Дариуш Гощинский (Dariusz Goszczynski)
В последнее время было накоплено огромное количество данных о последовательности вирусного генома для вирусов, заражающих виноградные лозы, и эта тенденция продолжается. Причиной такого быстрого накопления данных является относительно простой молекулярный анализ популяций вирусов в растениях. Это несложный вопрос очистки нуклеиновых кислот, амплификации генома вирусов, секвенирования и компьютерного анализа полученных последовательностей. Все это привело к разработке молекулярных методов, таких как высокопроизводительное секвенирование (HTS), которые точно оценивают вирусный статус исследуемых виноградных лоз.
Хотя это является большим достижением с научной точки зрения, применение этих методов и выявление того, что вирусные инфекции виноградных лоз повсеместно распространены на виноградниках, приводят к тому, что средний фермер, выращивающий виноград, испытывает тревогу и несколько разочаровывается.
Борьба с вирусами виноградной лозы и болезнями фитоплазмы в настоящее время основана на профилактических мерах и культурной практике. Программы сертификации направлены на то, чтобы избежать попадания зараженных вирусами виноградных лоз на здоровые виноградники, а культурная практика направлена на сокращение популяций вирусных переносчиков для ограничения распространения вируса. Однако эти подходы имеют ограниченную эффективность.
Кроме того, пока не выявлено устойчивости хозяина к вирусам в виноградной лозе.
Виноградарская отрасль нуждается в достоверной информации о том, насколько вредны эти вирусы для винограда, а иногда такая информация отсутствует или ее трудно получить.
Классическим примером является вирус бороздчатости древесины винограда GRSPaV. Это наиболее распространенный на виноградниках вирус, он хорошо охарактеризован молекулярно, но пока относительно неизвестен.
Об обнаружении вируса было сообщено в 1998 году. Вскоре исследования показали, что GRSPaV является наиболее распространенным вирусом на виноградниках Vitis vinifera во всем мире. Инфекция была обнаружена практически в 100% проверенных виноградных лоз.
Данные Waite Diagnostics, Австралия, показывают, что распространенность этого вируса в разных странах различна: очень высокая (заражено 90,4%) исследуемого винограда в Австралии, относительно очень низкая в таких странах, как Южная Африка (14,4%) или, как в Иране, вирус вообще не был обнаружен.
Однако эти довольно неожиданные данные требуют тщательного изучения. Поскольку насекомое- переносчик вируса GRSPaV не был идентифицирован, считается, что широкое присутствие вируса на виноградниках являются результатом всемирного обмена GRSPaV-инфицированными виноградными лозами (посадочным материалом) и передачи этого вируса путем прививки. Все протестированные иранские образцы виноградной лозы были взяты с местных виноградников местных сортов винограда, возделываемых в корнесобственной культуре (Риск вирусного заражения при топ-прививке на месте)
Очень высокий процент GRSPaV-инфекций на виноградниках сбивает с толку виноградарей.
Если инфекция GRSPaV так распространена, то интригующий вопрос заключается в том, какова патогенность этого вируса для виноградной лозы?
Должна ли отрасль беспокоиться об этом вирусе?
Считается, что вирус GRSPaV вызывает у подвоев винограда болезнь, называемую бороздчатость древесины Рупестрис дю Ло вариация Сен Джордж (RSPD), которая является одним из комплексных заболеваний древесины (RWD) винограда.
Когда черенок, зараженный вирусом GRSPaV, используется для прививки, на коре подвоя Рупестрис дю Ло вариация Сен Джордж (Vitis rupestris du Lot var St. George) могут появляться симптомы поражения древесины (точечные поражения или бороздки), как показано на рисунке 1.
Рисунок 1. Тяжелые симптомы бороздчатости древесины (RSPD) на Рупестрис дю Ло v. St. George. Статус вируса GRSPaV неизвестен.
Проблема в том, что бороздчатость древесины визуально отчетливо видна только на побегах подвоя Рупестрис дю Ло v. St. George, который особенно к ней чувствителен и используется как индикатор этого заболевания. В остальных сортах винограда инфекция вируса GRSPaV является латентной.
Так что это значит? Означает ли это, что вирус не оказывает какого-либо патогенного действия на виноградные лозы этих сортов, но сосуществует в мирных отношениях с этими растениями?
Есть только две статьи, в которых авторы рассматривают этот важный вопрос. Итальянская лаборатория сообщает, что инфекция GRSPaV вызывает различные физиологические изменения у сортов V. vinifera, но, похоже, эти изменения не оказывают негативного влияния на продуктивность виноградника [4]. Авторы предполагают, что вирус GRSPaV эволюционировал, чтобы мирно сосуществовать в виноградных лозах. Аналогичный вывод относительно влияния GRSPaV на урожайность винограда был получен из Канады [5].
Тем не менее, в обоих исследованиях мало или вообще не уделяется внимания детальной характеристике популяции генетических вариантов GRSPaV, заражающих виноградные лозы, использованных в исследованиях. Хорошо известно, что не все GRSPaV-инфицированные виноградные лозы, привитые на Рупестрис дю Ло v. St. George, вызывают симптомы бороздчатости древесины RSPD по этому показателю [1].
Считается, что отсутствие индукции симптомов бороздчатости древесины в некоторых случаях происходит из-за наличия легких или не патогенных штаммов GRSPaV. В настоящее время идентифицировано восемь групп генетически различных вариантов GRSPaV: группы GRSPaV-1, -ML, -JF, -PN, -SY, -BS, -SG1 и -SLS.
Четкое расхождение последовательностей генома и кодируемых белков между членами разных групп GRSPaV позволяет предположить, что это разные биологические штаммы данного вируса с различной патогенностью по отношению к хозяину (виноградной лозе).
И это может быть правдой.
Лаборатория, возглавляемая доктором Мэн (Dr. Meng), вскоре после открытия GRSPaV также обнаружила, что Рупестрис дю Ло v. St. George, который они использовали в качестве индикатора бороздчатости древесины, уже был заражен GRSPaV. Позже они определили, что это был генетический вариант GRSPaV-SG1, классифицированный как непатогенный для виноградных лоз. Удивительно, но это единственная достоверная информация о патогенности GRSPaV.
Данные о предполагаемых тяжелых генетических вариантах GRSPaV отсутствуют.
Кроме того, несколько удивительным является то, что через 22 года после открытия GRSPaV и многочисленных утверждений о том, что этот вирус связан с бороздчатостью древесины RSPD, очень мало известно о популяциях вариантов GRSPaV, вызывающих явные, серьезные симптомы RSPD по индикатору Рупестрис дю Ло v. St. George. Такие данные, полученные в разных лабораториях, могли бы указать на предполагаемые тяжелые штаммы GRSPaV, которые срочно необходимы для прогресса в изучении патогенности этого вируса в виноградных лозах.
По сути, существует два способа исследования патогенности вируса GRSPaV в контролируемых лабораторных условиях:
1.Использование различных естественных одиночных инфекций виноградных лоз с GRSPaV
2. Произвести клон комплементарной ДНК (кДНК, cDNA ) или взять одноцепочный РНК вируса в качестве генетического материала (ssRNA) и заразить безвирусные виноградные лозы с помощью клона.
Что касается первого варианта, найти на виноградниках лозу, зараженную только вирусом GRSPaV, может быть серьезной проблемой, так как обычно в растительном материале обнаруживают несколько разных вирусов. Тем не менее, поскольку вирус сравнительно очень трудно удалить из виноградных лоз, автор считает, что одиночные инфекции GRSPaV можно быстро обнаружить в коллекциях ядерных материалов виноградных лоз. Эти виноградные лозы имеют точные данные из ОТ-ПЦР тестирования и индексу поражения древесины, и они отлично подошли бы для исследований. Особую ценность представляют биологические данные. Генетическая гетерогенность GRSPaV-популяции, присутствующей в этих виноградных лозах, может быть определена всего за несколько недель.
Что касается второго варианта, хотя создание клона кДНК вируса GRSPaV является относительно простым и быстрым способом получения чистой культуры любого генетического варианта вируса GRSPaV, ведь знаний, что точно происходит при заражении виноградных лоз вирусами, в общем пока недостаточно. Чтобы вызвать болезнь, вирус должен успешно заразить клетки виноградной лозы, повысить ее титр и систематически распространяться в растении. О конструировании клона кДНК вируса GRSPaV сообщили шесть лет назад, в 2013 году. Несмотря на то, что было показано, что клон является заразным для виноградных лоз, вирус вряд ли был обнаружен в успешно зараженных растениях. Мы все еще ожидаем сообщения о том, что GRSPaV, происходящий от такой инфекции, увеличивает свой титр и распространяется в виноградной лозе. Это может быть просто вопросом времени, поскольку для многолетних древесных растений, в отличие от травянистых хозяев, требуются месяцы или годы для развития вирусных инфекций. Однако вызывает обеспокоенность тот факт, что клон является ДНК-копией генетического варианта GRSPaV-GG, тесно связанного с вариантом -SG1, который предположительно не является патогенным для винограда.
В настоящее время клон кДНК другого варианта, связанный с GRSPaV-SY, был сконструирован в той же лаборатории. Но опять же, из-за недостаточной информации о генетической структуре популяций GRSPaV, упомянутой ранее в этой статье, мы не знаем, является ли выбранный вариант наиболее вероятным, чтобы вызвать бороздчатость древесины у Рупестрис дю Ло v. St. George.
Резюме
Вирус, связанный с бороздчатостью древесины виноградной лозы (GRSPaV), является наиболее распространенным вирусом на виноградниках во всем мире.
Зарегистрированные инфекции GRSPaV составляют 100% протестированных виноградных лоз.
Несмотря на то, что вирус хорошо известен на молекулярном уровне, мы до сих пор мало знаем о его патогенности для винограда.
Обычно считается, что GRSPaV является скрытым патогеном. Однако, действительно ли у нас достаточно данных о предполагаемых тяжелых штаммах вируса, которые позволяют нам делать такие заявления? Автор твердо убежден, что отрасль должна инвестировать в дальнейшее изучение этого все еще загадочного вируса.
Еще на тему вирусов:
Миссия – победить вирусы на виноградниках
Организация производства безвирусного посадочного материала
Клонирование может привести к контролю вируса скручивания листьев
Вирус табачной кольцевой пятнистости – новая угроза виноградникам
Вирус красного пятна
Виноградный вирус Пино гри
Список использованных источников:
- Meng, B. & Rowhani, A., 2017. Grapevine rupestris stem pitting-associated virus. In: Grapevine viruses: Molecular biology, diagnostics and management. Meng, B., Martelli, G.P., Golino, D.E. & Fuchs, M. (eds). Springer, Cham., pp. 257 – 287.
- Xiao, H., Shabanian, M., Moore, C., Li, C. & Meng, B., 2018. Survey for major viruses in commercial Vitis vinifera wine grapes in Ontario. Virology Journal 15, 127.
- Habili, N., 2015. Failure to detect grapevine rupestris stem pitting-associated virus in Iran may give a clue to the origin of this virus. Proceedings of the 18th Congress of ICVG, Ankara, Turkey, 7 – 11 September 2015, pp. 93 – 94.
- Gambino, G., Cuozzo, D., Fasoli, M., Pagliarani, C., Vitali, M., Boccacci, P., Pezzotti, M. & Mannini, F., 2012. Co-evolution between grapevine rupestris stem pitting-associated virus and Vitis vinifera L. leads to decreased defence responses and increased transcription of genes related to photosynthesis. Journal of Experimental Botany 63, 5919 – 5933.
- Reynolds, A.G., Lanterman, W.S. & Wardle, D.A., 1997. Yield and berry composition of five vitis cultivars as affected by rupestris stem-pitting virus. American Journal of Enology and Viticulture 48, 449 – 458.
