Оздоровлення винограду у культурі тканин і органів in vitro
Анотація
У статті представлено результати досліджень, спрямованих на оздоровлення винограду від вірусу скручування листя (Grapevine leafroll-associated virus 3, GLRaV-3) за допомогою поєднання методів термотерапії in vitro та культивування апікальних меристем. Враховуючи актуальність проблеми вірусних інфекцій винограду, які знижують врожайність, погіршують якість ягід та технологічні властивості виноматеріалів, забезпечення санітарної чистоти садивного матеріалу є одним із ключових напрямів підвищення продуктивності та стабільності виноградарства. Мета – визначити ефективність поєднання термотерапії і культивування апікальних меристем in vitro для оздоровлення винограду від вірусу скручування листя та оцінити життєздатність і регенераційний потенціал отриманих мікроклонів. У роботі використовували: мікробіологічні, молекулярно-біологічні та біотехнологічні методи досліджень. Матеріалом для дослідження були мікроклональні рослини та апікальні меристеми технічного сорту винограду «Одеський чорний», отримані з кущів із характерними симптомами скручування листя. Вірусну інфекцію підтверджували методом імуноферментного аналізу (ІФА). Культивування ініціальних експлантів проводили на модифікованих поживних середовищах Мурасіге і Скуга, які характеризувалися підвищеним вмістом фітогормонів і вітамінів. Результати. Для оздоровлення рослин винограду було застосовано дві комбінації методів термотерапії і культивування апікальних меристем. Перша – термотерапія сформованих мікроклональних рослин із подальшим виділенням та культивуванням апікальних меристем; друга – культивування апікальних меристем із наступною термотерапією мікропагонів. Термотерапію проводили в термокамері протягом 8 тижнів при температурі 37 °C з поступовим підвищенням від 25 °C і 16-годинним фотоперіодом. Отримані результати свідчать про високу ефективність поєднання обох методів для оздоровлення винограду від вірусу GLRaV-3. Показано, що приживлюваність ініціальних експлантів після проведення термотерапії та культивування апікальних меристем (незалежно від послідовності проведення процесів) становила 51,5–74,0 %, із кожного експланта формувалось від 1,0 до 5,8 пагонів, довжина яких коливалася від 1,8 до 5,5 см. Кількість рослин, оздоровлених від вірусу, досягала 85,0–88,0 %, що підтверджує високу ефективність комбінації методів у порівнянні з використанням лише культури апікальних меристем. При цьому спостерігалася висока життєздатність і стабільність морфологічних характеристик регенерованих мікроклонів. Висновки. Поєднання термотерапії in vitro та культивування апікальних меристем є ефективним методом оздоровлення винограду від вірусу скручування листя (GLRaV-3), що забезпечує високий рівень елімінації вірусу, мікроклональні рослини рослини характеризуються високою приживлюваністю, регенераційним потенціалом і стабільними морфологічними ознаками.
Посилання
2. Ruiz V. S. Advances in grape culture worldwide. Revista Brasileira de Fruticultura. 2011. Vol. 33. No.1. Р.131–143. https://doi.org/10.1590/S0100-29452011000500016
3. Maliogka V. I., Olmos A., Pappi P. G., Lotos L., Efthimiou K., Grammatikaki G., Candresse T., Katis N. I., Avgelis A. D. A novel grapevine badnavirus is associated with the Roditis leaf discoloration disease. Virus Research, Amsterdam. 2015b. Vol. 203. Р. 47–55. https://DOI: 10.1016/j.virusres.2015.03.003
4. Marcos Fernando Basso, Thor Vinicius Martins Fajardo, Pasquale Saldarelli Grapevine Virus Diseases : Economic Impact and Current Advances in Viral Prospection and Management. Revista Brasileira de Fruticultura. 2017. Vol. 39. No. 1. Р. 2–22. https://doi.org/10.1590/0100-29452017411
5. Al Rwahnih M., Daubert S., Golino D., Rowhani A. Deep sequencing analysis of RNAs from a grapevine showing Syrah decline symptoms reveals a multiple virus infection that includes a novel virus. Virology. 2009. Vol. 387. No. 2. Р. 395–401. DOI: 10.1016/j.virol.2009.02.028
6. Al Rwahnih M., Golino D., Rowhani A. First report of Grapevine Pinot gris virus infecting grapevine in the United States. Plant Disease, Saint Paul. 2016. Vol. 100. No. 5. Р. 1030. https://doi.org/10.1094/PDIS-10-15-1235-PDN
7. Martelli G. P. Directory of virus and virus-like diseases of the grapevine and their agents. Journal of Plant Pathology, Bari. 2014. Vol. 96. No.1. Р.1–136.
8. Andret-Link P., Laporte C., Valat L., Ritzenthaler C., Demangeat G., Vigne E., Laval V., Pfeiffer P., Stussi- Garaud C., Fuchs M. Grapevine fanleaf virus: Still a major threat to the grapevine industry. J. Plant. Pathol. 2004. Vol. 86. Р. 183–195. https://www.researchgate.net/publication/242759853
9. Giampetruzzi A., Roumi V., Roberto R., Malossini U., Yoshikawa N., La Notte P., Terlizzi F., Credi R., Saldarelli P. A new grapevine virus discovered by deep sequencing of virus- and viroid-derived small RNAs in Cv Pinot gris. Virus Res. 2012. Vol. 163. 262–268. DOI: 10.1016/j.virusres.2011.10.010
10. Sudarshana M. R., Perry K. L., Fuchs M. F. Grapevine red blotch-associated virus, an emerging threat to the grapevine industry. Phytopathology. 2015. Vol. 105. Р. 1026–1032. https://doi.org/10.1094/PHYTO-12-14-0369-FI
11. Maliogka V. I., Skiada F. G., Eleftheriou E. P., Katis N. I. Elimination of a new Ampelovirus (GLRaV-Pr) and Grapevine rupestris stem pitting associated virus (GRSPaV) from two Vitis vinifera cultivars combining in vitro thermotherapy with shoot tip culture. Scientia Horticulturae, Amsterdam. Vol. 123. 2009. No. 2. Р. 280–282. DOI:10.1016/j.scienta.2009.08.016
12. Hans J. Maree, Rodrigo P. P. Almeida, Rachelle Bester, Kar Mun Chooi, Daniel Cohen, Valerian V. Dolja, Marc F. Fuchs, Deborah A. Golino, Anna E. C. Jooste, Giovanni P. Martelli, Rayapati A. Naidu, Adib Rowhani, Pasquale Saldarelli, Johan T. Burger Grapevine leafroll-associated virus 3. Frontiers in Microbiology. 2013. Vol. 4. No. 82. DOI: 10.3389/fmicb.2013.00082
13. Křižan B., Ondrušiková E., Holleinová V., Moravcová K., Bláhová L. Elimination of Grapevine fanleaf virus in grapevine by in vivo and in vitro thermotherapy. Hort. Sci. (PRAGue). 2009. Vol. 36. No. 3. Р. 105–108. DOI: 10.17221/37/2008-HORTSCI
14. Panattoni A., Triolo E. Susceptibility of grapevine viruses to thermotherapy on in vitro collection of Kober 5BB. Scientia Horticulturae. 2010. Vol. 125. Issue 1. P. 63–67. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2010.03.001
15. Luvisi A., Panattoni A., Triolo E. Thiopurine prodrugs for plant chemotherapy purposes. Journal of Phytopathology, Berlin. 2011. Vol. 159. No. 5. Р. 390–392. https://doi.org/10.1111/j.1439-0434.2010.01779.x
16. Borroto-Fernandez E. G., Sommerbauer T., Popowich E., Scharti A., Laimer M. Somatic embryogenesis from anthers of the autochthonous Vitis vinifera cv. Domina leads to Arabis mosaic virus- free plants. European Journal of Plant Pathology, Dordrecht. 2009. Vol. 124. No. 1. Р. 171–174. DOI: 10.1007/s10658-008-9404-0
17. Bayati S., Shams-Bakhsh M., Moiens A. Elimination of Grapevine virus A (GVA) by cryotherapy and electrotherapy. Journal of Agricultural Science and Technology, Tehran. 2011. Vol. 13. No. 3. Р. 442–450
18. AlMaarri K, Massa R, AlBiski F. Evaluation of some therapies and meristem culture to eliminate Potato Y potyvirus from infected potato plants. Plant Biotechnol. 2012. Vol. 29. Р. 237–43. DOI: 10.5511/plantbiotechnology.12.0215a
19. MinRui Wang, ZhenHua Cui, JingWei Li, XinYi Hao, Lei Zhao and QiaoChun Wang In vitro thermotherapybased methods for plant virus eradication. Plant Methods. 2018. Р.1–18. https://doi.org/10.1186/s13007-018-0355-y
20. Chinestraa S. C., Curvettoa N. R., Marinangeli P. A. (2015) Production of virus-free plants of Lilium spp. from bulbs obtained in vitro and ex vitro. Scientia Horticulturae. Vol. 194. P. 304–312. https://doi.org/10.1016/j.scienta.2015.08.015
21. Lozoya-Saldana H, Dawson W. O. Effect of alternating temperature regimes on reduction or elimination of viruses in plant tissues. Phytopathology. 1982. Vol. 72. No. 8. Р. 1059–1064.
22. Dziedzic E. Elimination of Prunus necrotic ring spot virus (PNRSV) from plum ‘Earliblue’ shoots through thermotherapy in vitro. Journal of Fruit and Ornamental Plant Research. 2008. Vol. 6. No. 16. Р. 101–109.
23. Wang Q., Cuellar W. J., Rajamaki M. L., Hirata Y., Valkonen J. P. T. Combined thermotherapy and cryotherapy for efficient virus eradication: relation of virus distribution, subcellular changes, cell survival and viral RNA degradation in shoot tips. Molecular Plant Pathology, Malden. 2008. Vol. 9. No. 2. Р. 237–250. doi: 10.1111/j.1364-3703.2007.00456.x
24. Cheong E. J., Jeon A. R., Kang J. W., Mock R, Kinard G Li R. In vitro elimination of Black raspberry necrosis virus from black raspberry (Rubus occidentalis). Hort. Sci. (Prague). 2014. Vol. 2. Р. 95–99. DOI: 10.17221/266/2013-HORTSCI
25. Andret-Link P., Laporte C., Valat L., Ritzenthaler C., Demangeat G., Vigne E., Laval V., Pfeiffer P., Stussi-Garaud C., Fuchs M. Grapevine fanleaf virus: Still a major threat to the grapevine industry. 2004. J. Plant. Pathol. Vol. 86. Р. 183–195.
26. Зеленянська Н. М. Наукове обґрунтування та розробка сучасної технології вирощування садивного матеріалу винограду : дис.... д-ра. с.-г.. наук : 06.01.08. Одеса, 2016. 502 с.
27. Зеленянська Н. М., Рябий М. І. Застосування методу апікальних меристем для розмноження винограду in vitro. Вісник Уманського національного університету садівництва. 2024. № 2. С. 55–61. DOI https://doi.org/10.32782/2310-0478-2024-2-55-61
28. Guojun Hu, Yafeng Dong, Zunping Zhang, Xudong Fan, Fang Ren Efficiency of chemotherapy combined with thermotherapy for eliminating grapevine leafroll- associated virus 3 (GLRaV-3). Scientia Horticulturae. 2020. Vol. 271. Р. 109462
29. Vanja Miljani´c, Denis Rusjan, Andreja Škvarˇc, Philip pe Chatelet, and Nataša Štajner Elimination of Eight Viruses and Two Viroids from Preclonal Candidates of Six Grapevine Varieties (Vitis vinifera L.) through In Vivo Thermotherapy and In Vitro Meristem Tip Micrografting. Plants 2022. Vol. 11. Р. 1064. https://doi.org/10.3390/plants11081064
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
