Методы контроля вирусных болезней картофеля

Сергей Банадысев, доктор сельскохозяйственных наук, руководитель селекционной программы ООО «Дока-Генные Технологии»

            Вредоносность вирусных болезней картофеля последовательно повышается. В последние годы ущерб от них выражается не только в снижении урожайности, но и в ухудшении товарных качеств клубней. Некротические штаммы YBK, ВСЛК, моп-топ, раттл-вирусов делают картофель нестандартным, при этом симптомы новых штаммов на листьях становятся все менее выраженными. Особенно проблемным становится Y-вирус (фото 1-4). К его некротическим штаммам нет генов устойчивости, создание сортов с высокой устойчивостью методами классической селекции невозможно. Рассмотрение биологии  и особенностей возбудителей вирусных болезней не является предметом настоящей статьи (информации на эту тему более чем достаточно), основное внимание уделим анализу имеющихся возможностей получения высококачественного  по  вирусным болезням семенного материала.

            Прежде всего нужно уточнить само понятие высокого качества. Требования стандартов предусматривают жесткие ограничения внешнего проявления вирусных болезней, а в ряде стран, включая РФ, дополнительно ограничивается внутренняя, скрытая зараженность клубней.  Нюансов регулирования допусков на вирусные болезни при этом много и некоторые из них существенны (табл.1). Разберемся в деталях.

На первый взгляд кажутся очень жесткими нормы Нидерландов по скрытой зараженности: всего 1,4 % допуск в элите. Но во внутренней инструкции NAK по процедуре анализа это разъясняется и становится понятным. Обязательным является контроль скрытой зараженности категории суперэлита и выше. Анализ ведется методом ПЦР и только по Y-вирусу. В одну пробу ПЦР объединяют 50 клубней. Партия признается стандартной, если положительную реакцию показывает не более чем одна проба из четырех, или не более чем две пробы из восьми, или три пробы из 12, в зависимости от общего количества клубней в анализируемом образце. Допуск 0,6% получается из предположения, что в пробе из 50 клубней только один зараженный. Но это ведь в идеальном случае, теоретически могут быть зараженными все 50 клубней в объединенной пробе из 50 клубней. И тогда цифра фактической скрытой зараженности партии должна быть 25%, а не 0,6%.

Реалистами в оценке скрытой зараженности являются шотландцы и американцы. В Шотландии расположена одна из пяти утвержденных законодательно европейских защищенных территорий Хай Грейд (HG) семеноводства картофеля ЕС. То есть, это зона производства самого качественного материала. Тем не менее, правила сертификации там не требуют обязательной проверки скрытой зараженности. Да, рекомендуется делать, но на результаты сертификации уровень скрытой зараженности не влияет. В США проводится оценка зараженности клубней классическим методом грунтового контроля. Осенью из всех подлежащих сертификации партий отбираются образцы и отправляются на Гавайи или во Флориду. Там нет зимы, клубни сразу высаживаются в почву и оцениваются по визуальному проявлению вирусных болезней в процессе вегетации. И это правильно, не всякая скрытая инфекция отражается на листьях и урожаях, иногда она так и остается в латентной форме многие годы, не нанося никакого вреда. К февралю получают результаты с конкретным фактическим проявлением имеющихся вирусных болезней на растениях потомства. Такая же картина будет у покупателей семян, но позже. Эти сведения определяют итоговый результат годовой сертификации, и основная весенняя реализация ведется с учетом этой информации.

В стандартах S-1 ЕЭК ООН, Германии, Франции тоже предусмотрена и используется оценка вирусов в прямом потомстве. После уборки необходимо взять образцы по 100 клубней, вырастить в теплице и оценить по проявлению вирусных болезней на листьях. По существу, это тоже грунтконтроль, только в закрытом грунте, более дорогой вариант. Лабораторное тестирование проводится только в спорных случаях. Но в том же стандарте S-1 есть противоречие, поскольку в разделе о процедуре оценки упоминается возможность применения не только визуального, но и лабораторного метода. Специалистам понятно, что методом ИФА или ПЦР выявляется в несколько раз больше вирусных растений, чем визуально.

Что касается норм скрытой зараженности, введенных ГОСТ 33996-2016 с 2018 года в РФ, то они предусматривают именно лабораторное тестирование, без визуальной оценки выращенного потомства, и являются уникальными в части разъяснения. По новому стандарту обязательной является только оценка скрытой зараженности оригинального семенного материала: ССЭ и выше. Но примечание открывает необъятные возможности для экспромтов и импровизаций: «Примечание. Для партий суперэлитного, элитного и репродукционного семенного картофеля, поступающего в оборот в странах, принявших стандарт, лабораторное тестирование проводится по заявке производителя или поставщика семенного картофеля. Предельно допустимые нормы ограничения вирусной и/или бактериальной инфекции по результатам лабораторного тестирования клубневых проб могут устанавливаться в договорах (контрактах) на поставку семенного картофеля по договоренности сторон. Для партий категории ЭС предельный уровень ограничения УВК по результатам лабораторного тестирования не должен превышать 10%». Эти три предложения превратили стандарт из строгого и однозначного документа в юридический нонсенс, источник выяснения отношений производителей и покупателей, инструмент претензий. Как можно допускать (по сути заменять стандарт) и полагаться на договоренности сторон в вопросах качества, ведь интересы продавца и покупателя здесь никак не могут совпасть. Как можно устанавливать одинаковые нормы для разных категорий, ведь понижение качества по мере репродуцирования происходит неизбежно. И еще одно положение стандарта 33996-2016 – оценку скрытой зараженности вирусными болезнями – разрешено проводить как методом ИФА, так и ПЦР. При том, что чувствительность этих методов различается на порядок. Но стандарт утвержден и введен в действие, соблюдение его норм и требований обязательно для всех семеноводческих предприятий.

Семеноводство картофеля в настоящее время во всех странах с развитым картофелеводством ведется на так называемой безвирусной основе. Культура клеток и тканей в сочетании с термо-химиотерапией и микроклональным размножением позволяют получать исходный семенной материал с нулевым содержанием вирусов в клетках картофеля. Но нужно понимать два момента: нулевое –  значит не полное отсутствие, а возможность присутствия в количестве ниже порога чувствительности имеющихся молекулярных методов диагностики. И освобождение от вирусов не означает придание картофелю устойчивости к вирусам. Без надежной защиты от повторного заражения вирусными болезнями оздоровленный семенной материал картофеля становится разновидностью гибридов F-1, у которых только первое поколение дает отличные результаты, а при последующем репродуцировании происходит резкое снижение показателей. Приобретение семенного картофеля на один год выращивания в регионах со стрессовым климатом и высоким инфекционным фоном широко практикуется, в том числе на юге РФ. Но при такой схеме обеспечения семенным материалом семена должны быть в достаточном количестве и по разумной, приемлемой цене. Весь смысл полевого этапа семеноводства картофеля состоит в получении максимальных объемов доступных по цене семян при жестком сдерживании повторного заражения. Практически все обязательные и специальные организационно-методические и технологические мероприятия и операции направлены на это. Зараженное вирусом растение и клубни вылечить невозможно, и борьба с вирусными болезнями выражается в недопущении заражения растений тлями и механически. Рассмотрим несколько важнейших аспектов менеджмента вирусных болезней, по которым работу нужно вести на самом высоком уровне.

1. Учет и реагирование на динамику и видовой состав тлей-переносчиков вирусов. Перенос тлями вирусов с больных растений на здоровые, наряду с исходным заражением посадочного материала и механическим переносом является основной причиной повторного заражения семенного картофеля. Большинство вирусов сохраняет вирулентность и удерживается на ротовом аппарате тли несколько часов. За это время тля может улететь на десятки километров с огорода, свалки, низкокачественного посева и оказаться в питомниках семеноводства. Наблюдать за этим процессом на семеноводческих полях нужно фактически непрерывно – от посадки до полного высыхания ботвы. Надо отметить, что во всех странах развитого картофелеводства мониторинг тли проводится с весомым участием бюджетного финансирования и привлечением ведущих НИИ. Результаты мониторинга и реагирование на них семеноводческими предприятиями обязательно учитываются в ходе сертификации. Когда-то так работала государственная служба защиты растений и у нас. В настоящее время мониторинг в РФ на картофеле почему-то ведется только по колорадскому жуку, который не является проблемой в товарном картофелеводстве. Поэтому любое профессиональное семеноводческое предприятие должно самостоятельно осуществлять контроль тлей-переносчиков, используя при этом стандартную методику. А она довольно прозрачна и унифицирована, нужно только знать важные подробности. Основа системы мониторинга тли –  желтые ловушки Мерике (фото 5). Их нужно устанавливать чуть выше высоты растений, на очищенном от всех растений участке в непосредственной близости от картофельного поля. (Специалисты по защите растений могут получить достаточно точные сведения о количестве тлей путем непосредственного просмотра 100 листьев верхнего, среднего и нижнего яруса по диагонали поля).

Попавших в ловушки крылатых тлей нужно собирать еженедельно и определять видовой состав. Способность переносить вирусы у разных видов тли отличается существенно. Самая вредоносная – зеленая персиковая тля (фото 6,7) имеет КПД, равное единице, все другие – намного меньшие коэффициенты (табл.2,3). Коэффициенты вредоносности видов тли предложены английскими учеными (Felton B. и др.,2013) и используются повсеместно. Они отличаются для Y-вируса и ВСЛК, то есть для разных механизмов передачи вирусов. Желтым фоном выделены особо опасные виды, колонизирующие картофель, т.е. те, что поселяются на картофеле, формируют бескрылые формы, тоже разносящие вирусы. К ним относятся персиковая, картофельная, большая картофельная, крушинная, крушинниковая тли. Остальные учитываемые виды не колонизируют картофель, но переносят вирусы транзитом, в процессе пробных уколов при поиске привычных кормовых культур. Определение видового состава крылатых тлей требует высокой квалификации и наличия микроскопа. Фундаментальные определители тлей издавались 40-50 лет назад и сейчас являются библиографической редкостью. Последние полноцветные атласы Германии (2000 г.) и Нидерландов (2008 г.) можно приобрести в интернет-магазинах издательств. Есть и специализированные сайты по тле, например, aphid.aphidnet.org, но на них чисто картофельные виды представлены фрагментарно. При анализе содержимого ловушек следует не выпускать из виду возможность попадания в них цикадок и псиллид (фото 8,9), которые разносят столбур и уже проникший в Европу вирус Зебра-чипс.

Количество пойманных экземпляров тли пересчитывается в индекс векторного давления (ИВД). Персиковая тля учитывается в реальных единицах, все остальные виды перемножаются на коэффициент вредоносности. По сути, переводятся в одну единицу измерений, формат вредоносности персиковой тли. Так, если поймано 20 штук картофельной тли, то для расчета индекса их количество будет 20х0,2=4 ед. Суммарное количество в пересчете на персиковую тлю – это и есть индекс векторного давления. Логичнее считать ИВД по неперсистентным видам тли, как наиболее проблемным. Индекс менее двух единиц является абсолютно безопасным, зеленый цвет. От 2 до 10 – желтый цвет, состояние готовности, принятие защитных мер на усмотрение предприятия. ИВД выше 10 требует обязательного применения защитных средств от тли. Это проверяет служба сертификации. Непринятие защитных мер – основание для понижения класса семян или выдачи предписания о уничтожении ботвы. Порог вредоносности тли (10 единиц персиковой тли) установлен в ходе специальных исследований степени заражения семенного материала при разном векторном давлении. Заражение вирусам достоверно увеличивается, если численность тли превышает порог, при меньших количествах разница между уровнями заражения несущественна. Соответственно, при зеленом и желтом уровне ИВД защитные мероприятия не дают эффекта, не сказываются на уровне заражения и проводить их нет смысла.

В некоторых европейских странах по всем точкам мониторинга ведется расчет суммарного (накопленного) ИВД с начала вегетации (рис.1). Установлены предельные значения суммарного ИВД, после достижения которых служба сертификации выдает предписание о скашивании, десикации ботвы на семенных участках. Каково это предельное значение? В Нидерландах ИВД в настоящее время – 80 единиц персиковой тли (Haverkort A., 2018). В национальных официальных правилах сертификации эти показатели не указаны. Но подчеркивается, что при выдаче предписания о скашивании ботвы учитывается не только накопленный индекс векторного давления, но и устойчивость сортов к вирусной инфекции (есть официальная градация выращиваемых сортов по этому признаку), количество растений с симптомами вирусов, выявленное в ходе полевой инспекции, проведение защитных мероприятий против тли.  На выполнение предписания фермерам отводится от двух (Нидерланды) до трех (Шотландия) дней. Невыполнение предписания приводит к отказу в сертификации или понижению класса семян.

Квалифицированный постоянный мониторинг тлей-переносчиков вирусных болезней дает оперативное понимание уровня инфекционного фона и позволяет проводить защитные мероприятия не шаблонно, а по мере необходимости, тем самым экономя существенные средства на СЗР. Кроме того, семеноводам ЕС предоставляется сервис предупреждения о начале лета тли. В системе бюджетных НИИ функционирует по несколько всасывающих ловушек (фото 10), которые выявляют переносчиков в воздухе на большой высоте. Одна всасывающая ловушка дает точный прогноз в радиусе 100 км.  О таком сервисе приходится только мечтать, но приведенная информация позволяет правильно осуществлять контроль на уровне отдельного предприятия, трансформируя полученную информацию в оперативные мероприятия по контролю вирусных болезней с учетом сложившейся в конкретный год и на конкретных полях ситуации. В перечень этих мероприятий входят различные приемы изоляции и защиты семенных участков.

2. Пространственная изоляция. Размещение производства семенного картофеля в регионах с минимальным инфекционным фоном векторов вирусных болезней практикуется во всех странах развитого картофелеводства. Так, в Нидерландах семеноводство сосредоточено на северных прибрежных польдерах (рис.2).

Многолетние наблюдения подтвердили, что в этой местности инфекционный фон в полтора раза ниже, а критический сезонный уровень ИВД в среднем наступает 26 июля, на две недели позже по сравнению с югом страны. (Haverkort A., 2018). Это хорошо видно и на рис.1: на севере ИВД зеленый, на юге красный. Вполне можно сделать вывод, что на юге Нидерландов семеноводство картофеля крайне рискованно, а про более южные страны и говорить нечего. Но не нужно забывать про относительность. Если не упираться в границу Нидерландов, а проехать на юг всю Бельгию, то на севере Франции, в прибрежном регионе Ла Манша, находится зона семеноводства картофеля этой страны. Франция занимает второе место в мире по объемам экспорта семенного картофеля. Это подразумевает высокое качество продукции, между тем французская зона семеноводства расположена на 700 км южнее нидерландских польдеров. Семеноводы за счет высокого уровня технологии и организации производят достойный товар, хотя по понятным причинам увидеть в открытом доступе результаты мониторинга тли в этой зоне не представляется возможным.  

Шотландский регион семеноводства картофеля сконцентрирован на северо-востоке, на морском побережье (рис.3). Если посмотреть английский мониторинг тли за последние годы, то в этой зоне инфекционный фон в два раза ниже по сравнению с центральной Англией. Но выясняется, что в самой Шотландии есть зоны с еще меньшим количеством тли, на юго-востоке, границе с Северной Ирландией. Почему не там выращивают семенной картофель?

Очевидно, из-за меньшей пригодности земель по мехсоставу и каменистости. Если ориентироваться только на тлю, то все семеноводство картофеля ЕС логично было бы разместить в Скандинавии. Определенные шаги в этом направлении предприняты. Буквально за 200 км до Полярного круга, на 64-й параллели расположена финская, одна из пяти европейских HG, зона семеноводства картофеля (фото 14). Ежегодно там на площади 1000 га выращивается до 30 тыс. тонн семенного картофеля. Климатические условия минимально достаточны: вегетационный период с мая по октябрь, очень длинный световой день в начале вегетации, прохладно и достаточное количество осадков – до 300 мм (рис.4).

Инфекционный фон по тле изучен основательно независимыми исследователями (Kirchner S.  и др., 2013) с использованием желтых и всасывающих ловушек.  За неделю в ловушку попадает от 20 до 3000 штук тлей (рис.5). Но переносчиков вирусов среди них только 10-20%, остальное – неспецифические древесно-кустарниковые виды. Персиковая тля на севере практически не встречается, единично попадается картофельная.

Продолжение статьи будет опубликовано в журнале «Картофельная система» №3, 2020 г.

КС