vir-nwТруды по прикладной ботанике, генетике и селекцииProceedings on applied botany, genetics and breeding2227-88342619-0982N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources10.30901/2227-8834-2023-2-226-234vir-nw-1594Research ArticleИММУНИТЕТ КУЛЬТУРНЫХ РАСТЕНИЙ И ИХ ДИКИХ РОДИЧЕЙIMMUNITY OF CULTIVATED PLANTS AND THEIR WILD RELATIVESРаспространение мозаичных вирусов картофеля на видах секции Petota Dumort. рода Solanum L. в коллекции ВИРDistribution of potato mosaic viruses on plants of the Petota Dumort. section of Solanum L. in the VIR collectionhttps://orcid.org/0000-0002-2743-068XРогозинаЕ. В.RogozinaE. V.

Елена Вячеславовна Рогозина, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник, ВИР

190031 Россия, Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44

Elena V. Rogozina, Dr. Sci. (Biology), Leading Researcher, VIR

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190031, Russia

rogozinaelena@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-1791-3063ГуринаА. А.GurinaA. A.

Алена Алексеевна Гурина, аспирант, ведущий специалист, ВИР; ВНИИСБ

190031 Россия, Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44;

127550 Россия, Москва, ул. Тимирязевская, 42

Alyona A. Gurina, Postgraduate Student, Leading Specialist, VIR; ARRIAB

42, 44 Bolshaya Morskaya Street, St. Petersburg 190031, Russia;

42 Timiryazevskaya Street, Moscow 127550, Russia

a.gurina@vir.nw.ruФедеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. ВавиловаРоссияN.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic ResourcesRussian FederationФедеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова; Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной биотехнологииРоссияN.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources; All-Russia Research Institute of Agricultural BiotechnologyRussian Federation2023260720231842226234Copyright © Рогозина Е.В., Гурина А.А., 20232023Рогозина Е.В., Гурина А.А.Rogozina E.V., Gurina A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://elpub.vir.nw.ru/jour/article/view/1594   Актуальность

   Актуальность. Картофель при вегетативном размножении поражается вирусами, и на территории России повсеместно распространены возбудители мозаичных болезней: Y-вирус картофеля (YBK), S-вирус картофеля (SBK) и M-вирус картофеля (MBK). В коллекции ВИР представлено разнообразие всех групп генофонда картофеля, и диагностика мозаичных вирусов у коллекционных образцов в полевом генном банке ВИР является крайне актуальной задачей.  Цель работы – оценить распространение XBK, YBK, SBK и MBK в коллекции ВИР, выделить перспективные образцы в качестве исходного материала для селекции картофеля на устойчивость к мозаичным вирусам.

   Материал и методы

   Материал и методы. Оценены 315 образцов, представляющих все группы генофонда: сорта, межвидовые гибриды, образцы диких и культурных видов картофеля. Диагностика методом иммуноферментного анализа (ИФА) проведена на растениях, не имеющих признаков поражения вирусами. Использована отечественная тест-система НПО «БиоТехнологии» и зарубежная Bioreba AG (Швейцария). Статистическую обработку данных выполняли в программе Statistica StatSoft 13.

   Результаты

   Результаты. Мозаичные вирусы распространены с разной частотой, в полевой коллекции картофеля доминирует MBK, детектированный у 64 % образцов, YBК обнаружен у 41 %, XBК – у 24 % и SBK – у 18 % образцов. Подтверждена связь между происхождением образцов и их пораженностью вирусами. Образцы, не пораженные мозаичными вирусами, – сорта ‘Гранд’, ‘Краса Мещеры’, ‘Янтарь’ и ‘Нур-Алем’, гибриды 99-1-3, 952-35 и 914-5-2018, образцы диких видов из Северной Америки и образец культурного вида Solanum goniocalyx Juz. et Buk. (к-9922).

   Background

   Background. Potato due to its vegetative propagation is affected by viruses, among which potato viruses Y (PVY), S (PVS) and M (PVM) are spread across all Russia’s territory. The VIR collection presents the diversity of the potato gene pool, including potato cultivars and related tuber-forming species. Diagnostics of viral infections in plants saved for several years by obtaining tuber reproductions is an important part of the work on the conservation and sustainable utilization of the potato gene pool.  The purpose of the work was to evaluate the distribution of PVX, PVY, PVS and PVM on plants of potato cultivars and related Solanum spp. in the VIR field collection.

   Material and methods

   Material and methods. Evaluation covered 315 accessions representing all groups of the potato gene pool. Diagnosis by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) was carried out on plants that did not display symptoms of a virus infection. The Russian test system of RPA “BioTechnologies” and foreign one of Bioreba AG (Switzerland) were used. Statistical data processing was performed by the Statistica StatSoft 13 program.

   Results

   Results. Mosaic viruses are distributed with different frequencies on potato plants in the field collection: PVM dominates, detected in 64% of potato accessions; PVY is found in 41 %, PVX on 24 %, and PVS in 18 % of accessions. The connection between the botanical and taxonomic origin of potato accessions and their infection with viruses has been confirmed. Among wild species, more than half of accessions, while among cultivated species, only 5% are affected by XBK. PVM, on the contrary, was detected in a significant part (77–91%) of cultivated potato accessions. and much less frequently (16%) in accessions of wild species. Cvs, ‘Grand’, ‘Krasa Meshchery’, ‘Yantar’ and ‘Nur-Alem’, hybrids 99-1-3, 952-35 and 914-5-2018, accessions of wild species from North America, and cultivated species Solanum goniocalyx Juz. et Buk. (k-9922) are not affected by viruses.

сортгибриддикие видыкультурные видыY-вирус картофеляS-вирус картофеляX-вирус картофеляM-вирус картофеляиммуноферментный анализcultivarhybridwild and cultivated speciespotato virus Ypotato virus Spotato virus Xpotato virus Menzymelinked immunosorbent assayИсследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда, проект № 21-76-10050. Авторы благодарят рецензентов за их вклад в экспертную оценку этой работыThis work was supported by the Russian Science Foundation, Grant No. 21-76-10050. The authors thank the reviewers for their contribution to the peer review of this workReferencesБавыко Н.Ф. Каталог мировой коллекции ВИР. Выпуск 519. Примитивные культурные виды картофеля Южной Америки. Ленинград: ВИР; 1989.Bavyko N.F. Catalogue of the VIR global collection. Issue 519. Primitive cultivated potato species from South America (Primitivnye kulturnyye vidy kartofelya Yuzhnoy Ameriki). Leningrad: VIR; 1989. [in Russian]Бавыко Н.Ф. Толерантность и устойчивость к отдельным вирусам примитивных культурных видов картофеля. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 1987;115:49-53.Bavyko N.F. Tolerance and resistance in primitive cultivated potato species to single viruses. Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 1987;115:49-53. [in Russian]Бирюкова В.А., Шмыгля И.В., Абросимова С.Б., Запекина Т.И., Мелёшин А.А., Митюшкин А.В. и др. Поиск источников генов устойчивости к патогенам среди образцов селекционно-генетических коллекций ВНИИКХ с использованием молекулярных маркеров. Защита картофеля. 2015;(1):3-7.Biryukova V.A., Shmyglya I.V., Abrosimova S.B., Zapekina T.I., Meleshin A.A., Mityushkin A.V. et al. The search for sources of resistance genes to pathogens among the samples of plant breeding and genetics collections of All-Russian A.G. Lorh Research Institute of Potato Farming using molecular markers. Zashchita kartofelya = Potato Protection. 2015;(1):3-7. [in Russian]Фоминых Т.С., Медведева К.Д. Вирусные болезни картофеля на Северо-Западе России. Вестник защиты растений. 2018;4(98):40-44.Fominykh T.S., Medvedeva K.D. Virus diseases of potatoes in the North-West of Russia. Plant Protection News. 2018;4(98):40-44. [in Russian]Fuentes S., Jones R.A.C., Matsuoka H., Ohshima K., Kreuze J., Gibbs A.J. Potato virus Y.; the Andean connection. Virus Evolution. 2019;5(2):vez037. DOI: 10.1093/ve/vez037Fuentes S., Jones R.A.C., Matsuoka H., Ohshima K., Kreuze J., Gibbs A. J. Potato virus Y.; the Andean connection. Virus Evolution. 2019;5(2):vez037. DOI: 10.1093/ve/vez037Hawkes J.G. The potato: evolution, biodiversity and genetic resources. London: Belhaven Press; 1990.Hawkes J.G. The potato: evolution, biodiversity and genetic resources. London: Belhaven Press; 1990.Киру С.Д., Сдвижкова В.П. Каталог мировой коллекции ВИР. Выпуск 707. Картофель. Культурный вид Solanum andigenum Juz. et Buk. Образцы с ценными селекционными признаками. Санкт-Петербург: ВИР; 1999.Kiru S.D., Sdvizhkova V.P. Catalogue of the VIR global collection. Issue 707. Potato. Cultivated species Solanum andigenum Juz. et Buk. Accessions with valuable breeding traits (Kartofel. Kulturnyy vid Solanum andigenum Juz. et Buk. Obraztsy s tsennymi selektsionnymi priznakami). St. Petersburg: VIR; 1999. [in Russian]Loebenstein G., Berger P.H., Brunt A.A., Lawson R.H. (eds). Virus and virus-like diseases of potatoes and production of seed-potatoes. Dordrecht: Springer; 2001. DOI: 10.1007/978-94-007-0842-6Loebenstein G., Berger P.H., Brunt A.A., Lawson R.H. (eds). Virus and virus-like diseases of potatoes and production of seed-potatoes. Dordrecht: Springer; 2001. DOI: 10.1007/978-94-007-0842-6Malko A., Frantsuzov P., Nikitin M., Statsyuk N., Dzhavakhiya V., Golikov A. Potato pathogens in Russia’s regions: an instrumental survey with the use of real-time PCR/RT-PCR in matrix format. Pathogens. 2019;8(1):18. DOI: 10.3390/pathogens8010018Malko A., Frantsuzov P., Nikitin M., Statsyuk N., Dzhavakhiya V., Golikov A. Potato pathogens in Russia’s regions: an instrumental survey with the use of real-time PCR/RT-PCR in matrix format. Pathogens. 2019;8(1):18. DOI: 10.3390/pathogens8010018Nagel M., Dulloo M.E., Bissessur P., Gavrilenko T., Bamberg J., Ellis D., Giovannini P. A global strategy for the conservation of potato. Bonn: Global Crop Diversity Trust; 2022. DOI: 10.5447/ipk/2022/29Nagel M., Dulloo M.E., Bissessur P., Gavrilenko T., Bamberg J., Ellis D., Giovannini P. A global strategy for the conservation of potato. Bonn: Global Crop Diversity Trust; 2022. DOI: 10.5447/ipk/2022/29Palukaitis P. Resistance to viruses of potato and their vectors. The Plant Pathology Journal. 2012;28(3):248-258.Palukaitis P. Resistance to viruses of potato and their vectors. The Plant Pathology Journal. 2012;28(3):248-258.Рогозина Е.В., Чалая Н.А., Бекетова М.П., Бирюкова В.А., Кирпичева Т.В., Кузнецова М.А., Мананков В.В., Фадина О.А., Хлопюк М.С., Хавкин Э.Е. Каталог мировой коллекции ВИР. Выпуск 866. Межвидовые гибриды картофеля, устойчивые к возбудителям болезней. Санкт-Петербург: ВИР; 2018.Rogozina E.V., Chalaya N.A., Beketova M.P., Biryukova V.A., Kirpicheva M.A., Kuznetsova M.A., Manankov V.V., Fadina O.A., Khlopyuk M.S., Khavkin E.E. Catalogue of the VIR global collection. Issue 866. Interspecific potato hybrids resistant to disease causative agents. St. Petersburg: VIR; 2018. [in Russian]Rogozina E.V., Mironenko N.V., Chalaya N.A., Matsushita Yu., Yanagisawa H. Potato mosaic viruses which infect plants of tuber-bearing Solanum spp. growing in the VIR field gene bank. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2019;23(3):304-311. DOI: 10.18699/VJ19.495Rogozina E.V., Mironenko N.V., Chalaya N.A., Matsushita Yu., Yanagisawa H. Potato mosaic viruses which infect plants of tuber-bearing Solanum spp. growing in the VIR field gene bank. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2019;23(3):304-311. DOI: 10.18699/VJ19.495Singh M., Singh R., Somerville T. Evaluation of tuber-beating Solanum species for symptomology, as diagnostic hosts and sources of immunity to potato virus Y necrotic strain (PVYN). American Potato Journal. 1994;71(9):567-579. DOI: 10.1007/BF02851522Singh M., Singh R., Somerville T. Evaluation of tuber-beating Solanum species for symptomology, as diagnostic hosts and sources of immunity to potato virus Y necrotic strain (PVYN). American Potato Journal. 1994;71(9):567-579. DOI: 10.1007/BF02851522Tommiska T., Hämäläinen J., Watanabe K., Valkonen J.P.T. Mapping of the gene Nxphu that controls hypersensitive resistance to potato virus X in Solanum phureja IvP35. Theoretical and Applied Genetics. 1998;96(6-7):840-843. DOI: 10.1007/s001220050810Tommiska T., Hämäläinen J., Watanabe K., Valkonen J.P.T. Mapping of the gene Nxphu that controls hypersensitive resistance to potato virus X in Solanum phureja IvP35. Theoretical and Applied Genetics. 1998;96(6-7):840-843. DOI: 10.1007/s001220050810Трускинов Э.В. Поражение мировой коллекции картофеля мозаичными вирусами и перспективы селекции на устойчивость к вирусу М : дис. … канд. с.-х. наук. Ленинград: ВИР; 1972.Truskinov E.V. Infection of the potato collection by mosaic viruses and the prospects for breeding for resistance to the M virus. (Porazheniye mirovoy kollektsii kartofelya mozaichnymi virusami i perspektivy selektsii na ustoychivost k virusu M) [dissertation]. Leningrad: VIR; 1972. [in Russian]Трускинов Э.В., Фролова Д.В. Вирусологическая оценка мировой коллекции картофеля. Вестник защиты растений. 2002;(1):22-26.Truskinov E.V., Frolova D.V. Virus estimation of the world potato collection (Virusologicheskaya otsenka mirovoy kollektsii kartofelya). Plant Protection News. 2002;(1):22-26. [in Russian]Трускинов Э.В., Ситников М.Н. Особенности изучения и поддержания коллекции картофеля на фоне вирусных и вирусоподобных заболеваний. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2019;80(4):75-80. DOI: 10.30901/2227-8834-2019-4-75-80Truskinov E.V., Sitnikov M.N. Specific features of the study and maintenance of a potato collection threatened by viruses and virus-like diseases. Proceedings on Applied Botany, Genetics and Breeding. 2019;180(4):75-80. DOI: 10.30901/2227-8834-2019-4-75-80 [in Russian]Зотеева Н.М., Хжановска М., Евстратова Л.П., Фасулати С.Р., Юсупов Т.М. Каталог мировой коллекции ВИР. Выпуск 761. Устойчивость образцов диких видов картофеля к болезням и вредителям. Санкт-Петербург: ВИР; 2004.Zoteyeva N.M., Chrzanowska М., Evstratova L.P., Fasulati S.R., Yusupov T.M. Catalogue of the VIR global collection. Issue 761. Resistance of wild potato species accessions to diseases and pests (Ustoychivost obraztsov dikikh vidov kartofelya k boleznyam i vreditelyam). St. Petersburg: VIR; 2004. [in Russian]

The authors declare that there are no conflicts of interest present.