doi: 10.15389/agrobiology.2018.1.111rus
УДК 635.21:632.3.01/.08:57.08
ЛАБОРАТОРНЫЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ УСТОЙЧИВОСТИ РАСТЕНИЙ
И КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ К ВОЗБУДИТЕЛЯМ ЧЕРНОЙ НОЖКИ И
МЯГКОЙ ГНИЛИ КЛУБНЕЙ
(ОБЗОР)
Н.В. СТАЦЮК, М.А. КУЗНЕЦОВА
Одни из наиболее вредоносных заболеваний картофеля — так называемая черная ножка и связанная с ней мягкая гниль клубней, вызываемые бактериями Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum, P. atrosepticum и Dickeya spp. Ежегодные потери урожая от этих болезней составляют 10-15 %, а в эпифитотийные годы могут превышать 50 %. В настоящее время ни один из коммерческих сортов картофеля не обладает высокой устойчивостью по отношению к этим бактериозам, поскольку в большинстве существующих программ селекции признак ранее не относился к приоритетным. В последние годы во всех странах мира, включая Россию, потери картофеля, связанные с черной ножкой и мягкой гнилью, существенно возросли, что увеличивает востребованность устойчивых к бактериозам сортов картофеля, а также эффективных методик оценки устойчивости исходного материала, новых сортов и гибридов. Слабая корреляция между степенью устойчивости картофеля к черной ножке и мягкой гнили клубней приводит к необходимости параллельной оценки по каждому из этих признаков (R. Czajkowski с соавт., 2011). Выбор наиболее предпочтительного метода лабораторной оценки зависит от целей исследователя, а также доступности биологического материала, оборудования и помещений. В представленном обзоре подобно рассмотрены достоинства и недостатки известных методик, а также перечислены факторы и условия проведения тестирования, способные повлиять на их конечные результаты. В условиях крупных селекционных центров оценка устойчивости растений к черной ножке может быть выполнена in vitro на эксплантах. Эта методика надежна и обеспечивает быстрое и масштабное воспроизводство устойчивых генотипов (I. Hudák с соавт., 2006). При необходимости сохранить растение для других исследований используется метод отделенных листьев (A. Sima с соавт., 2015). Такой вариант лабораторной оценки обеспечивает результаты, хорошо согласующиеся с данными полевых оценок устойчивости и подходит для массового скрининга доноров устойчивости среди дикорастущих видов Solanum или трансгенных растений. Селекционеры, работающие с ботаническими семенами картофеля, а также микро-, мини- и обычными клубнями, применяют метод оценки устойчивости в контролируемых условиях (V.S. Bisht с соавт., 1993). Оценка устойчивости клубней к мягкой бактериальной гнили может быть выполнена методами вакуумной инфильтрации (M. Koppel, 1993), а также инокуляции в анаэробных (R.A. Bain с соавт., 1988) и аэробных (I. Hudák с соавт., 2009) условиях. Исследования проводятся как на целых клубнях, так и на высечках и ломтиках. В последнем случае продолжительность эксперимента заметно снижается (K.S. Tzeng с соавт., 1990). В качестве критерия оценки используют размер некроза тканей в месте инокуляции, массу или объем пораженных тканей, отношение массы здоровых и пораженных тканей или площади пораженной поверхности к поверхности всего клубня. Следует учитывать, что сравнение результатов, полученных разными методами, может оказаться некорректным. Планирование и проведение экспериментов по оценке клубней на устойчивость к мягкой гнили требует стандартизации ряда факторов, влияющих на конечные результаты; несоблюдение этого условия сделает невозможным объективное сравнение полученных результатов. Среди факторов следует упомянуть видовую принадлежность инокулюма, температуру тканей клубня и бактериальной суспензии в момент инокулирования, температуру инкубации после инокулирования, а также точку инокуляции или место, откуда была сделана высечка. В отношении оценки устойчивости растений к проявлению симптомов черной ножки исследования таких факторов практически не проводились.
Ключевые слова: картофель, бактериозы, Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum, Pectobacterium atrosepticum, Dickeya spp., оценка устойчивости, черная ножка, мягкая гниль клубней.
N.V. Statsyuk, M.A. Kuznetsova
Bacterial blackleg and soft rot of potato caused by Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum, P. atrosepticum, and Dickeya spp. are among the most harmful diseases of potato. Average annual yield losses of potato caused by these bacteria make 10-15 %, but during epiphytoties they may exceed 50 %. Existing commercial potato cultivars do not possess high resistance to these diseases, since the most of current breeding programs do not consider this trait as a priority one. However, in recent years, global potato losses caused by blackleg and soft rot significantly increased that provided a growing demand for resistant cultivars and also for efficient methods for laboratory assessment of breeding material and new cultivars and hybrids for their resistance to these diseases. Weak correlation between the resistance of potato plants to the blackleg and soft rot results in the need of a parallel assessment for each of these two traits (R. Czajkowski et al., 2011). The choice of a preferable assessment method depends on the purpose of a study and the availability of biological material and required equipment and facilities. In large breeding centers, the assessment of potato resistance to the blackleg may be performed in vitro using potato explants. This approach is characterized by good reproducibility and reliability and provides a possibility for rapid large-scale production of revealed resistant genotypes (I. Hudák et al., 2006). If tested plants are planned to be used in further studies, then the detached leaf assay should be chosen (A. Sima et al., 2015). Results of this assay are usually in agreement with the results of field resistance assessment. The assay is preferable for a large-scale screening of resistance donors among wild Solanum species or transgenic potato lines. Breeders, who work with true potato seeds and mini-, micro-, and usual tubers, can use the method for potato resistance assessment under controlled conditions (V.S. Bisht et al., 1993). Tuber resistance to soft bacterial rot can be assessed using the vacuum infiltration method (M. Koppel, 1993) or the method of tuber or slice inoculation under anaerobic (R.A. Bain et al., 1988) or aerobic (I. Hudák et al., 2009) conditions. For aerobic conditions, the assessment may be carried out using whole tubers or their slices; in the last case, the duration of the experiment is significantly reduced (K.S. Tseng et al., 1990). The assessment criteria include the size of tissue necroses in the point of inoculation, weight or volume of affected tissues, and the ratio between the weights of healthy and affected tissues or between the areas of affected and healthy tuber surface. The choice of an assay and an assessment criterion depends on the purpose of the study and available resources. Comparison of results obtained by different methods may be incorrect. Planning and implementation of experiments on the assessment of tuber resistance to soft rot requires a standardization of some factors influencing on the final results; non-observance of this condition will make a comparison of obtained results impossible. Such crucial factors include the species of the inoculum, temperature of tuber tissues and bacterial suspension during inoculation stage, temperature of incubation after inoculation, and the point of inoculation or the part of tuber from which a slice was obtained. In the case of assessment of potato resistance to blackleg, the study of such factors was not conducted. This paper reviews in details advantages and disadvantages of the described approaches and factors and conditions able to influence on the results of assessment and on the possibility to compare results obtained in different experiments.
Keywords: potato, bacterial diseases, Pectobacterium carotovorum subsp. carotovorum, Pectobacterium atrosepticum, Dickeya spp., resistance assessment, bacterial blackleg, soft rot.
ФГБНУ Всероссийский НИИ фитопатологии, |
Поступила в редакцию |
