Использование ПЦР-систем для диагностики возбудителей бактериоза черная ножка картофеля

Черная ножка картофеля – повсеместно распространенный в Российской Федерации бактериоз, вызываемый пектолитическими бактериями рода Pectobacterium из семейства Enterobacteriaceae. В 2009 г. на территории России были идентифицированы возбудители черной ножки картофеля, относящиеся к роду Dickeya: Dickeya dianthicola и Dickeya solani. Ежегодный недобор урожая из-за данной болезни может составлять от 1–2 до 50–70%. Основной путь распространения патогенных бактерий связан с перемещением семенного материала. Для выявления и идентификации фитопатогенов, вызывающих черную ножку картофеля, необходима разработка и оптимизация для практического использования высокочувствительных лабораторных методов. В 2019 г. в рамках Федеральной научно-технической программы (ФНТП) развития сельского хозяйства на 2017–2025 гг. Институтом биоорганической химии имени академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН и Федеральным исследовательским центром картофеля имени А.Г. Лорха (ФИЦ картофеля) были разработаны новые тест-системы в формате полимеразной цепной реакции в реальном времени (ПЦР-РВ) для диагностики бактерий, вызывающих черную ножку картофеля, с аналитической чувствительностью выявления ДНК патогенов на уровне 10–50 копий плазмиды, содержащей специфический ПЦР-продукт, на реакцию. В статье представлены результаты сравнительных испытаний новых тест-систем для диагностики бактерий Pectobacterium atrosepticum, Dickeya dianthicola и Dickeya solani. При тестировании 20 сортообразцов семенного картофеля, поступивших в Испытательную лабораторию ФИЦ картофеля от производителей из 4 регионов Российской Федерации, в 15 случаях показано полное совпадение результатов анализа при использовании рутинных и новых испытуемых тест-систем.

1. Защита картофеля от болезней, вредителей и сорняков / В.Г. Иванюк, С.А. Банадысев, Г.К. Журомский. – Минск: Белпринт, 2005. – 696 с.

2. Болезни, вредители, сорняки картофеля и мероприятия по борьбе с ними / В.Н. Зейрук, С.В. Жевора, С.В. Васильева, Г.Л. Белов, В.И. Долженко, М.А. Кузнецова, Б.В. Анисимов, С.Н. Еланский. – М.: ФГУП «Издательство «Наука», 2020. – 332 с.

3. Карлов А.Н., Зотов В.С., Пехтерева Э.Ш., Матвеева Е.В., Джалилов Ф.С., Фесенко И.А., Карлов Г.И., Игнатов А.Н. Dickeya dianthicola – новый для России бактериальный патоген картофеля // Известия ТСХА. – 2010. – № 3. – С. 134–141.

4. Карлов А.Н., Игнатов А.Н., Карлов Г.И., Пехтерева Э.Ш., Матвеева Е.В., Шаад Н.В., Варицев Ю.А., Джалилов Ф.С. Диагностика бактериального патогена картофеля Dickeya dianthicola // Известия ТСХА. – 2011. – № 3. – С. 38–48.

5. Игнатов А.Н., Лазарев А.М., Панычева Ю.С., Проворов Н.А., Чеботарь В.К. Бактериальные патогены картофеля рода Dickeya: мини-обзор по систематике и этиологии заболеваний // Сельскохозяйственная биология. – 2018. – Т. 53, № 1. – С. 123–131.

6. Toth I.K., van der Wolf J.M., Saddler G., Lojkowska E., Hélias V., Pirhonen M., Tsror L., Eiphinstone J.G. Dickeya species: an emerging problem for potato production in Europe // Plant Pathology. – 2011. – Vol. 60. – P. 385–399.

7. Игнатов А.Н., Карлов А.Н., Джалилов Ф.С., Карандашов А.Е., Князькина М.С., Корнев К.П., Пехтерева Э.Ш. Распространение в России черной ножки картофеля, вызываемой бактериями р. Dickeya // Защита и карантин растений. 2014. – № 11. – С. 41–43.

8. Ареалы и зоны вредоносности основных бактериозов растений на территории России и сопредельных стран / А.М. Лазарев, Е.Н. Мысник, Ю.А. Варицев, И.А. Зайцев, А.П. Кожемяков, Ф.А. Попов, С.А. Волгарев, В.К. Чеботарь. – Санкт-Петербург: ВИЗР, 2017. – 136 c.

9. Защита картофеля от болезней, вредителей и сорняков / Б.В. Анисимов, Г.Л. Белов, Ю.А. Варицев, С.Н. Еланский, Г.К. Журомский, С.К. Завриев, В.Н. Зейрук, В.Г. Иванюк, М.А. Кузнецова, М.П. Пляхневич, К.А. Пшеченков, Е.А. Симаков, Н.П. Склярова, З. Сташевски, А.И. Усков, И.М. Яшина. – М.: Картофелевод, 2009. – 272 с.

10. Надточий И.Н., Лазарев А.М., Зайцев И.А., Варицев Ю.А. К вопросу распространенности и вредоносности черной ножки картофеля, вызываемой бактериями рода Pectobacterium // В кн.: Картофелеводство. Сборник научных трудов. Материалы международной научно-практической конференции: «Методы биотехнологии в селекции и семеноводстве картофеля». – М.: ГНУ ВНИИКХ Россельхозакадемии, 2014. – С. 225–230.

11. Игнатов А.Н. Необходимо усилить борьбу с бактериозами картофеля // Картофель и овощи. – 2011. – № 5. – С. 28–29.

12. Зайцев И.А., Варицев Ю.А., Лазарев А.М., Галушка П.А., Варицева Г.П. Мониторинг скрытых (латентных) форм распространения возбудителей черной ножки и кольцевой гнили картофеля в Российской Федерации // В кн.: Сборник научных трудов по итогам международной научно-практической конференции «Сельскохозяйственные науки: научные приоритеты ученых» (г. Пермь, 25 ноября 2016 г.). – Пермь, 2016. – № 1. – С. 39–56.

13. Межгосударственный стандарт ГОСТ 33996-2016 «Картофель семенной. Технические условия и методы определения качества». – М.: Стандартинформ, 2017. – 31 с.

14. Усков А.И., Варицев Ю.А., Варицева Г.П., Галушка П.А., Ускова Л.Б., Анисимов Б.В. Современные тест-системы для лабораторной диагностики вирусных и бактериальных патогенов картофеля // В кн.: Селекция и семеноводство картофеля // Монография / Кол. авт. под ред. С.В.Жеворы, Е.А. Симакова, Б.В. Анисимова. – Чебоксары, 2020. – С. 131–138.

15. Варицев Ю.А., Зайцев И.А., Карлов А.Н., Варицева Г.П., Усков А.И. Иммуноферментный анализ возбудителей черной ножки картофеля // Картофель и овощи. – 2014. – № 6. – С. 28–29.

16. Safenkova I.V., Zaitsev I.A., Varitsev Yu.A., Zherdev A.V., Dzantiev B.B. Lateral flow immunoassay for rapid diagnosis of potato blackleg caused by Pectobacterium atrosepticum // Biosciences Biotechnology Research Asia. – 2015. – Vol. 12, № 3. – P. 1937–1945.

17. Safenkova I.V., Zaitsev I.A., Varitsev Yu.A., Byzova N.A., Drenova N.V., Zherdev A.V., Dzantiev B.B. Development of a lateral flow immunoassay for rapid diagnosis of potato blackleg caused by Dickeya species // Analytical and Bioanalytical Chemistry, Springer-Verlag Berlin Heidelberg. – 2017. – Vol. 409. – P. 1915–1927.

18. Методические указания по диагностике возбудителей черной ножки и кольцевой гнили картофеля методами иммуноферментного анализа, иммунофлуоресцентной микроскопии и полимеразной цепной реакции / Варицев Ю.А., Усков А.И., Белов Г.Л., Варицева Г.П., Завриев С.К., Аршава Н.В., Зайцев В.В. – М.: ВНИИКХ, 2003. – 30 с.

19. Khayi S., Blin P., Chong T.M., Chan K.G., Faure D. Complete genome anatomy of the emerging potato pathogen Dickeya solani type strain IPO 2222 (T) // Standards in Genomic Sciences. – 2016. – Vol. 11. – P. 87. – URL: https://doi.org/10.1186/s40793-016-0208-0.

20. Shneider M.M., Kabanova A.P., Korzhenkov A.A., Miroshnikov K.K., Thi N.H.V., Toshchakov S.V., Miroshnikov K.A., Ignatov A.N. Draft genome sequence of Pectobacterium atrosepticum PB72 and complete genome sequence of the specific bacteriophage PP90 // Genome Announcements. – 2018. – Vol. 6: e00473-18. – URL: https://doi.org/10.1128/genomeA.00473-18.

21. Voronina M.V., Kabanova А.Р., Shneider М.М., Korzhenkov А.А., Toschakov S.V., Miroshnikov К.К., Miroshnikov К.А., Ignatov A.N. First report of Pectobacterium carotovorum subsp. brasiliense causing blackleg and stem rot disease of potato in Russia // Plant Disease. – 2019. – V. 103, No. 2. – P. 364.

22. Карандашов В. Pectobacterium carotovorum subsp. brasiliensis – основной бактериальный патоген картофеля осенью 2017 г. – Москва, 2017. – 8 с. URL: https://docplayer.ru/140501832-Pectobacterium-carotovorum-subsp-brasiliensis-osnovnoy-bakterialnyy-patogen-kartofelya-osenyu-2017-g.html (дата обращения: 29.06.2020).

23. Стахеев А.А., Чигарева М.С., Усков А.И., Шмыгля И.В., Варицев Ю.А., Галушка П.А., Завриев С.К. Разработка новых систем ПЦР-идентификации некарантинных патогенов картофеля (Solanum tuberosum L.), распространенных на территории России // Сельскохозяйственная биология. – 2020. – Т. 55, № 1. – С. 77–86.

24. СТО ВНИИКР 4.009-2013 «Возбудитель бурой бактериальной гнили картофеля Ralstonia solanacearum (Smith) Yabuuchi et al. Методы выявления и идентификации» / п. Быково, Московская обл.: ФГБУ «ВНИИКР», 2013. – 69 c.

25. Bustin S.A., Benes V., Garson J.A., Hellemans J., Huggett J., Kubista M., Mueller R., Nolan T., Pfaffl M.W., Shipley G.L., Vandesompele J., Wittwer C.T. The MIQE guidelines: minimum information for publication of quantitative real-time PCR // Clinical Chemistry. – 2009. – Vol. 55, No. 4. – P. 611–622. – URL: https://doi.org/10.1373/clinchem.2008.112797.