Sergey Banadysev,農業科學博士,多卡基因技術有限責任公司繁殖計劃負責人
馬鈴薯病毒性疾病的危害性不斷增加。 近年來,它們造成的損害不僅表現在產量下降,還表現在塊莖商業品質的惡化上。 YBK、HLK、拖把、撥浪鼓病毒的壞死毒株使馬鈴薯不標準,而葉子上新毒株的症狀變得不那麼明顯。 Y 病毒尤其成問題(照片 1-4)。 其壞死株系沒有抗性基因,用經典的育種方法不可能培育出高抗性的品種。 考慮病毒性疾病病原體的生物學和特徵不是本文的主題(關於這個主題的信息已經足夠多),我們將重點分析獲得病毒性疾病高質量種子材料的可用機會.
首先,有必要明確高質量的概念。 標準要求嚴格限制病毒性疾病的外部表現,並且在包括俄羅斯聯邦在內的許多國家,塊莖的內部潛伏感染也受到額外限制。 同時,在調節病毒性疾病的耐受性方面存在許多細微差別,其中一些是顯著的(表 1)。 讓我們看看細節。
乍一看,荷蘭對潛伏感染的規範似乎非常嚴格:精英人群中只有 1,4% 的耐受性。 但是在 NAK 關於分析程序的內部說明中,對此進行了解釋並變得清晰。 必須控制超精英類別及以上的潛伏感染。 分析通過 PCR 進行並且僅針對 Y 病毒。 將 50 個塊莖組合成一個 PCR 樣品。 如果根據分析樣品中塊莖的總數,如果四個樣品中不超過一個樣品,或八個樣品中不超過兩個樣品,或 12 個樣品中三個樣品顯示陽性反應,則該批次被視為標準品。 0,6% 的容差源自假設 50 個塊莖樣本中只有一個受感染塊莖。 但這是在理想情況下,理論上,50 個塊莖的組合樣本中的所有 50 個塊莖都可以被感染。 那麼該批次的實際潛伏感染數字應該是25%,而不是0,6%。
蘇格蘭人和美國人在評估潛伏感染方面是現實的。 蘇格蘭是歐盟五個法定的馬鈴薯種子高級保護區 (HG) 之一。 也就是說,它是最優質材料的生產區。 但是,那裡的認證規則不要求對潛在感染進行強制性驗證。 是的,建議這樣做,但潛伏感染程度不影響認證結果。 在美國,塊莖侵染是通過經典的土壤控制方法來評估的。 在秋季,從所有需要認證的批次中抽取樣品,然後送往夏威夷或佛羅里達。 沒有冬天,塊莖立即種植在土壤中,並在生長季節通過病毒病的視覺表現進行評估。 沒錯,並非每一次潛伏感染都會影響葉子和農作物,有時它會以潛伏形式存在多年而不會造成任何傷害。 到 XNUMX 月,已經獲得了後代植物上現有病毒疾病的具體實際表現的結果。 種子的購買者將有相同的畫面,但稍後。 這個信息決定了年度認證的最終結果,主要的彈簧實施就是基於這個信息。
UNECE、德國、法國的 S-1 標準也規定和使用了對直接後代病毒的評估。 收穫後,應採集 100 個塊莖樣品,在溫室中生長並評估葉片上病毒病的表現。 從本質上講,這也是土壤控制,只是在封閉的地面上,是一種更昂貴的選擇。 實驗室測試僅在有爭議的情況下進行。 但是在同一個 S-1 標準中存在矛盾,因為評估程序部分提到了不僅可以使用視覺方法,還可以使用實驗室方法。 專家了解,ELISA 或 PCR 檢測到的病毒植物數量是視覺檢測的數倍。
至於 GOST 33996-2016 於 2018 年在俄羅斯聯邦引入的潛伏感染規範,它們提供了實驗室檢測,沒有對成年後代進行目視評估,並且在解釋方面是獨一無二的。 根據新標準,只有原始種子材料的潛伏感染評估是強制性的:SSE及更高。 但這張筆記為即興創作和即興創作提供了巨大的可能性:“筆記。 對進入採用該標準的國家流通的超優質、優質和繁殖種薯批次,應種薯生產商或供應商的要求進行實驗室檢測。 根據塊莖樣品的實驗室測試結果,限制病毒和/或細菌感染的最大允許限制可以在雙方同意的種薯供應協議(合同)中確定。 對於 EC 類批次,基於實驗室檢測結果的 UVC 最高限值不應超過 10%。” 這三個提案將標準從嚴格而明確的文件變成了法律廢話,成為澄清生產者和購買者之間關係的來源,成為索賠的工具。 在質量問題上如何允許(實質上替代標準)和依賴當事人的約定,因為買賣雙方的利益在此不可能重合。 您如何為不同的類別設定相同的標準,因為複制質量的下降是不可避免的。 標準 33996-2016 的另一項規定——病毒性疾病潛伏感染的評估——允許通過 ELISA 和 PCR 進行。 儘管這些方法的靈敏度相差一個數量級。 但該標準已獲批准並實施,所有種子種植企業都必須遵守其規範和要求。
目前所有馬鈴薯發達的國家都在所謂的無病毒基礎上進行馬鈴薯種子生產。 細胞和組織培養與熱化療和微克隆繁殖相結合,使獲得馬鈴薯細胞中病毒含量為零的初始種子材料成為可能。 但是您需要了解兩點:零並不意味著完全不存在,而是可能存在低於靈敏度閾值的可用分子診斷方法。 擺脫病毒並不意味著使馬鈴薯能夠抵抗病毒。 如果沒有可靠的保護以防止再次感染病毒性疾病,健康的馬鈴薯種子材料會變成多種 F-1 雜種,其中只有第一代產生出色的結果,在隨後的繁殖過程中性能急劇下降。 在氣候緊張和傳染性高的地區,包括俄羅斯聯邦南部在內的地區普遍購買種薯種植一年。 但是,通過這種提供種子材料的計劃,種子必須數量充足,價格合理且負擔得起。 馬鈴薯種子田階段的重點是獲得最大數量的負擔得起的種子,同時防止再次侵擾。 幾乎所有強制性和特殊的組織、方法和技術措施和行動都以此為目標。 感染病毒的植物和塊莖無法治愈,而對抗病毒性疾病的鬥爭表現在防止蚜蟲和機械感染植物。 讓我們考慮一下病毒性疾病管理的一些最重要的方面,必須在最高級別開展工作。
1. 考慮和應對蚜蟲病毒攜帶者的動態和物種組成。 蚜蟲將病毒從患病植物轉移到健康植物,以及種植材料的初始感染和機械轉移,是種薯再次感染的主要原因。 大多數病毒仍然具有毒性,並在蚜蟲的口器上停留數小時。 在此期間,蚜蟲可以從花園、垃圾填埋場、劣質作物飛出數十公里,最終進入苗圃。 有必要在種子種植領域幾乎連續地觀察這個過程 - 從種植到頂部完全乾燥。 應該指出的是,在所有發達的馬鈴薯種植國家,蚜蟲監測都是在預算融資和主要研究機構的參與下進行的。 在認證過程中,必須考慮監測結果和種子企業的反應。 曾幾何時,國家植物保護局也在我國工作。 目前,由於某種原因,俄羅斯聯邦對馬鈴薯的監測僅針對科羅拉多馬鈴薯甲蟲,這在商業馬鈴薯種植中不存在問題。 因此,任何專業的種子企業都應該能夠使用標準程序自行控制蚜蟲媒介。 並且是相當透明和統一的,你只需要知道重要的細節。 蚜蟲監測系統的基礎是 Merike 的黃色誘捕器(照片 5)。 它們需要安裝在植物高度的上方,安裝在馬鈴薯田附近沒有所有植物的地方。 (植物保護主義者可以通過直接觀察田間對角線的 100 片頂部、中間和底部葉子來獲得相當準確的蚜蟲數量。)
應每週收集捕獲的有翅蚜蟲並確定物種組成。 不同種類的蚜蟲攜帶病毒的能力存在顯著差異。 最有害的——綠桃蚜(照片 6,7)的效率等於 2,3,所有其他的係數都低得多(表 2013)。 蚜蟲的危害係數是由英國科學家提出的(Felton B. et al., 40),並被廣泛使用。 Y 病毒和 HLPV 不同,即病毒傳播機制不同。 殖民馬鈴薯的特別危險的物種用黃色背景標記; 那些定居在馬鈴薯上的無翅形態也會傳播病毒。 這些包括桃子、馬鈴薯、大馬鈴薯、沙棘、沙棘蚜蟲。 其餘被考慮的物種不會在馬鈴薯上定居,而是在運輸過程中傳播病毒,在尋找熟悉的飼料作物的測試注射過程中。 確定有翅蚜蟲的物種組成需要高素質和顯微鏡。 蚜蟲的基本決定因素發表於 50 至 2000 年前,現在已成為罕見的書目。 可以從出版商的在線商店購買最新的德國(2008 年)和荷蘭(8,9 年)全彩地圖集。 也有關於蚜蟲的專門網站,例如 aphid.aphidnet.org,但純粹的馬鈴薯物種在它們上被零星地展示。 在分析陷阱的內容時,不應忽視蟬和木蝨進入其中的可能性(照片 XNUMX),它們傳播了已經滲透到歐洲的 stolbur 和 Zebrachips 病毒。
照片 8. 葉蟬 照片 9. 木蝨
捕獲的蚜蟲數量被轉換為矢量壓力指數(VPI)。 桃蚜以實際單位計算,所有其他物種乘以危害因子。 事實上,它們被轉換成一種計量單位,即桃蚜危害的格式。 因此,如果捕獲 20 只馬鈴薯蚜蟲,那麼計算指數,它們的數量將是 20x0,2 = 4 個單位。 桃蚜的總數是矢量壓力指數。 將非持久性蚜蟲物種的體外診斷視為最有問題的更合乎邏輯。 小於兩個單位的索引是絕對安全的,綠色的。 從 2 到 10 - 黃色,準備狀態,由企業自行決定採取保護措施。 高於 10 的 VD 要求強制使用防治蚜蟲的防護設備。 這由證書頒發機構驗證。 未採取保護措施是種子等級降級或下達命令銷毀頂部的依據。 在對不同載體壓力下種子材料侵染程度的專項研究過程中,確定了蚜蟲(10單位桃蚜)的危害閾值。 如果蚜蟲數量超過閾值,病毒侵染會顯著增加,在較低的數量下,侵染水平之間的差異不顯著。 因此,在IVD的綠色和黃色級別,保護措施沒有效果,不影響感染水平,執行它們沒有意義。
在一些歐洲國家,對於所有監測點,從生長季節開始計算總(累積)WDI(圖1)。 已經確定了總 ATI 的限值,達到該限值後,認證服務會發出命令,在種子地塊上進行割草、乾燥頂部。 這個極限值是多少? 在荷蘭,IVA 目前是 80 單位的桃蚜(Haverkort A.,2018)。 這些指標在國家官方認證規則中沒有規定。 但需要強調的是,在下達割草令時,不僅要考慮累積的病媒壓力指數,還要考慮品種對病毒感染的抵抗力(在此基礎上有栽培品種的官方分級),數量在實地檢查中發現具有病毒症狀的植物,以及對蚜蟲的保護活動。 農民有兩(荷蘭)到三天(蘇格蘭)的時間來遵守命令。 不遵守規定會導致拒絕認證或減少種子類別。
對病毒性疾病的蚜蟲攜帶者進行合格的持續監測可以讓您對感染背景的水平有一個操作性的了解,並允許您根據需要而不是按模式執行保護措施,從而為植物保護產品節省大量資金。 此外,還為歐盟種子種植者提供夏季蚜蟲預警服務。 在預算研究機構的系統中,有幾個吸入陷阱(照片10)可以檢測高空空氣中的矢量。 一個吸水阱可以在 100 公里的半徑範圍內提供準確的預報。 人們只能夢想這樣的服務,但所提供的信息使人們能夠在單個企業層面正確實施控制,將收到的信息轉化為控制病毒性疾病的操作措施,同時考慮到特定情況下的發展情況年份和特定領域。 這些活動的清單包括各種隔離和保護種子地塊的方法。
2.空間隔離. 所有馬鈴薯種植髮達的國家都在病毒病媒傳染背景最小的地區種植種薯。 因此,在荷蘭,種子生產集中在北部沿海圩田(圖 2)。
長期觀察證實,該地區的傳染性背景低一倍半,ITD的關鍵季節性水平平均出現在26月2018日,比該國南部晚兩週。 (Haverkort A.,1 年)。 這在圖 700 中清晰可見:北部為綠色,南部為紅色。 很有可能得出的結論是,在荷蘭南部生產馬鈴薯種子的風險極大,更多的南部國家無話可說。 但我們不能忘記相對論。 如果不跑到荷蘭邊境,而是把比利時全境往南開,那麼在法國北部,英吉利海峽沿岸地區,就有這個國家的馬鈴薯種子區。 法國是世界第二大種薯出口國。 這意味著高品質的產品,而法國種子區位於荷蘭圩田以南 XNUMX 公里處。 由於技術和組織的高水平,種子種植者生產出有價值的產品,儘管由於顯而易見的原因,不可能在公共領域看到該區域的蚜蟲監測結果。
蘇格蘭馬鈴薯種子產區集中在東北部的沿海地區(圖 3)。 如果你看看英國近年來對蚜蟲的監測,那麼在這個地區,傳染性背景比英格蘭中部低兩倍。 但事實證明,在蘇格蘭本身,在東南部,與北愛爾蘭接壤的地方,蚜蟲的數量甚至更少。 他們為什麼不在那裡種土豆呢?
顯然,由於土地在機械成分和岩石方面的適應性較差。 如果我們只關注蚜蟲,那麼將所有歐盟馬鈴薯種子生產放在斯堪的納維亞半島是合乎邏輯的。 已經朝著這個方向採取了某些步驟。 距離北極圈 200 公里,在 64 度緯線上,有芬蘭,歐洲五個 HG 之一,馬鈴薯種子區(照片 14)。 每年在 1000 公頃的土地上種植多達 30 萬噸種薯。 氣候條件是最低限度的:生長季節從 300 月到 4 月,生長季節開始時的日照時間很長,涼爽而充足的降雨 - 高達 XNUMX 毫米(圖 XNUMX)。
獨立研究人員 (Kirchner S. et al., 2013) 使用黃色和吸盤對蚜蟲的感染背景進行了深入研究。 一周內,有 20 到 3000 只蚜蟲落入陷阱(圖 5)。 但其中病毒攜帶者僅佔10-20%,其餘為非特異性喬木和灌木。 北方桃蚜基本未見,馬鈴薯蚜僅見。
文章續篇將發表在《馬鈴薯系統》雜誌3年第2020期。
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