Nasiennictwo i odmianoznawstwo

Ziemniak Polski 2011 nr 4 1 Nasiennictwo i odmianoznawstwo EPIDEMIOLOGIA CHORÓB WIRUSOWYCH ZIEMNIAKA W ŚWIETLE AKTUALNYCH UWARUNKOWAŃ PRZYRODNICZYCH I BIOLOGICZNYCH prof. dr hab. Michał Kostiw IHAR PIB, Zakład Nasiennictwa i Ochrony Ziemniaka w Boninie e-mail: michalkostiw@o2.pl W nasiennictwie ziemniaka główną przeszkodę w produkcji zdrowych sadzeniaków stanowią niezmiennie choroby wirusowe. Według danych Państwowej Inspekcji Ochrony Roślin i Nasiennictwa w Polsce w ostatnich 2 latach (2009- -2010) z powodu nadmiernego porażenia przez wirusy zdyskwalifikowano ok. 10% plantacji nasiennych. Odsetek ten był jednak znacznie mniejszy niż w wyjątkowo niekorzystnym dla nasiennictwa roku 2008. Wówczas efektem bardzo licznego wystąpienia mszyc ziemniaczanych, szczególnie osobników Aphis nasturtii Kalt. i Aphis frangulae Kalt. (łącznie), oraz mszyc niezwiązanych pokarmowo z ziemniakiem (Kostiw, Robak 2008) i wysokiej presji wirusów dyskwalifikacji uległo aż 31,5% plantacji. Wieloletni monitoring mszyc (Siemaszko 1952; Wisłocka, Kostiw 1978; Kostiw 1987) pokazał, że w warunkach klimatycznych Polski na ziemniaku może żyć i rozmnażać się zaledwie kilka gatunków tych owadów, z których tylko trzy występowały licznie. Były to: brzoskwiniowa Myzus persicae (Sulz.), jedyny u nas wektor wirusa liściozwoju ziemniaka o znaczeniu gospodarczym, bardzo efektywny wektor wirusa Y oraz słabszy wirusów M i S; szakłakowo-ziemniaczana Aphis nasturtii Kalt., bardzo efektywny wektor wirusów Y i M i słabszy wirusa S; kruszynowo-ziem-niaczana Aphis frangulae Kalt., słaby wektor wirusów Y i M, przenosi też prawdopodobnie wirus S. Dwa inne gatunki, a mianowicie ziemniaczana smugowa Macrosiphum euphorbiae (Thom.) i ziemniaczana średnia Aulacorthum solani Kalt., notowane jako wektory wirusa liściozwoju, Y, M i S, stwierdzano w uprawach ziemniaka bardzo nielicznie. Ich udział w łącznej sumie osobników wszystkich 5 wymienionych gatunków mszyc odławianych do żółtych naczyń nie przekraczał 4% (Kostiw 1987). Hurej i inni (2003) stwierdzili, że w rejonie Wrocławia w latach 1981-1985 procentowy udział M. euphorbiae wahał się w zakresie od 0,1% w 1984 r. do 5% w 1985. W latach 1998 i 2000 udział ten wyniósł odpowiednio 0,1 i 5%, a w roku 1999 aż 14%. Znakomita większość gatunków mszyc nalatujących na ziemniaki nie może żyć i rozmnażać się na tej roślinie. Mimo to, dzięki przypadkowym nalotom i próbnym nakłuciom roślin w celu wyboru właściwej rośliny żywicielskiej, mogą one rozprzestrzeniać wirusy przenoszone w sposób nietrwały, niekrążeniowy (na kłujce), takie właśnie jak Y, M i S, podczas bardzo krótkich nakłuć liścia, trwających zaledwie sekundy (Bradley 1954, Kostiw 1976, Manoussopoulos 2001, Kotzampigikis i in. 2009). W badaniach Kostiwa (1976) najwyższą zdolność przenoszenia wirusa Y stwierdzono wówczas, gdy żer nabycia przez uskrzydlone osobniki M. persi-

2 Ziemniak Polski 2011 nr 4 cae z rośliny porażonej trwał od 30 s do 2 min, a żer inokulacyjny zainfekowanych wirusem mszyc na roślinie testowej od 2 do 16 min. Obserwowane w Polsce mszyce, zarówno związane pokarmowo z ziemniakiem ( ziemniaczane ), jak i z nim niezwiązane ( nieziemniaczane ), występują na ogół jednocześnie i dlatego w przeszłości nie przypisywano mszycom nieziemniaczanym praktycznego znaczenia w epidemiologii chorób wirusowych. Obecnie już wiadomo, że jest ono duże szczególnie w przenoszeniu wirusa Y (Van Harten 1983; Sigvald 1984; Kostiw 1993; Kostiw, Robak 2010; Verbeek i in. 2010). Stały monitoring mszyc, wektorów wirusów ziemniaka, umożliwia śledzenie zachodzących zmian w ich składzie gatunkowym, terminie występowania i dynamice liczebności. Uzyskane wyniki stanowią podstawę opracowywania zaleceń dla praktyki nasiennej dotyczących właściwego terminu zwalczania mszyc i niszczenia naci. Pozwalają też na ocenę zagrożenia plantacji przez choroby wirusowe i przewidywanej zdrowotności sadzeniaków w danym roku jeszcze przed ukazaniem się wyników badań weryfikacyjnych zebranych bulw na obecność wirusów, wykonywanych przez upoważnione Wojewódzkie Inspektoraty Ochrony Roślin i Nasiennictwa. Spośród wielu czynników wpływających na zdrowotność sadzeniaków niektóre zmieniają się w korzystnym dla nasiennictwa kierunku. Celem niniejszego opracowania była ocena znaczenia tych czynników oraz przedstawienie zakresu ich zmian. Analiza odporności na wirusy Y i liściozwoju 21 odmian ziemniaka, których udział w ogólnej powierzchni nasiennej w 2010 roku wyniósł powyżej 1% (tab. 1), wykazała, że odpornością na wirus Y równą lub wyższą niż 7 (wysoka) w skali 9-stopniowej charakteryzowało się 12, a na wirus liściozwoju 10. Z kolei w grupie o odporności 6 i niższej na wirus Y (niska) było 8 odmian (brak danych dla odmiany Saturna), a na wirus liściozwoju 9. Z czterech odmian o największej powierzchni nasiennej, 6,0-9,7% udziału w ogólnej powierzchni nasiennej, trzy (Vineta, Denar i Lord) są wysoko odporne (7) zarówno na wirus Y, jak i liściozwoju. Jedynie Innovator ma niską odporność na Y (4) i nieco wyższą (5,5) na wirus liściozwoju. Powyższe dane dowodzą, że ok. 50% odmian o największej powierzchni nasiennej w Polsce to odmiany o wysokiej odporności na obydwa najgroźniejsze w nasiennictwie wirusy (Y i liściozwoju). Praktyka wykazała, że ich produkcja nasienna jest znacznie łatwiejsza niż odmian podatnych. Należy ponadto zauważyć, że pod względem zajmowanej powierzchni nasiennej większość odmian wyszczególnionych w tabeli 1 znajduje się w nasiennictwie na czołowych pozycjach od wielu lat, co świadczyłoby, że są poszukiwane na rynku. Od wielu dziesięcioleci w Polsce maleje powierzchnia uprawy ziemniaków. Według danych GUS, opracowanych przez autora, w ostatnim 10-leciu zmniejszyła się ona z 1,2 mln ha w 2001 roku do 0,49 mln ha w 2010 (59,2-procentowy spadek). Malejąca powierzchnia stanowi ważny czynnik w nasiennictwie, bowiem wraz z nią zmniejsza się też liczba źródeł wirusów w środowisku, a to z kolei sprawia, że maleje prawdopodobieństwo znalezienia przez mszyce roślin porażonych (źródło wirusa) oraz nabycia przez nie wirusa i przeniesienia go na roślinę zdrową. Ponadto w warunkach dużej izolacji przestrzennej między poszczególnymi plantacjami ziemniaka zwiększa się efekt zwalczania wektorów na plantacji. Populacja mszyc zniszczona w wyniku zastosowanego środka ochrony roślin nie jest tak łatwo odbudowywana, ponieważ ograniczone są naloty tych owadów z zewnątrz plantacji. Zwiększa się zatem i efektywność ochrony upraw przed wirusami. Tabela 1

Ziemniak Polski 2011 nr 4 3 Odporność na wirusy Y i liściozwoju odmian ziemniaka, których udział w ogólnej powierzchni nasiennej w 2010 r. przekroczył 1% (na podstawie danych GIORiN) Odmiana Udział w ogólnej Kierunek Odporność Wczesność pochodzenie pow. nasienn. (%) użytkowania Y liściozw. 6,0-9,7 Innovator (Holandia) 9,74 wcz. jadalna, frytki 4 5,5 Vineta (Niemcy) 9,22 wcz. jadalna 7 8 Denar (Polska) 6,14 b. wcz. jadalna 7 7 Lord (Polska) 6,03 b. wcz. jadalna 7 7 3,1-3,9 Satina (Niemcy) 3,87 śr. wcz. jadalna 5 7,5 Hermes (Austria) 3,81 śr. wcz./śr. póź. chipsy 5* 5* Tajfun (Polska) 3,13 śr. wcz. jadalna 7 7 2,7-2,9 Lady Rosetta (Holandia) 2,93 śr. wcz. chipsy 4* 4* Saturna (Holandia) 2,90 śr. póź. chipsy Jelly (Niemcy) 2,77 śr. póź. jadalna 5 5 1,0-1,9 Owacja (Polska) 1,91 wcz. jadalna 8 7 Jasia (Polska) 1,54 póź. skrobiowa 9 7,5 Miłek (Polska) 1,34 b. wcz. jadalna 7 5-6 Bellarosa (Niemcy) 1,25 wcz. jadalna 5-6 7 Verdi (Niemcy) 1,23 śr. wcz. skrob., chipsy 4,5* 4* Irga (Polska) 1,23 śr. wcz. jadalna 7 8 Skawa (Polska) 1,21 póź. skrobiowa 8 7,5 Kuba (Polska) 1,15 śr. wcz. skrobiowa 8 6,5 Sante (Holandia) 1,06 śr. wcz. jadalna 9 6 Pasat (Polska) 1,02 śr. wcz. skrobiowa 8 5 Primadonna (Niemcy) 1,02 wcz./śr.wcz. jadalna 5* -* * dane z literatury Pozytywnym trendem, sprzyjającym wytwarzaniu zdrowego materiału sadzeniakowego, jest postępująca koncentracja produkcji nasiennej w Polsce. Zgodnie z danymi Państwowej Inspekcji Ochrony Roślin i Nasiennictwa średnia wielkość plantacji w kraju wynosiła w 2003 r. 1,4 ha, ale już w 2009 wzrosła do 2,38 ha, a w 2010 do 2,48 ha. W poszczególnych województwach wielkości te były różne. Największe plantacje odnotowano w województwach warmińsko-mazurskim (średnio 4,2 ha), pomorskim (3,72 ha) i zachodniopomorskim (3,28 ha). Z kolei w woj. lubelskim, małopolskim i świętokrzyskim jedynie nieznacznie przekroczyły wymaganą ustawowo powierzchnię 1 ha. Od dawna wiadomo, że ochrona ziemniaków przed wirusami poprzez chemiczne zwalczanie wektorów jest o wiele skuteczniejsza, gdy prowadzi się ją na dużych areałach, szczególnie w warunkach dobrej izolacji przestrzennej. Warto też odnotować fakt, że w 2010 r. ok. 60% powierzchni plantacji nasiennych było zlokalizowanych na północy kraju, a więc w warunkach przeciętnie niższej lub znacznie niższej (szczególnie w części północno-wschodniej) presji wektorów i wirusów, z natury sprzyjających produkcji sadzeniaków wysokiej jakości (mniejsze ryzyko dyskwalifikacji plantacji). Największą powierzchnią nasienną odznaczało się województwo pomorskie (1831,8 ha), a następnie zachodniopomorskie (824,3 ha) i warmińsko- -mazurskie (402,5 ha). W wyniku wieloletniego monitoringu mszyc uskrzydlonych w uprawie ziemniaków (obserwacje z pomocą żółtych naczyń w okresie od maja do sierpnia) stwierdzono zmiany liczebności tych owadów w niektó-

4 Ziemniak Polski 2011 nr 4 rych rejonach kraju. Polegały one na zmniejszeniu się populacji niektórych gatunków mszyc w miarę upływu czasu. Tabela 2 Zmiany (%) w występowaniu 3 gatunków mszyc w dekadzie 2001-2010 w porównaniu z danymi dekady1991-2000 (traktowanymi jako 100%) w 2 miejscowościach Miejscowość Zmiany (%) Lata Mp An Afr Bonin 1991-2000 100 100 100 2001-2010 -74,1-5,8-9,8 Stare Olesno 1991-2000 100 100 100 2001-2010 -75,8 +7,0-37,5 Mp Myzus persicae (Sulz.); An Aphis nasurtii Kalt; Afr Aphis frangulae Kalt. Tabela 2 pokazuje, że w Starym Oleśnie (woj. opolskie) w dekadzie 2001-2010 nastąpił aż 75,8-procentowy spadek liczebności osobników M. persicae w porównaniu z danymi 1991-2000, traktowanymi jako 100%, oraz 37,5-procentowy spadek liczby mszyc A. frangulae (wektora wirusów Y, M i prawdopodobnie S). Jednocześnie zwiększyła się nieco (o 7%) liczba mszyc A. nasturtii (wektora Y, M, S oraz bardzo słabego wektora wirusa liściozwoju). Również w Boninie (woj. zachodniopomorskie) liczebność M. persicae w dekadzie 2001-2010 była o wiele mniejsza (o 74,1%) niż w latach 1991-2000. Mszyca ta jest, jak już zaznaczono wyżej, bardzo efektywnym wektorem wirusa Y i nieco słabszym M i S, a w Polsce jedynym wektorem wirusa liściozwoju o znaczeniu gospodarczym. (Wirus liściozwoju już od wielu lat nie stanowi u nas większego zagrożenia w nasiennictwie ziemniaka Kostiw, Sekrecka 2009; Kostiw, Robak 2010). Podobnie spadkowy trend w Boninie (chociaż stosunkowo niewielki) zanotowano w odniesieniu do A. nasturtii i A. frangulae. Ich liczebność w latach 2001- -2010 była mniejsza (odpowiednio o 5,8 i 9,8%) niż w 1991-2000. Kostiw (2007) stwierdził, że populacja A. frangulae drastycznie się zmniejszyła, szczególnie w latach 1970-1999, we wszystkich miejscowościach, w których owady te monitorowano w tym czasie (Bonin, Szyldak woj. warmińsko-mazurskie, Stare Olesno oraz Jadwisin mazowieckie). Obecnie nieliczne osobniki tej mszycy są obserwowane jedynie w niektórych latach. Na przykład w 2008 w Boninie, Szyldaku i Starym Oleśnie zanotowano średnio na jedno żółte naczynie odpowiednio: 16, 2,5 i 0,5 osobnika. Rok później symbolicznie wystąpiły jedynie w Starym Oleśnie (średnio zaledwie 1,5 osobnika na żółte naczynie), a w 2010 roku nie były już notowane w żadnej z wymienionych miejscowości. Wyniki te świadczą, że obecnie A. frangulae nie ma już znaczenia praktycznego w przenoszeniu wirusów ziemniaka. Inne gatunki mszyc związane żywicielsko z ziemniakiem, jak M. euphorbiae i A. solani, przenoszące wszystkie wymienione wyżej wirusy, nie mają już w Polsce żadnego znaczenia gospodarczego jako wektory wirusów, ponieważ nie są one notowane w uprawach ziemniaków od wielu lat. W Szyldaku, Starym Oleśnie oraz Zamartem (woj. kujawsko-pomorskie) jedynie symboliczną obecność M. euphorbiae zarejestrowano po raz ostatni w 1993 r., w Jadwisinie w 1997, a w Boninie w 1999. Należy wyjaśnić, że w Jadwisinie i Zamartem obserwacje mszyc nie są już kontynuowane. Zostały zakończone w 2002 roku. We wszystkich wyżej wymienionych miejscowościach występowanie A. solani po raz ostatni stwierdzono w tym samym 1993 roku. Wniosek Obserwowane zmiany czynników biologicznych i przyrodniczych mających decydujący wpływ na epidemiologię chorób wirusowych ziemniaka są korzystne dla nasiennictwa tej rośliny. Można zatem uważać, że w warunkach poprawnej technologii nasiennej produkcja sadzeniaków powinna być obecnie łatwiejsza, obarczona mniejszym ryzykiem dyskwalifikacji plantacji. Literatura 1. Bradley R. H. E. 1954. Studies of the mechanism of transmission of potato virus Y by the green peach aphid Myzus persicae (Sulz.) /Homoptera: Aphididae/. Can. D. Zool. 32: 64-73; 2. Harten A. van 1983. The relation between aphid flight and the spresd of potato virus Y (PVY) in the Netherlands. Potato Res. 26: 1- -15; 3. Hurej M., Goos M., Twardowski J. 2003. Porównanie składu gatunkowego mszyc ziemniaczanych

Ziemniak Polski 2011 nr 4 5 na Dolnym Śląsku w ostatnim dwudziestoleciu. [W:] Nasiennictwo ziemniaka. Konf. nauk. Kołobrzeg, 24- -25.04.2003. IHAR ZNiOZ Bonin: 49-51; 4. Kostiw M. 1976. Wpływ czasu trwania żeru nabycia i żeru inokulacyjnego na efektywność przenoszenia wirusów Y i M ziemniaka przez 2 gatunki mszyc (Myzus persicae Sulz. i Aphis nasturtii Kalt. Ziemniak: 69-85; 5. Kostiw M. 1987. Przenoszenie ważniejszych wirusów ziemniaka przez mszyce. Inst. Ziemn. Bonin: 105 s.; 6. Kostiw M. 1993. Zmiany presji wektorów wirusów ziemniaka w niektórych rejonach kraju. [W:] Nasiennictwo ziemniaka. XXVI Sesja Nauk. Bonin. 11.03.1993. Inst. Ziemn. Bonin: 7-9; 7. Kostiw M. 2007. Aphis frangulae Kaltenbach, 1845 on potato crop in 1970- -2005 and the ongoing changes. Monograph Aphis and Other Hemipterous Insects 13: 91-98; 8. Kostiw M., Robak B. 2008. Presja mszyc, wektorów wirusów, w uprawach ziemniaka w 2008 roku. Ziemn. Pol. 4: 25-28; 9. Kostiw M., Robak B. 2010. Zagrożenie plantacji nasiennych ziemniaka przez wirusy Y i liściozwoju oraz przewidywana zdrowotność sadzeniaków zbioru 2010 roku. Ziemn. Pol. 4: 14-20; 10. Kostiw M., Sekrecka D. 2009. Infection of potato tubers of chosen cultivars by Y, M, S and Potato Leafroll Viruses in ecological crops in the north of Poland in years 2006-2008. Phytopath. Pol. 51: 45-52; 11. Kotzampigikis At., Hristova D., Tasheva-Terzieva E. 2009. Virus-vector relationship between potato virus Y PVY and Myzus persicae sulzer. Bulg. J. Agric. Sci. 15 (6): 557-565; 12. Mannoussopoulos I. N. 2001. Acquisition and retention of potato virus Y helper component in the transmission of potato aucuba virus by aphids. J. Phytopathol. 149: 103-106; 13. Siemaszko J. 1952. Badania nad mszycami ziemniaczanymi. Rocz. Nauk Rol. 64: 95-135; 14. Sigvald R. 1984. The relative efficiency of some aphid species as vectors of potato virus Y 0 (PVY 0 ). Potato Res. 27: 285-290. 15. Verbeek M., Piron P., Dullemans A., Cuperus C., Vlugt R. van der 2010. Determination of aphid transmission efficiencies for N, NTN and Wilga strains of potato virus Y. Ann. Appl. Biol. 156: 39-49; 16. Wisłocka M., Kostiw M. 1978. Występowanie mszyc na plantacjach ziemniaka w 7 miejscowościach Polski w latach 1968-1975. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 208: 147-156