Альтернариоз и сосудистый бактериоз у Brassica rapa L.: механизмы устойчивости, селекционные решения и перспективы
https://doi.org/10.30901/2227-8834-2026-1-o13
Аннотация
В обзоре представлен анализ современных исследований, посвященных изучению устойчивости культур Brassica rapa L. к наиболее опасным патогенам – грибам рода Alternaria и бактерии Xanthomonas campestris pv. campestris. Проанализированы географическое распространение, вредоносность и расовый состав популяций возбудителей, выявлены региональные особенности их распределения. Особое внимание уделено изучению биохимических механизмов устойчивости растений, включая роль вторичных метаболитов (глюкозинолатов, фенольных соединений, фитоалексинов) и активность ключевых защитных ферментов. Рассмотрены современные подходы к селекции на устойчивость, включая использование представителей родственных родов и маркер-вспомогательной селекции. Показано, что интеграция традиционных и молекулярно-генетических методов является перспективным направлением для создания сортов с комплексной устойчивостью, адаптированных к современным фитопатологическим вызовам в условиях глобального изменения климата.
Ключевые слова
При поддержке: Статья подготовлена в рамках государственного задания согласно тематическому плану ВИР по проекту № FGEM-2022-0003 «Мировые ресурсы овощных и бахчевых культур коллекции ВИР: эффективные пути раскрытия эколого-генетических закономерностей формирования разнообразия и использования селекционного потенциала».
Об авторах
Г. С. Огудин
Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова
Россия
Россия
Григорий Сергеевич Огудин, аспирант, лаборант-исследователь, ВИР
190000 Россия, Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44
А. М. Артемьева
Федеральный исследовательский центр Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова
Россия
Россия
Анна Майевна Артемьева, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник, и. о. заведующего отделом, ВИР
190000 Россия, Санкт-Петербург, ул. Б. Морская, 42, 44
Список литературы
1. Adhikari K., Sharma C., Karki A., Magar I.B., Chand R., Magar S.G. Varietal Screening of Radish Genotypes Against Alternaria Leaf Spot (Alternaria raphani) at Western Nepal. Turkish Journal of Agriculture - Food Science and Technology. 2023;11(4):639-643. DOI:10.24925/turjaf.v11i4.639-643.5346
2. Afrin K.S., Rahim M.A., Rubel M.H., Park J.I., Jung H.J., Kim H.T., Nou I.S. Development of PCR-based molecular marker for detection of Xanthomonas campestris pv. campestris Race 6, the causative agent of black rot of Brassicas. Plant Pathology Journal. 2020;36:418-427. DOI:10.5423/PPJ.OA.06.2020.0103.
3. Ahmad P., Abdel Latef A.A.H., Rasool S., Akram N.A., Ashraf M., Gucel S. Role of Proteomics in Crop Stress Tolerance. Frontiers in Plant Science. 2016;7: article 1336. DOI:10.3389/fpls.2016.01336.
4. Ahmed R., Saikia P., Aryasree R., Bhorali P. Isolation and characterization of Alternaria brassicicola from Assam (India) and screening for resistance in Sinapis alba. Tropical Plant Pathology. 2024;49:850-863. DOI:10.1007/s40858-024-00678-w.
5. Aires A., Dias C., Carvalho R., Oliveira M.H., Monteiro A.A., Simões M. et al. Correlations between disease severity, glucosinolate profiles and total phenolics and Xanthomonas campestris pv. campestris inoculation of different Brassicaceae. Scientia Horticulturae. 2011;129(3):503-510. DOI:10.1016/j.scienta.2011.04.009.
6. Aminul Islam A.K.M., Hossain M.A., Mominul Islam A.K.M. Brassica Breeding and Biotechnology. London: IntechOpen; 2021. DOI: 10.5772/intechopen.87490.
7. Artemyeva A.M., Ignatov A.N., Volkova A.I., Kocherina N.V., Konopleva M.N., Chesnokov Yu.V. Physiological and genetic components of black rot resistance in double haploid lines of Brassica rapa L. Agricultural Biology. 2018;53(1):157-169. [in Russian]. (Артемьева А.М., Игнатов А.Н., Волкова А.И., Кочерна Н.В., Коноплева М.Н., Чесноков Ю.В. Физиолого-генетические компоненты устойчивости к сосудистому бактериозу у линий удвоенных гаплоидов Brassica rapa L. Сельскохозяйственная биология. 2018;53(1):157-169.) DOI:10.15389/agrobiology.2018.1.157eng
8. Baek S.A., Jung Y.H., Lim S., Park S.U., Kim J.K. Metabolic profiling in Chinese cabbage (Brassica rapa L. subsp. pekinensis) cultivars reveals that glucosinolate content is correlated with carotenoid content. Journal of Agricultural and Food Chemistry.2016;64:4426-4434. DOI:10.1021/acs.jafc.6b01323.
9. Batista J.N.G., Ferreira M.A.S.V., Quezado-Duval A.M. Molecular and phenotypic characterization of Xanthomonas campestris pv. campestris causing black rot in Brassica crops in Brazil. Tropical Plant Pathology. 2021;46:684-701. DOI:10.1007/s40858-021-00456-y.
10. Blagojević J.D., Vukojević J.B., Ivanović Ž.S. Occurrence and characterization of Alternaria species associated with leaf spot disease in rapeseed in Serbia. Plant Pathology. 2020;69(5):883-900. DOI:10.1111/ppa.13168
11. Brenner D.J., Krieg N.R., Staley J.T., Garrity G.M., Boone D.R., Vos P. et al. Bergey's Manual of Systematic Bacteriology: Volume 2: The Proteobacteria, Part B: The Gammaproteobacteria. 2nd ed. New York: Springer; 2005. DOI:10.1007/0-387-28022-7
12. Chatta M.B., Razzaq M.B., Shafique S., Siddique M. Isolation, characterization and management of alternaria leaf blight of turnip through botanicals. Pakistan Journal of Phytopathology. 2022;34(2):221-233. DOI:10.33866/phytopathol.034.02.0802
13. Chen D., Zhong X., Cui J., Li H., Han R., Yue X. et al. Comparative Genomic Analysis of Xanthomonas campestris pv. campestris Isolates BJSJQ20200612 and GSXT20191014 Provides Novel Insights Into Their Genetic Variability and Virulence. Frontiers in Microbiology. 2022;13: article 833318. DOI:10.3389/fmicb.2022.833318.
14. Chen L.Y., Price T.V., Park-Ng Z. Conidial dispersal by Alternaria brassicicola on Chinese cabbage (Brassica pekinensis) in the field and under simulated conditions. Plant Pathology. 2003;52(5):536-545. DOI:10.1046/j.1365-3059.2003.00880.x
15. Cruz J., Tenreiro R., Cruz L. Assessment of diversity of Xanthomonas campestris pathovars affecting cruciferous plants in Portugal and disclosure of two novel X. campestris pv. campestris races. Journal of Plant Pathology. 2017;99:403-414.
16. Dai H., Hu L., Wang J., Yue Z., Wang J., Chen T. et al. Constructing a Novel Disease Resistance Mechanism Model for Cruciferous Crops: An Example From Black Rot. Molecular Plant Pathology. 2025;26(2). DOI:10.1111/mpp.70060.
17. Deng S., Kong C., Ma H., Ji J., Wang Y., Zhang Y. et al. Genetic and Cellular Basis of Resistance to Black Rot Caused by Xanthomonas campestris pv. campestris in Brassica rapa. Horticulturae. 2025;11(6): article 626. DOI: 10.3390/horticulturae11060626.
18. Dixit S., Jangid V.K., Grover A. Evaluation of physiological and molecular effect of variable virulence of Alternaria brassicae isolates in Brassica juncea, Sinapis alba and Camelina sativa. Plant Physiology and Biochemistry. 2020;155:626-636. DOI:10.1016/j.plaphy.2020.08.025
19. Dixon G.R., Wells R. Vegetable Brassicas and Related Cruciers. 2nd ed. CAB International; 2024. DOI: 10.1079/9781789249170.0000
20. Fargier E., Manceau C. Pathogenicity assays restrict the species Xanthomonas campestris into three pathovars and reveal nine races within X. campestris pv. campestris. Plant Pathology. 2007;56:805-818. DOI:10.1111/j.1365-3059.2007.01648.x
21. Gannibal F.B. Monitoring of alternaria diseases of agricultural crops and identification of fungi of the genus Alternaria. St. Petersburg: VIZR; 2011. [in Russian]. (Ганнибал Ф.Б. Мониторинг альтернариозов сельскохозяйственных культур и идентификация грибов рода Alternaria. СПб.: ВИЗР; 2011.)
22. Gannibal Ph.B., Orina A.S. An electronic key for identification of Alternaria fungi common in Russia. Mycology and phytopathology. 2022;56(6):431-440. [in Russian]. (Ганнибал Ф.Б., Орина А.С. Электронный ключ для идентификации грибов рода Alternaria, распространенных в России. Микология и фитопатология. 2022;56(6):431-440). DOI:10.31857/S0026364822060034
23. Glawischnig E. Camalexin. Phytochemistry. 2007;68(4):401-406. DOI: 10.1016/j.phytochem.2006.12.005
24. Gupta P., Ravi I., Sharma V. Induction of β-1,3-glucanase and chitinase activity in the defense response of Eruca sativa plants against the fungal pathogen Alternaria brassicicola. Journal of Horticultural Science & Biotechnology. 2012;87(2):155-161. DOI:10.1080/17429145.2012.679705
25. Gupta P., Ravi I., Sharma V. Regulation of defence response in Eruca sativa plants inoculated with Alternaria brassicicola. Archives of Phytopathology and Plant Protection.2013;46(12):1408-1414. DOI:10.1080/03235408.2013.844469
26. Hong J., Kim H.J., Hossain M.R., Rubel M.H., Sahu N., Mao S. et al. Characterization and distribution of black rot disease causing pathogen-Xanthomonas campestris pv. campestris races of the Jeju Island, South Korea. Journal of Plant Pathology. 2024;106:251-257. DOI:10.1007/s42161-023-01549-0.
27. Huang X.Q., Dudareva N. Plant specialized metabolism. Current Biology. 2023;33:R473-R478. DOI 10.1016/j.cub.2023.01.057
28. Ignatov A.N. Occurrence of bacterial agents of dangerous plant diseases in Russia. Zashchita Kartofelya = Potato Protection. 2014;2: 53-57. [in Russian]. (Игнатов А.Н. Распространение возбудителей опасных бактериозов растений в Российской Федерации. Защита картофеля. 2014;2: 53-57.) ISSN 2221-2396.
29. Izrail'skii V.P. Bakterial'nye bolezni rastenii. - M.: Kolos, 1979. [in Russian].(Израильский В.П. Бактериальные болезни растений. - М.: Колос, 1979.)
30. Kim S.H., Lee G.A., Subramanian P., Hahn B.S. Quantification and diversity analyses of major glucosinolates in conserved Chinese cabbage (Brassica rapa L. ssp. pekinensis) Germplasms. Foods. 2023;12: article 1243. DOI:10.3390/foods12061243
31. Kim Y.H., Mao S., Sahu N., Somaddar U., Kim H.T., Watanabe M., Park J.I. Molecular Marker Development for the Rapid Differentiation of Black Rot Causing Xanthomonas campestris pv. campestris Race 7. Plant Pathology Journal. 2023;39(5):494-503. DOI:10.5423/PPJ.OA.07.2023.0102.
32. Lange H.W., Tancos M.A., Carlson M.O., Smart C.D. Diversity of Xanthomonas campestris Isolates from Symptomatic Crucifers in New York State. Phytopathology. 2016;106(2):113-122. DOI: 10.1094/PHYTO-06-15-0134-R
33. Lazarev A.M., Mysnik E.N., Ignatov A.N. Area and harmfulness zones of black rot of cabbage. Plant Protection News. 2017;1(91):52-55. [in Russian]. (Лазарев А.М., Мысник Е.Н., Игнатов А.Н. Ареал и зона вредоносности сосудистого бактериоза капусты. Вестник защиты растений. 2017;1(91):52-55).
34. Lema M., Cartea M.E., Sotelo T., Velasco P., Soengas P. Discrimination of Xanthomonas campestris pv. campestris races among strains from northwestern Spain by Brassica spp. genotypes and rep-PCR. European Journal of Plant Pathology. 2012;133:159-169. DOI:10.1007/s10658-011-9929-5.
35. Li J.F., Jiang H.B., Jeewon R., Hongsanan S., Bhat D.J. et al. Alternaria: update on species limits, evolution, multi-locus phylogeny, and classification. Studies in Fungi. 2023;8(1):1-61. DOI: 10.48130/SIF-2023-0001
36. Liu Z., Wang H., Xie J., Lv J., Zhang G., Hu L. et al. The Roles of Cruciferae Glucosinolates in Disease and Pest Resistance. Plants. 2021;10(6):1097. DOI:10.3390/plants10061097.
37. Ma, H.; Deng, S.; Kong, C.; Zhang, Y.; Zhao, T.; Ji, J. et al. Multi-Time Point Transcriptome Analysis and Functional Validation Revealed Bol4CL41 Negatively Regulates Black Rot Resistance in Cabbage. International Journal of Molecular Sciences. 2025, 26: article 6179. DOI:10.3390/ijms26136179
38. Maxwell A., Scott J.K. Pathogens on wild radish, Raphanus raphanistrum (Brassicaceae), in south-western Australia - implications for biological control. Australasian Plant Pathology. 2008;37(5):523-533. DOI:10.1071/AP08040
39. Meena P.D., Awasthi R.P., Chattopadhyay C., Kolte S.J., Kumar A. Alternaria blight: A chronic disease in rapeseed-mustard. Journal of Oilseed Brassica. 2010;1(1):1-11.
40. Meena P.D., Mehta N., Saharan G.S. Alternaria - Brassica Associations: Research Progress and Prospects. Agricultural Research Journal. 2019;56(4):600-612. DOI:10.5958/2395-146X.2019.00095.4
41. Mittler R., Zandalinas S.I., Fichman Y., Van Breusegem F. Reactive oxygen species signalling in plant stress responses. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 2022;23:663-679. DOI: 10.1038/s41580-022-00499-2
42. Munir S., Shahzad A.N., Qureshi M.K. Acuities into tolerance mechanisms via different bioassay during Brassicaceae - Alternaria brassicicola interaction and its impact on yield. PLoS ONE. 2020;15(12):e0242545. DOI:10.1371/journal.pone.0242545
43. Narain U., Kushwaha A., Mishra P., Singh S.K., Harshita, Gupta G.P. Disease Diagnosis and Parasitism of Alternaria species on Brassicaceous Vegetables, Oleiferous Crops, and Ornamental Plants. Research Journal of Agricultural Sciences. 2022;13(6):1692-1701. ISSN: 0976-1675
44. Nishikawa J., Nakashima C. Japanese species of Alternaria and their species boundaries based on host range. Fungal Systematics and Evolution. 2020;5:197-281. DOI:10.3114/fuse.2020.05.13
45. Nowakowska M., Wrzesińska M., Kamiński P. et al. Alternaria brassicicola-Brassicaceae pathosystem: insights into the infection process and resistance mechanisms under optimized artificial bio-assay. European Journal of Plant Pathology. 2019;153:131-151. DOI:10.1007/s10658-018-1548-y
46. Nowicki M., Nowakowska M., Niezgoda A., Kozik E. Alternaria black spot of crucifers: symptoms, importance of disease, and perspectives of resistance breeding. Vegetable Crops Research Bulletin. 2012;76:5-19. DOI:10.2478/v10032-012-0001-6
47. Panjabi P., Yadava S.K., Kumar N., Bangkim R., Ramchiary N. Breeding Brassica juncea and B. rapa for Sustainable Oilseed Production in the Changing Climate: Progress and Prospects. In: Kole C., eds. Genomic Designing of Climate-Smart Oilseed Crops. Springer, Cham; 2019. pp 275–369. DOI:10.1007/978-3-319-93536-2_6
48. Pedras M.S.C., Zaharia I.L. Sinalbins A and B, phytoalexins from Sinapis alba: elicitation, isolation, and synthesis. Phytochemistry. 2000;55(3):213-216 DOI: 10.1016/s0031-9422(00)00277-6
49. Pineda M., Barón M. Assessment of Black Rot in Oilseed Rape Grown under Climate Change Conditions Using Biochemical Methods and Computer Vision. Plants. 2023;12(6):1322. DOI:10.3390/plants12061322
50. Runno-Paurson E., Lääniste P., Nassar H., Hansen M., Eremeev V., Metspalu L., Edesi L., Kännaste A., Niinemets Ü. Alternaria Black Spot (Alternaria brassicae) Infection Severity on Cruciferous Oilseed Crops. Applied Sciences. 2021;11(18):8507. DOI:10.3390/app11188507
51. Saharan G.S., Mehta N., Meena P.D. Alternaria disease of Crucifers: Biology, Ecology and Management. Springer; 2016. ISBN: 978-981-10-0019-5.
52. Sharma N., Rahman M.H., Strelkov S., Thiagarajah M. Proteome-level changes in two Brassica napus lines exhibiting differential responses to the fungal pathogen Alternaria brassicae. Plant Science. 2007;172(1):95-110. DOI:10.1016/j.plantsci.2006.07.016
53. Singh D., Kesharwani A.K., Singh K., Jaiswal S., Iquebal M.A., Geat N., Avasthi A.S. Whole-Genome Sequence Resource of Indian Race 4 of Xanthomonas campestris pv. campestris, the Causal Agent of Black Rot Disease of Brassica oleracea var. capitata. Plant Disease. 2022;106(5):1502-1505. DOI:10.1094/PDIS-10-21-2217-A.
54. Singh, S., Sagar, S., Rao, M., Saroha, S., Garg, P., Prasad, L. Screening wild Brassica species against Alternaria brassicicola (Schw.) Wiltsh for breeding Alternaria leaf spot resistance in Brassica vegetables. Genetic Resources and Crop Evolution. 2024;71:2509-2525. DOI:10.1007/s10722-023-01776-5
55. Singh, S., Dey, S.S., Bhatia, R., Rumar R. Molecular breeding for resistance to black rot [Xanthomonas campestris pv. campestris (Pammel) Dowson] in Brassicas: recent advances. Euphytica. 2018: article 196. DOI:10.1007/s10681-018-2275-3
56. Soldatenko A.V., Ivanova M.I., Bondareva L.L., Tareeva M.M. Cabbage leafy vegetables. Moscow: FGBNU FNTsO; 2022[In Russ]. (Солдатенко А.В., Иванова М.И., Бондарева Л.Л., Тареева М.М. Капустные зеленные овощи. М.: Изд-во ФГБНУ ФНЦО, 2022). ISBN: 978-5-901695-89-0
57. Solov'eva A.E., Artemyeva A.M. Osobennosti biokhimicheskogo sostava gibridov listovykh ovoshchnykh kul'tur vida Brassica rapa L. Agrarnaya Rossiya [Agricultural Russia]. 2010;(3):17-20. [in Russian]. (Соловьева А.Е., Артемьева А.М. Особенности биохимического состава гибридов листовых овощных культур вида Brassica rapa L. Аграрная Россия. 2010;(3):17-20). DOI: 10.30906/1999-5636-2010-3-17-19.
58. Sotelo T., Lema M., Soengas P., Cartea M.E., Velasco P. In Vitro Activity of Glucosinolates and Their Degradation Products against Brassica-Pathogenic Bacteria and Fungi. Applied and Environmental Microbiology. 2015;81(1):432-440. DOI:10.1128/AEM.03142-14.
59. Tortosa M., Velasco P., Rodríguez V.M., Cartea M.E. Changes in Brassica oleracea Leaves Infected With Xanthomonas campestris pv. campestris by Proteomics Analysis. Frontiers in Plant Science. 2022;12:781984. DOI:10.3389/fpls.2021.781984
60. Vicente J.G., Holub E.B. Xanthomonas campestris pv. campestris (cause of black rot of crucifers) in the genomic era is still a worldwide threat to Brassica crops. Molecular Plant Pathology. 2013;14(1):2-18. DOI:10.1111/j.1364-3703.2012.00833.x
61. Yadav B.G., Aakanksha, Kumar R., Yadava S.K., Kumar A., Ramchiary N. Understanding the Proteomes of Plant Development and Stress Responses in Brassica Crops. Journal of Proteome Research. 2023;22(3):660-680. DOI:10.1021/acs.jproteome.2c00684.
62. Yadav P., Mir Z.A., Ali S., Papolu P.K., Grover A. A combined transcriptional, biochemical and histopathological study unravels the complexity of Alternaria resistance and susceptibility in Brassica coenospecies. Fungal Biology. 2020;124(1):44-53. DOI:10.1016/j.funbio.2019.11.002.
63. Yan W., Wang C., Zhang H., Fan W., Liu X., Huang Z. et al. Transcriptome and Metabolome Analyses Reveal Response Mechanisms to Alternaria brassicicola-Induced Black Spot Disease in Diverse Chinese Cabbage Genotypes. Horticulturae. 2024;10(9):1001. DOI:10.3390/horticulturae10091001.
64. Zaynab M., Fatima M., Sharif Y., Zafar M.H., Ali H., Khan K.A. Role of primary metabolites in plant defense against pathogens. Microbial Pathogenesis. 2019;137:103728. DOI:10.1016/j.micpath.2019.103728.
Рецензия
Для цитирования:
Огудин Г.С., Артемьева А.М. Альтернариоз и сосудистый бактериоз у Brassica rapa L.: механизмы устойчивости, селекционные решения и перспективы. Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. 2026;187(1):252-261. https://doi.org/10.30901/2227-8834-2026-1-o13
For citation:
Ogudin G.S., Artemyeva A.M. Alternaria leaf spot and black rot in Brassica rapa L.: resistance mechanisms, breeding solutions and prospects. Proceedings on applied botany, genetics and breeding. 2026;187(1):252-261. (In Russ.) https://doi.org/10.30901/2227-8834-2026-1-o13
Просмотров:
206
JATS XML
Послать статью по эл. почте 