Позначка: пепіно

Томат (Lycopersicon esculentum) – овочева культура, що вирощується по всьому світу. Однак, культура чутлива до ряду патогенів, включаючи бактерії, гриби та віруси. У тому числі потексивіруси. Одним із видів потексвірусів, що створює проблеми при вирощуванні томатів, є вірус мозаїки пепіно (PepMV). Цей вірус є одним із найбільш руйнівних захворювань рослин, що знищують посіви томатів повсюдно. Він поширився до багатьох країн світу, включаючи Францію, Італію, Великобританію, Польщу, Бельгію, США, Канаду, Китай, та ін.

Геном PepMV складається з одноланцюгової молекули РНК. PepMV має високу контагіозність і здатний передаватися механічно (під час догляду; різними видами комах, у тому числі і запилювачами; від рослини до рослини при їх дотику). У ході досліджень було виявлено можливість передачі захворювання через насіння. У цій статті наведено огляд симптомів PepMV, способів передачі, різних штамів PepMV, його геномної структури та стратегій, що використовуються для боротьби з ним. Знання про нещодавній прогрес у вивченні PepMV допоможе розробити нові стратегії боротьби з ним у сільському господарстві.

Географічне поширення віруса мозаїки пепіно

PepMV був спочатку ідентифікований в Перу в 1974 році як агент, який викликав раніше описане захворювання, що вражає динну грушу або пепіно (Solanum muricatum). Вірус було вперше виділено з томату у Нідерландах у 1999 році. З того часу вірус швидко поширився по всьому світу, де вирощують томати, і з’явилися офіційні повідомлення про захворюваність на PepMV з Іспанії, Франції, Італії, Великобританії, Польщі, Бельгії, США та Канади.

У 2001 році PepMV було додано до списку карантинних патогенів Європейської та середземноморської організації захисту рослин (ЄСОЗР) (EPPO). А з 7 липня 2021 року вірус мозаїки пепіно було додано до переліку карантинних для Євразійського економічного союзу (ЄАЕС) об’єктів.

Основні штами PepMV

Оскільки PepMV був виявлений у кількох місцях, країнах та видах, повідомлялося про низку різних штамів. З 2005 року були ідентифіковані нові генотипи, що мають до 80 % ідентичності нуклеотидної послідовності з європейським штамом томатів, що походять з томатів у США (US1 та US2) та з насіння томатів із Чилі (CH1 та CH2). Порівняння нуклеотидних послідовностей дозволяє припустити, що US2 є рекомбінінацією US1 та CH2. В даний час відомо п’ять основних штамів PepMV:

• перуанський (PE) штам, спочатку виявлений на пепіно (S. muricatum) і дикорослому пасльоні (Solanum spp.);
• штам EU-томату (EU-tom);
• штам US1/CH1;
• штам Chile-2 (CH2);
• штам PES штаму PepMV нещодавно виділений та описаний у популяціях диких томатів у Перу.

Після початкового домінування генотипу ЕС у виробництві томатів у Європі у кількох європейських країнах було зареєстровано популяційне зрушення у бік генотипу CH2.

У США та Канаді генотип ЕС залишається домінуючим. Змішані інфекції кількох генотипів поширені і, як передбачається, роблять внесок у популяційну динаміку PepMV. Генотип CH2 досить сильно відрізняється, оскільки він відображає лише 78-80 % гомології послідовності з групами генотипів EU та LP. Генотип US1 має 78 % гомології послідовності з генотипами CH2 та 82 % з генотипами EU/LP. М’які, помірні та агресивні ізоляти мають більше 99 % ідентичності послідовностей для генотипів EU та CH2, що вказує на те, що незначні відмінності на рівні вірусного геному можуть пояснити значні відмінності у симптоматиці.

Діапазон господарів віруса пепіно

Визначення діапазону господарів PepMV було важливою частиною роботи, виконаної кількома дослідницькими групами. PepMV викликає різні симптоми у томатів. Було виявлено, що PepMV заражає кілька інших пасльонових культур та тестових рослин, таких як Дурман звичайний (Datura stramonium), Фізаліс флоридський (Physalis floridana), Баклажан (Solanum melongena) та Картопля (Solanum tuberosum). Відомо, що PepMV інфікує відносно широке коло рослин-господарів, що становлять різні сімейства, включаючи як культурних, так і диких господарів. Більшість видів господарів відносяться до сімейства пасльонових, але деякі пасльонові не схильні до системної інфекції.

Основні симтоми віруса пепіно

Тяжкість заражених рослин варіюється від незначної до тяжкої залежно від штаму PepMV, віку рослини, сорту томатів, регіону вирощування та кліматичних умов. Вплив факторів як біотичної, так і абіотичної природи, які можуть спричинити стрес у рослини під час вирощування, сприяють прояву симптомів вірусу. В осінні та зимові місяці, коли рівні освітленості та температури нижчі, так само відбувається стрибок прояву симптомів захворювання. Загальні симптоми у томатів включають мозаїку та пожовтіння листя, пригнічення росту верхівки рослини, некроз та зміну кольору плодів («мармуровість»), нерівномірне дозрівання.

Способи передачі пепіно

Основним способом передачі та природного поширення PepMV у польових умовах є механічна передача. Згідно з літературними даними, він передається набагато легше і швидше, ніж X-вірус картоплі (PVX) та вірус мозаїки томатів (ToMV). Вірус у великих кількостях розмножується у клітинах рослин-господарів і може передаватися від зараженої рослини до здорової, при контакті між ними, після чого хвороба прогресує по рядах у теплиці.

Проте результати тепличних експериментів показують, що швидкість передачі вірусу через тертя об заражений одяг менш значуща, ніж під час проведення догляду, переважно під час обрізки та збору врожаю. Комахи-переносники: попелиця (Myzus persicae) та білокрилка (Trialeurodes vaporariorum) є основними переносниками томатних вірусів, у тому числі і PepMV.

Експериментальні дослідження переносу віруса Пепіно

Експериментально було виявлено, що кілька видів джмелів (B. terrestris, B. canariensis та B. impatiens), яких використовували як запилювачів, є переносниками вірусу серед рослин томатів як в іспанських, так і в канадських теплицях. Насіння є джерелом первинного зараження та збереження багатьох вірусів. Передача через насіння – ідеальна відправна точка поширення хвороби на полі, оскільки зараження відбувається на ранніх стадіях розвитку сходів.

Передача вірусу між насінням може відбуватися з низькою швидкістю (менше 1 %), якщо насіння не очищене належним чином перед посівом. PepMV зберігається у зовнішній оболонці насіння, не проникаючи у зародок чи ендосперм. Було висловлено припущення, що ізоляти типу ЕС можуть мати перевагу над типом CH2 при передачі через насіння, що може пояснити більш раннє поширення перших ізолятів у європейських країнах. У разі томатів, щеплені саджанці на стійких підщепах становлять високий ризик передачі вірусних захворювань, таких як PepMV. Хоча вірус легко виявляється в корінні рослин, він не виявлений ні у воді, ні в поживних розчинах гідропонних систем. Але в свою чергу було виявлено, що PepMV може передаватися рослинам томату, зрошуваним дренажем від рослин, інфікованих PepMV, у присутності гриба Olpidium virulentus з ефективністю 8 %. Висока густина зооспор цього гриба в дренажній воді може збільшити передачу PepMV при поливі або рециркуляції забрудненого живильного розчину в закритій гідропонній системі.

Методи визначення віруса пепіно

Діагностика та виявлення вірусу як у рослині, так і в насінні засновані на серологічних та молекулярних аналізах безпосередньо з рослинного екстракту зразка томату або після процесу екстракції вірусної РНК з того ж екстракту.

Серологічне виявлення

PepMV ідентифікують методом ІФА, експрес метод ІФА зазвичай використовується в лабораторіях через його простоту, швидкість та здатність аналізувати велику кількість зразків, як у разі сертифікації насіння. Також доступним є інший серологічний метод аналізу зразків – імунопринтинг ELISA. Він включає друк зразка на нітроцелюлозній мембрані з подальшим серологічним аналізом на специфічні комерційні антитіла до вірусу. Цей метод має переваги, що полягають у тому, що немає необхідності готувати екстракти, оскільки свіжий матеріал іммобілізується безпосередньо на нітроцелюлозних мембранах; він дозволяє одночасно аналізувати велику кількість зразків.

Молекулярне виявлення

Існують різні молекулярні процедури, що використовуються для ідентифікації PepMV у зразках рослин та досліджень молекулярної мінливості. Загальні праймери та зонди були описані для стандартної ОТ-ПЛР та ОТ-ПЛР в реальному часі.

Методи контролю віруса мозаїки пепіно

Профілактичні методи

Заходи, вжиті для запобігання занесення та переміщення вірусу, полягають в основному у використанні здорового насіння томатів для посіву, оскільки вірус є карантинним і, отже, насіння має бути перевірене та сертифіковане. Зважаючи на те, що дезінфекція насіння з використанням обробок, заснованих на сухому нагріванні при 72 °C протягом 48-72 годин або дезінфекції 0,5-1,0 % гіпохлоритом натрію або 10 % тринатрійфосфатом, знищить вірус, не впливаючи на проростання насіння, можна застосовувати цей метод для знезараження насіння перед сівбою. Використання стійких або толерантних до вірусу сортів також є профілактичним заходом, який успішно застосовується для інших вірусних захворювань, однак у разі PepMV стійкі сорти поки що відсутні.

Профілактичні дії

Щоб уникнути занесення та/або поширення вірусу, вживаються деякі профілактичні дії, такі як:

• Миття рук робочого персоналу розчином гарячої мильної води та дезінфекція взуття перед входом до теплиці. Використання одноразових засобів захисту голови, тіла, рук та ніг;
• Усунення потенційних природних резервуарів вірусу всередині теплиці: вирізка та знищення уражених рослин, видалення плодів, що впали на землю, боротьба з бур’яном;
• Контроль присутності Olpidium virulentus у субстратах та гідропонних розчинах шляхом обробки дезінфікуючими засобами, обробки ультрафіолетовим світлом або при температурі вище 70 °C для знищення спор грибка;
• Стерилізація ґрунту, уникнення контакту з інфікованим субстратом та знищення інфікованих матів при використанні штучного субстрату;
• У теплицях, де виявлені хворі рослини, після проведення ліквідаційних обробок і не менше ніж за 3 тижні до посадки всі тепличні конструкції, інструменти та коридори слід промити водою, а потім обробити дезінфікуючими розчинами, такими як гідроксид натрію (0,125 %), 0,01 % гіпохлориту натрію, 10 % тринатрійфосфату чи органічних кислот (1 %).

Висновок

Світова торгівля сільськогосподарською продукцією веде до поширення багатьох вірусів, включаючи вірус мозаїки пепіно. В даний час PepMV поширюється по всьому світу і його осередок різноманітності знаходиться в районі Середземноморського басейну, включаючи Італію, Францію, Іспанію та Марокко, де відбувається поширення нових вірусів, що створює серйозну загрозу для виробництва томатів.

Наступному пандемічному поширенню PepMV, ймовірно, сприяла стабільність вірусу і, отже, його стійкість у зараженому рослинному матеріалі, його передача через насіння та глобальна торгівля насінням та плодами томатів. Як тільки добре адаптовані штами PepMV томатів потрапляють у новий регіон, успішним епідемічним інфекціям знову сприяє стабільність вірусу та здатність передачі через насіння, а також ефективна контактна передача та непомітні симптоми, що перешкоджають швидкій ідентифікації вірусу.

Генетична різноманітність PepMV, ймовірно, сприяла його появі, сприяючи переходу від адаптованих господарів до неадаптованих і згодом спричинила еволюції штамів, адаптованих до томатів. Взаємодії між штамами PepMV надають додатковий рівень складності, а також значно впливають на еволюційну динаміку PepMV. Існує думка, що зараження та повторне виникнення вірусних захворювань відбувається з більшою частотою, порівняно з попередніми десятиліттями. Випадок із PepMV – нещодавній приклад, але є багато інших. У контексті глобальної торгівлі та зміни клімату існує гостра необхідність у створенні глобальних систем здоров’я рослин для спостереження, діагностики, комплексних досліджень, комунікації та передачі технологій для вирішення цих проблем.

У статті використано матеріали зарубіжних наукових джерел.