на динамику концентрации латентных вирусов яблони................................................... .98

3.4. Совершенствование способов оздоровления яблони

от вирусных болезней.............................................................................. 104

3.5. Ожидаемый экономический эффект от применения технологии получения безвирусных клонов яблони, предполагающей использование термотерапии in vivo с последующей культурой верхушек побегов in vitro............. .........................................................114

3.6. Обсуждение результатов..........................................................116

ВЫВОДЫ......................................................................................122

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРАКТИЧЕСКОМУ ИСПОЛЬЗОВАНИЮ.............124

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..................................................................125

ПРИЛОЖЕНИЯ...............................................................................139

ВВЕДЕНИЕ

Яблоня является ведущей плодовой культурой, занимающей наибольшие площади как во всей России, так и в Нечерноземье в частности. Популярность этой культуры обуславливается высокими питательными и лечебно-профилактическими свойствами плодов, большой потенциальной продуктивностью и малой требовательностью к условиям выращивания. Яблоня отличается высокой урожайностью, плоды ее транспортабельны и более пригодны к длительному хранению в свежем виде, чем плоды других плодовых культур.

Наряду с дальнейшим расширением площадей под плодовыми и ягодными культурами, основным направлением в развитии плодоводства в настоящее время является максимальная интенсификация этой отрасли сельского хозяйства с учетом основополагающих принципов адаптивного садоводства (В.И. Кашин, 1995). Важная роль в обеспечении ежегодных высоких урожаев плодовых культур принадлежит защите растений от вредителей и болезней, включая вирусные.

Возделывание плодовых культур издавна связано с проблемой вирусных заболеваний. Яблоня, как и все другие плодовые культуры, поражается различными возбудителями вирусных болезней. Больные деревья не только резко снижают количество урожая и ухудшают качество плодов, но и сильнее страдают от неблагоприятных условий внешней среды, легче поражаются возбудителями грибных и бактериальных заболеваний (Т.Д. Вердеревская, В.Г.Маринеску, 1985).

Интенсивное развитие садоводства в послевоенные годы, широкое внедрение вегетативно размножаемых подвоев, почти полностью зараженных латентными вирусами, отсутствие внешнего проявления заболеваний на

большинстве сортов и подвоев яблони привели к широкому распространению вирусов яблони во всех странах мира, возделывающих эту культуру.

В условиях нечерноземной полосы России последние детальные исследования по некоторым вирозам яблони были проведены в середине 70-х годов (А.П.Мишина, 1973, Ю.И.Помазков, 1975). Этими авторами была констатирована широкая встречаемость вируса хлоротической пятнистости листьев яблони и выявлены отдельные деревья, зараженные возбудителями отмирания Spy-227 и шелушения коры Malus platycarpa и имеющие симптомы зеленой морщинистости плодов. Были отработаны также некоторые вопросы диагностики этих вирусов на растениях-индикаторах и методом электронной микроскопии.

Однако отсутствие серологических методов экспресс-диагностики не позволило провести массовые вирусологические анализы и оценить степень зараженности вирусами насаждений. Во многом по той же причине в зоне не был достоверно выявлен вредоносный вирус бороздчатости древесины яблони (ASGV) и другие штаммы вируса ямчатости древесины (за исключением вируса отмирания Spy-227). За последние 20 лет произошло также существенное изменение сортового состава насаждений яблони, преимущественно за счет интродуцированных сортов, и широкое внедрение клоновых подвоев, что не могло не отразится на экономическом значении вирусных болезней.

Диагностика вирусов на яблоне еще сравнительно недавно осуществлялась исключительно с использованием метода растений-индикаторов. Разработка метода иммуноферментного анализа (ИФА) существенно расширила возможности выявления сокопереносимых вирусов этой культуры. Однако эти патогены медленно и неравномерно распространяются в зараженных растениях яблони, а динамика их концентрации зависит от погодных условий, устойчивости сортов, штаммов самих вирусов и целого ряда других факторов. Поэтому методика отбора образцов для ИФА нуждается в детальной отработке применительно к каждой

системе регион - хозяин - вирус - антисыворотка. Такие исследования для условий нечерноземной зоны России ранее не проводились.

Мировая практика показала, что снижение вредоносности вирусных заболеваний плодовых культур возможно только на основе широкого внедрения в производство безвирусного посадочного материала, получаемого в специализированных научных центрах, с последующей его сертификацией на всех этапах размножения. В России получение безвирусных клонов яблони по-прежнему осуществляется лишь с использованием энерго- и трудоемкого метода суховоздушной термотерапии, в то время как хорошо зарекомендовавшие себя на косточковых и ягодных растениях методы культуры апикальных меристем и хемотерапии in vitro практически не испытывались.

В связи с вышеизложенным, целью наших исследований являлось изучение вирусных болезней яблони в нечерноземной зоне России и совершенствование приемов получения безвирусных клонов этой культуры. В конкретные задачи исследований входило следующее:

1. Изучить видовой состав и распространенность сокопереносимых вирусов яблони в нечерноземной зоне России и прилегающих регионах;

2. Отработать методику ИФА для экспресс - диагностики вирусов яблони;

3. Усовершенствовать технологию оздоровления яблони от вирусов на основе оптимизации методов суховоздушной термотерапии, культуры апикальных меристем и хемотерапии in vitro.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА И ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ

Впервые для нечерноземной зоны Российской Федерации проведен широкомасштабный серомониторинг латентных вирусов хлоротической пятнистости листьев яблони (ACLSV), бороздчатости древесины яблони (ASGV) и ямчатости древесины яблони (ASPV), позволивший проанализировать распространенность этих вирусов в различных типах насаждений яблони и груши и оценить зараженность основных сортов.

Впервые в России проведено тестирование насаждений яблони на наличие неповирусов, которое позволило выявить растения с устойчивой сероположительной реакцией на наличие вирусов кольцевой пятнистости малины, латентной кольцевой пятнистости земляники и черной кольчатости томата.

Впервые в России изучена локализация латентных вирусов в различных органах растений яблони и динамика их концентрации на протяжении вегетационного сезона, на основании чего разработана методика отбора образцов для диагностики этих вирусов методом ИФА.

Установлена технология оздоровления яблони от комплекса латентных вирусов, предусматривающая сочетание суховоздушной термотерапии in vivo в течение 60 дней с культурой меристематических верхушек in vitro.

Впервые установлена возможность ингибирования ACLSV, ASGV и ASPV в эксплантах и пролиферирующих культурах яблони с помощью антивирусных препаратов ДГТ, гипорамина и 2-тиоурацила, вводимых в состав питательных сред. Впервые показана возможность получения безвирусных регенерантов яблони путем предпосадочного инкубирования инициальных эксплантов в растворах ингибиторов вирусов.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Видовой состав и распространенность латентных вирусов яблоки.

Многие болезни растений, признаваемые теперь вирусными, несомненно, существовали уже давно, но до 20-го столетия лишь немногие из них привлекли к себе внимание.

У яблони термин "латентные вирусы" относится к заболеваниям, которые не вызывают внешних симптомов, но оказывают влияние на рост и продуктивность сортов и подвоев.

Впервые латентные вирусы яблони были описаны в США в 1950 году (цитировано по Т.Ф.Бивол, 1973), когда была выявлена несовместимость некоторых сортов с подвоем Spy-227. Затем было описано еще одно заболевание яблони - ямчатость ствола Virginia crab, вирусная природа которого была доказана путем передачи прививкой (H.W.Guengerich, D.E.Millikan, 1956).

В СНГ латентные вирусы яблони были впервые идентифицированы и описаны в Молдове, кроме вируса хлоротической пятнистости листьев - ACLSV (Т.Д.Вердеревская, Т.Ф.Бивол, 1970). Систематическое изучение их было начато в 1967 году, когда был заложен опыт по проверке районированных сортов и подвоев яблони из Молдовы и Крыма на наличие этих патогенов.

Вирус хлоротической пятнистости листьев яблони (ACLSV) впервые был описан на индикаторе R-12740/7A (G.Mink, J.A.Shay, 1959), и в этом же году этот вирус был обнаружен на индикаторе Malus platycarpa (L.Luckwill, A.Campbell, 1959).

В бывшем СССР ACLSV впервые был описан Мерцаловой в 1967 году (Т.Д.Вердеревская, 1973).

Хотя изучение вирусов яблони было начато давно, вопрос о видовом составе и взаимосвязях некоторых из возбудителей еще до конца не выяснен до сих пор. Так, в отношении латентных вирусов известно, что хлоротическая пятнистость листьев на индикаторе R-12740/7А и ленточный узор на Malus platycarpa вызывается одним и тем же вирусом (R.Cropley, 1968), который также идентичен вирусу кольцевой мозаики груши (R.Cropley, L.D.Wolfswinkel, 1962). К такому же мнению пришли и ряд других авторов (R.M.Gilmer, K.O.Brase, 1961; A.Posnette, 1963). В США, в результате проверки ряда образцов яблони на индикаторах R-12740/7A, Spy-227, V.crab, M.platycarpa было установлено, что вирусы stem pitting, Spy decline, ACLSV и line pattern являются самостоятельными (G.Mink, J.Shay, 1962).

Исследование родственных взаимосвязей трех заболеваний яблони (ямчатости древесины, отмирание Spy-227 и зеленая морщинистость плодов) с двумя болезнями груши (пожелтение жилок и каменистость плодов) провели Х.Кеглер и Т.Вердеревская (1975). Они показали, что вышеназванные заболевания вызываются штаммами одного и того же возбудителя. К такому же мнению склоняются и другие авторы (H.Guengerich, D.Millikan, 1959, R.Gilmer, G.Mink, 1971).

Большая работа по дифференциации латентных вирусов была проведена в Венгрии. Было проверено 884 сорта и подвоя яблони на индикаторах R-12740/7A, M.platycarpa, Spy-227 и др. В результате было показано, что хлоротическая пятнистость листьев и линейный узор яблони вызываются разными вирусами (M.Nemeth, 1966). Однако в настоящее время окончательно установлена идентичность вирусов хлоротической пятнистости листьев яблони (ACLSV) и линейного узора (R.Gilmer, G.Mink, et al., 1971).

Изучая вирус ямчатости древесины яблони, Д.Трифонов (1970) нашел, что карликовость M.platycarpa вызывается не самостоятельным вирусом, а является лишь штаммом ASPV.

Таким образом, в настоящее время в качестве латентных вирусов яблони известны следующие: вирус хлоротической пятнистости листьев яблони (ACLSV), вирус бороздчатости древесины яблони (ASGV), вирус ямчатости древесины яблони и отмирания Spy-227 (ASPV) (Т.Ф.Бивол, 1973; Т.Д.Вердеревская, 1981).

Исследователями разных стран установлено, что латентные вирусы -самые распространенные вирусы яблони. Обычно они встречаются в комплексах, наиболее часто включающих ACLSV и ASPV. Латентные вирусы распространяются человеком в процессе вегетативного размножения яблони, чему способствует отсутствие видимых симптомов при заражении большинства сортов и подвоев. Активных естественных переносчиков этих вирусов до сих пор не обнаружено, но факты увеличения количества зараженных деревьев в существующих насаждениях неоднократно отмечались (Т.Д.Вердеревская, В.Г.Маринеску, 1985).

В Англии в результате проверки 79 сортов и подвоев на индикаторе M.platycarpa было установлено, что 48 из них (60%) заражены латентными вирусами (L.Luckwill, A.Campbell, 1959). В последующих более детальных обследованиях было установлено, что все промышленные сорта яблони в Англии заражены ACLSV. Решающем фактором, обусловившим столь широкую распространенность этого вируса, стало использование зараженных клоновых подвоев М2, М7 и М9 (A.Campbell, 1961; A.Posnette, R.Cropley, 1961, 1964).

Высокий процент распространения латентных вирусов был установлен в США (J.Dimalla, 1962). Из 250 деревьев 82 сортов, проверенных на индикаторе Нога crab, 216 показали присутствие латентных вирусов.

В Канаде при индексировании деревьев на Spy-227, M.platycarpa и некоторых сортах кребовых яблонь было установлено, что 80% из них заражены ASPV и около 60% - другими латентными вирусами (M.Welsh, G.May, 1967).

В Болгарии было проверено 18 типов вегетативно размножаемых подвоев серии ЕМ и был установлен высокий процент заражения отдельными вирусами или комплексами вирусов (Д.Трифонов, 1966).

В ФРГ было проверено 265 маточных деревьев 8 клоновых подвоев и 159 деревьев 18 сортов на индикаторах Нога crab, Spy-227 и Virginia crab. Из 265 растений 182 оказались зараженными комплексом вирусов, 17 растений дали сомнительную реакцию, 66 оказались безвирусными. Подвои М-7 и А-2 были заражены на 100% (G.Hamdorf, 1968).

В Югославии ACLSV был выявлен на 19 сортах яблони из 20 протестированных; уровень зараженности сортов колебался от 35 до 93% (M.Babovic, G.Delibasic, 1986).

В СНГ латентные вирусы выявлены на яблоне и груше в Эстонии, Литве, Азербайджане, России, на Украине, в Латвии, Белоруссии, Молдове, Казахстане (Ж.Тулеуов и др., 1984).

В Молдове в результате проверки на древесных индикаторах было установлено, что на сортах и подвоях яблони распространены следующие вирусы: ACLSV, ASGV, ASPV и отмирание Spy-227. В среднем сорта яблони из Молдовы были заражены на 92.3%, из Крыма - на 77.7%, подвои - на 81.1%, в том числе М4 и М9 - на 100% (Т.Ф.Бивол, 1973).

Т.Д.Вердеревская (1973) сообщает, что наиболее распространенным в Молдове из латентных вирусов оказался ACLSV (78%), вторым по встречаемости был вирус отмирания Spy-227 (71%), третьим - ASPV (68%) и четвертым - ASGV (18%).

Ж.Тулеуов с соавторами (1984) на древесных индикаторах исследовали 691 образец, в том числе подвои, сорта, селекционные образцы и дикие виды яблони из различных эколого-географических зон СНГ. Их результаты показали, что изученные зоны плодоводства мало отличаются друг от друга по составу выявленных латентных вирусов. Сорта и подвои, как правило, были заражены комплексом вирусов. Из