WSTĘPNE WYNIKI BADAŃ NAD WIRUSAMI WYSTĘPUJĄCYMI NA KUKURYDZY W POLSCE

Transkrypt

1 Progress in Plant Protection / Postępy w Ochronie Roślin, 46 (1) 2006 WSTĘPNE WYNIKI BADAŃ NAD WIRUSAMI WYSTĘPUJĄCYMI NA KUKURYDZY W POLSCE KATARZYNA TRZMIEL, MAŁGORZATA JEŻEWSKA Instytut Ochrony Roślin Miczurina 20, Poznań k.trzmiel@ior.poznan.pl m.jezewska@ior.poznan.pl I. WSTĘP Uprawa kukurydzy w Polsce ma ponad stuletnią historię. Prace hodowlane doprowadziły do powstania odmian dostosowanych do warunków klimatycznych panujących w naszym kraju. Ze względu na opłacalność produkcji od kilku lat obserwuje się stały przyrost areału uprawy tego gatunku. W 2000 roku powierzchnia upraw wynosiła około 314 tys. ha, a w 2004 roku wzrosła ponad dwukrotnie do 701 tys. ha. W rejestrze Centralnego Ośrodka Badania Odmian Roślin Uprawnych znajduje się obecnie 120 mieszańców F1 kukurydzy (Lista Odmian Rolniczych 2004), z czego 62 mieszańce są przeznaczone do uprawy na ziarno, 41 na kiszonkę, a pozostałe 17, to odmiany ogólnoużytkowe (Lista Opisowa Odmian. Rośliny Rolnicze 2004). Zwiększenie areału uprawy kukurydzy na ziarno (rośliny o wydłużonym okresie wegetacyjnym) sprzyja pojawianiu się i rozprzestrzenianiu się nowych szkodników i patogenów. Według danych literaturowych kukurydza może być naturalnie porażana przez ponad 50 wirusów (Lapierre i Signoret 2004). Szkodliwość wirusów dla kukurydzy jest zróżnicowana. Na przykład, wirus smugowatości kukurydzy (Maize streak virus, MSV) występuje sporadycznie, ale może spowodować wyraźny spadek plonów. Wirus smugowatej mozaiki pszenicy (Wheat streak mosaic virus, WSMV) poraża uprawy niemal rokrocznie, ale nie ma tak dużego wpływu na plonowanie. Najważniejsze wirusy występujące w kukurydzy w Europie to: wirus karłowej mozaiki kukurydzy (Maize dwarf mosaic virus, MDMV) wirus szorstkiej karłowatości kukurydzy (Maize rough dwarf virus, MRDV) wirus mozaiki trzciny cukrowej (Sugarcane mosaic virus, SCMV) wirusy żółtej karłowatości jęczmienia (Barley yellow dwarf mosaic viruses, BYDV- MAV; BYDV-PAV) wirus smugowatej mozaiki pszenicy (Wheat streak mosaic virus, WSMV). MDMV i SCMV należą do rodzaju Potyvirus. SCMV w przeszłości był uważany za szczep A MDMV a obecnie są one sklasyfikowane jako dwa odrębne gatunki. Głównym różnicującym gospodarzem tych dwóch wirusów jest sorgo alepskie (Sorghum

2 440 Progress in Plant Protection / Postępy w Ochronie Roślin, 46 (1) 2006 halepense (L.) Pers.), które jest porażane wyłącznie przez MDMV. Wiriony są nitkowate, o długości od 700 do 770 nm. Oba wirusy przenoszą się przez liczne gatunki mszyc, w sposób trwały. Ponadto mogą się przenosić mechanicznie. Zarówno MDMV jak i SCMV występują niemal na całym świecie (Gibbs 1996; Persley 1996). Wirus szorstkiej karłowatości kukurydzy należy do rodzaju Fijivirus. Cząstki wirusa są izometryczne, o średnicy około 70 nm. W warunkach polowych MRDV przenosi się, w sposób trwały, przez skoczki, np.: Laodelphax striatellus Fallén. Jest to praktycznie jedyny sposób rozprzestrzeniania się tego wirusa gdyż mechaniczna inokulacja jest mało wydajna, a MRDV nie przenosi się przez nasiona. Szorstka karłowatość kukurydzy została stwierdzona we: Francji, Włoszech, Hiszpanii, krajach byłej Jugosławii, Czechosłowacji, Szwajcarii, a także w Iranie (Louie 2000). Objawy żółtej karłowatości jęczmienia może wywoływać kilka wirusów. Jednak, jak wynika z danych literaturowych, najważniejszymi sprawcami choroby są: BYDV- MAV i BYDV-PAV. Wirusy żółtej karłowatości jęczmienia mają cząstki sferyczne, o średnicy 25 nm. Wirusy są przenoszone przez liczne gatunki mszyc zbożowych, w sposób trwały. Żółta karłowatość jęczmienia ma ogólnoświatowy zakres występowania (Lapierre 2004; Miller i wsp. 2004). Wirus smugowatej mozaiki pszenicy należy do rodzaju Tritimovirus. WSMV występuje w postaci nitkowatych wirionów osiągających długość 700 nm i szerokość nm. Jest on przenoszony przez szpeciela Aceria tosichella Keifer. Obecność wirusa została potwierdzona na Środkowym Wschodzie, w centralnej Europie, Francji, Meksyku, USA, a także w Australii (French i Stenger 2004). Ze względu na brak danych na temat wirusów porażających kukurydzę w Polsce, w 2005 roku podjęto badania, których celem była wstępna ocena występowania wirusów na tym gatunku zboża. II. MATERIAŁ I METODY Materiał badawczy stanowiły rośliny kukurydzy wykazujące objawy chorobowe. Obserwacje prowadzono na polach Hodowli Roślin Rolniczych Nasiona Kobierzyc w Kobierzycach (woj. dolnośląskie) i Hodowli Roślin Smolice w Smolicach (woj. wielkopolskie). Lustracja pól odbyła się w pierwszej połowie czerwca, we wczesnym etapie rozwoju wegetacyjnego roślin (faza rozwoju 8,9 liści). Detekcję wirusów prowadzono stosując test ELISA (Clark i Adams 1977). BYDV- MAV i BYDV-PAV wykrywano łącznie, stosując immunoglobulinę poliwalentną i koniugat produkcji firmy Loewe. Obecność SBCMV oraz WSMV potwierdzono przy użyciu zestawów immunoglobin oraz koniugatów również z firmy Loewe, natomiast do wykrywania MDMV wykorzystano zestawy produkcji trzech firm: Agdia, Loewe i Bioreba. Zdiagnozowane wirusy w roślinach z uprawy polowej przenoszono na zdrowe rośliny w warunkach szklarniowych. Zestaw roślin testowych obejmował linie flintowe i dentowe kukurydzy pastewnej. Stosowano inokulację mechaniczną oraz przenoszenie przy użyciu mszycy czeremchowo-zbożowej (Rhopalosiphum padi L). MDMV przenoszono stosując inokulację mechaniczną jak również przez mszyce, natomiast wirusy żółtej karłowatości jęczmienia tylko przez mszyce.

3 Występowanie wirusów kukurydzy w Polsce 441 III. WYNIKI I ICH OMÓWIENIE Najczęściej występującymi objawami obserwowanymi podczas lustracji pól kukurydzy były zahamowania wzrostu oraz pasiaste, biało-żółte lub antocyjanowe przebarwienia albo smugowatość liści. Ogółem pobrano 156 roślin podejrzanych o porażenie przez wirusy, z czego 64 w Kobierzycach i 92 w Smolicach 1. Obecność wirusów wykazano w 82 roślinach, co stanowi 52,6% wszystkich badanych; 34 rośliny porażone pochodziły z Kobierzyc (53,1% badanych) oraz 48 ze Smolic (52,2%). Przy użyciu testu ELISA w analizowanych próbach wykryto następujące wirusy: BYDV-MAV, BYDV-PAV, SBCMV, WSMV oraz MDMV. Wszystkie wymienionej wirusy występowały w obydwu miejscowościach. Wyniki badań występowania wirusów w roślinach kukurydzy przedstawiono w tabeli 1. Zarejestrowano duży udział przypadków infekcji mieszanych (22%). Wirusami najczęściej występującymi w łącznych porażeniach były BYDV-MAV i BYDV-PAV (38,9% wszystkich infekcji mieszanych). Tabela 1. Wykrywanie wirusów w roślinach kukurydzy wykazujących objawy chorobowe testem ELISA w 2005 roku Table 1. Detection of viruses in maize plants with disease symptoms by ELISA in 2005 Wirus Virus Lokalizacja Localization Liczba roślin porażonych/liczba roślin badanych Nnumber of infected plants/number of tested plants % porażeń % of infected plants Wirusy żółtej karłowatości Kobierzyce 12/37 32,4 jęczmienia BYDV-PAV + BYDV-MAV Smolice 7/59 11,9 Wirus odglebowej mozaiki Kobierzyce 12/16 75,0 zbóż SBCMV Smolice 9/28 32,1 Wirus smugowatej mozaiki Kobierzyce 9/23 39,1 pszenicy WSMV Smolice 22/27 81,5 Wirus karłowej mozaiki Kobierzyce 7/62 11,3 kukurydzy MDMV Smolice 17/90 18,9 Wirusy żółtej karłowatości jęczmienia wykryto w 19 roślinach na 96 badanych, podejrzanych o porażenie (19,8%). Stosunkowo niski udział stwierdzonych porażeń można najprawdopodobniej przypisać wczesnemu terminowi wykonywanych obserwacji. Według danych literaturowych BYDV-PAV jest jednym z głównych wirusów kukurydzy na świecie (Lapierre 2004; Miller i wsp. 2004). Wysoki udział wykrywanych porażeń odnotowano dla SBCMV. W Kobierzycach wynosił aż 75% wszystkich badanych w tym kierunku roślin. W Smolicach był niższy (32%). Informacja o porażeniu kukurydzy w uprawie polowej przez SBCMV jest bar- 1 Z uwagi na ograniczony zasób posiadanych zestawów surowic i koniugatów przebadano tylko wybrane rośliny pod względem wszystkich infekcji wirusowych.

4 442 Progress in Plant Protection / Postępy w Ochronie Roślin, 46 (1) 2006 dzo istotna. Wprawdzie SBCMV jest znany w Polsce (Jeżewska i Trzmiel 2005), lecz jak dotąd, w dostępnej literaturze nie ma danych na temat jego występowania na kukurydzy w warunkach polowych. Pomimo wczesnej fazy rozwoju pobieranych roślin stwierdzono wysoki udział porażeń przez WSMV. Najwyższe nasilenie smugowatej mozaiki pszenicy na kukurydzy (81,5% przebadanych prób) dotyczyło Smolic. Wirus ten dosyć często poraża plantacje kukurydzy jednak jest uważany za mniej groźnego patogena (French i Stenger 2004). Po raz pierwszy w Polsce stwierdzono występowanie MDMV. Wykryto 24 przypadki porażeń przez ten wirus na 152 przebadanych roślin (15,4%). Udział porażeń nie był wysoki, ale można przypuszczać, że wynikał z wczesnego terminu wykonania obserwacji i pobrania prób. Ze względu na sposób przenoszenia wirusa, tzn. przez mszyce, należy się spodziewać, że w późniejszych terminach oceny występowania MDMV udział porażeń będzie wzrastał. Głównym objawem obserwowanym na roślinach kukurydzy porażonych przez wirusy żółtej karłowatości jęczmienia w uprawie polowej była karłowatość. W kilku przypadkach odnotowano też smugowatość liści. W warunkach szklarniowych, po przeniesieniu wirusów na dwie linie hodowlane kukurydzy, stwierdzono zróżnicowaną reakcję roślin testowych. Na roślinach pastewnej linii flintowej pojawiły się czerwone przebarwienia wierzchołków i brzegów liści, które stopniowo obejmowały całą powierzchnię liści. W roślinach linii pastewnej dentowej stwierdzono natomiast infekcje bezobjawowe. Obserwowane zróżnicowanie reakcji roślin kukurydzy na porażenie porażenie przez wirusy żółtej karłowatości jęczmienia jest zgodne z danymi literaturowymi. Loi i wsp. (2004) podkreślili, że występowanie objawów porażenia zależy nie tylko od odmiany (linii) kukurydzy, ale też od warunków klimatycznych. Najbardziej typowym objawem są przebarwienia liści, zwykle żółtawe pasma w okolicy wiązek przewodzących lub czerwonawe przebarwienia brzegów liści. Obecność wirusa może być jednak ograniczona do korzeni i wtedy opisane symptomy nie pojawiają się. Rys. 1. Objawy porażenia przez SBCMV na roślinie kukurydzy (w środku) Fig. 1. Symptoms of SBCMV on maize plant (in the middle)

5 Występowanie wirusów kukurydzy w Polsce 443 Objawami porażenia kukurydzy przez SBCMV w warunkach polowych było zahamowanie wzrostu roślin oraz wąskolistność (rys. 1). WSMV powodował karłowatość roślin kukurydzy w uprawie polowej. Nie zauważono natomiast zielono-żółtej mozaiki liści opisywanej przez Frencha i Stengera (2004) jako reakcji wrażliwych odmian kukurydzy. Wspomniani autorzy podali, że symptomy choroby zanikały w dalszych fazach rozwoju roślin. Rys. 2. Rośliny kukurydzy w uprawie polowej z objawami silnej karłowatości spowodowanej porażeniem przez SBCMV Fig. 2. Strongly stunted maize plants infected with MDMV in the field MDMV powodował silne zahamowanie wzrostu roślin kukurydzy w uprawie polowej (rys. 2). Podobne objawy skarłowacenia obserwowano też na roślinach testowych w warunkach szklarniowych. Nie obserwowano natomiast typowej mozaiki liści, podawanej jako symptom porażenia przez Gibbs a (1996). IV. WNIOSKI 1. Kukurydza okazała się gatunkiem często porażanym przez wirusy. Oprócz porażeń przez wcześniej znane w kraju główne wirusy zbóż: (BYDV-MAV, BYDV-PAV, SBCMV, WSMV) stwierdzono, po raz pierwszy w Polsce, obecność wirusa karłowej mozaiki kukurydzy (Maize dwarf mosaic virus, MDMV). 2. Zagrożenie dla upraw kukurydzy mogą stanowić wirusy przenoszone przez mszyce, tzn. żółtej karłowatości jęczmienia (BYDV-MAV i BYDV-PAV) oraz karłowej mozaiki kukurydzy (MDMV).

6 444 Progress in Plant Protection / Postępy w Ochronie Roślin, 46 (1) 2006 Autorki składają podziękowanie pani inż. Marii Lubik za wszechstronną pomoc techniczną w realizacji niniejszej pracy. V. LITERATURA Clark M.F., Adams A.N Characteristics of the microplate method of enzyme linked immunosorbent assay for the detection of plant viruses. J. Gen. Virol. 34: French R., Stenger D.C Wheat steak mosaic. s W Viruses and Virus Diseases of Poaceae (Gramineae) (H. Lapierre, P.A. Signoret, red.). INRA, Paris, 857 ss. Gibbs A.J Maize dwarf mosaic potyvirus. s W Viruses of Plants. Descriptions and Lists From the VIDE Database (A. Brunt, K. Crabtree, M. Dallwitz, A. Gibbs, L. Watson, red.). CAB International, University Press, Cambridge, UK, ss. Jeżewska M., Trzmiel K Wystepowanie odglebowej mozaiki zbóż na pszenicy ozimej w niektórych rejonach zachodniej Polski. Prog. Plant Protection/Post. Ochr. Roślin 45: Lapierre H Barley yellow dwarf associated with BYDV-MAV. s W Viruses and Virus Diseases of Poaceae (Gramineae) (H. Lapierre, P.A. Signoret, red.). INRA, Paris, 857 ss. Lapierre H., Signoret P.A Virus Diseases of Maize (Zea mays L.). s W Viruses and Virus Diseases of Poaceae (Gramineae) (H. Lapierre, P.A. Signoret, red.). INRA, Paris, 857 ss. Lista Opisowa Odmian COBORU. Słupia Wielka 2004, Rośliny Rolnicze, cz. 1: Loi N., Osler R., Lapierre H Barley yellow dwarf associated to BYDV-PAV virus. s W Viruses and Virus Diseases of Poaceae (Gramineae) (H. Lapierre, P.A. Signoret, red.). INRA, Paris, 857 ss. Louie R Maize Rough Dwarf. s. 55. W Compendium of Corn Diseases. (D.G. White, red). The APS, St. Paul, 78 ss. Miller W.A., Beckett R., Ordon F., Friedt W., Lapierre H Barley yellow dwarf asociated with BYDV-PAV. s W Viruses and Virus Diseases of Poaceae (Gramineae) (H. Lapierre, P.A. Signoret, red.). INRA, Paris, 857 ss. Persley D.M Sugarcane mosaic potyvirus. s W Viruses of Plants. Descriptions and Lists from the VIDE Database (A. Brunt, K. Crabtree, M. Dallwitz, A. Gibbs, L. Watson, red.). CAB International, University Press, Cambridge, UK, ss. KATARZYNA TRZMIEL, MAŁGORZATA JEŻEWSKA PRELIMINARY INVESTIGATIONS ON THE INCIDENCE OF VIRUSES INFECTING MAIZE IN POLAND SUMMARY In 2005 investigations on the occurrence of viruses infecting maize in Poland were carried out. Field observations were performed in Plant Breeding Stations in Kobierzyce (Lower Silesia) and Smolice (Southern Wielkopolska) and 156 plants with disease symptoms were collected for further diagnostic assays. Viral infections were revealed in 82 plants (52,6% of examined). Thirty four of infected plants originated from Kobierzyce and 48 from Smolice. Using ELISA test followig viruses were detected in analysed samples: Barley yellow dwarf virus MAV (BYDV-MAV), Barley yellow dwarf virus PAV (BYDV-PAV), Soil-borne cereal mosaic virus (SBCMV), Wheat streak mosaic virus (WSMV) and Maize dwarf mosaic virus (MDMV). All viruses occurred in

7 Występowanie wirusów kukurydzy w Polsce 445 both locations. It is first report on MDMV incidence in Poland. It is noteworthy also that natural infection of maize with SBCMV appeared because up to now maize was not reported as natural host of this virus. Mixed virus infections were noticed relatively frequently (22% of all plants infected). Symptoms observed on diseased maize plants were described. Maize proved to be a good host for several cereal viruses also in Poland. Key words: maize, symptoms, Barley yellow dwarf virus MAV, Barley yellow dwarf virus PAV, Soil-borne cereal mosaic virus, Wheat streak mosaic virus, Maize dwarf mosaic virus