Sergejs Banadijevs, lauksaimniecības zinātņu doktors, Doka-Gene Technologies LLC selekcijas programmas vadītājs
Kartupeļu vīrusu slimību kaitīgums pastāvīgi palielinās. Pēdējos gados to radītais kaitējums izpaužas ne tikai ražas samazinājumā, bet arī bumbuļu pārdošanās pasliktināšanās ziņā. Nekrotiskie YBK, WLRK, mop-top un grabulības vīrusu celmi padara kartupeļus nestandarta, savukārt jaunu celmu simptomi uz lapām kļūst arvien mazāk izteikti. Y vīruss kļūst īpaši problemātisks (Foto 1-4). Nav nekādu rezistences gēnu pret tās nekrotiskajiem celmiem, nav iespējams izveidot šķirnes ar augstu izturību, izmantojot klasiskās selekcijas metodes. Vīrusu slimību patogēnu bioloģijas un īpašību apsvēršana nav šī raksta tēma (par šo tēmu ir vairāk nekā pietiekami daudz informācijas), mēs koncentrēsimies uz pieejamo iespēju analīzi, lai iegūtu augstas kvalitātes sēklu materiālu vīrusu slimībām.
Pirmkārt, jums jāprecizē pats augstas kvalitātes jēdziens. Standartu prasības paredz stingrus ierobežojumus vīrusu slimību ārējai izpausmei, un vairākās valstīs, tostarp Krievijas Federācijā, iekšējā, latentā bumbuļu infekcija ir papildus ierobežota. Tajā pašā laikā vīrusu slimību tolerances regulēšanā ir daudz nianšu, un dažas no tām ir nozīmīgas (1. tabula). Izdomāsim detaļas.
No pirmā acu uzmetiena Nīderlandes latentās infekcijas standarti šķiet ļoti stingri: elitē pieļaujama tikai 1,4% pielaide. Bet NAK iekšējās analīzes procedūras rokasgrāmata to izskaidro un padara to skaidru. Obligāti ir superelītu kategorijas un augstākas kategorijas latentas infekcijas kontrole. Analīzi veic ar PCR un tikai Y-vīrusam. Vienā PCR paraugā apvieno 50 bumbuļus. Partiju uzskata par standarta, ja ne vairāk kā viens paraugs no četriem vai ne vairāk kā divi paraugi no astoņiem vai trīs paraugi no 12 uzrāda pozitīvu reakciju atkarībā no kopējā bumbuļu skaita analizējamajā paraugā. Pielaidi 0,6% iegūst, pieņemot, ka 50 bumbuļu paraugā ir inficēts tikai viens. Bet teorētiski tas ir ideālā gadījumā visi 50 bumbuļi kombinētajā 50 bumbuļu paraugā var būt inficēti. Un tad partijas faktiskajai slēptajai infekcijai vajadzētu būt 25%, nevis 0,6%.
Reāli latentas infekcijas novērtēšanā ir skoti un amerikāņi. Skotijā atrodas viena no piecām augsti atzītām augstas pakāpes (HG) ES kartupeļu sēklu aizsargājamām teritorijām. Tas ir, šī ir augstākās kvalitātes materiāla ražošanas zona. Tomēr tur esošie sertifikācijas noteikumi neprasa obligātu latentas infekcijas verifikāciju. Jā, ieteicams to darīt, bet latentās infekcijas līmenis neietekmē sertifikācijas rezultātus. Amerikas Savienotajās Valstīs bumbuļu infekcijas tiek novērtētas, izmantojot klasisko augsnes kontroles metodi. Rudenī paraugi tiek ņemti no visām partijām, kas pakļautas sertifikācijai, un tiek nosūtītas uz Havaju salām vai Floridu. Ziema nav, bumbuļus tūlīt stāda augsnē un novērtē pēc vīrusu slimību vizuālas izpausmes augšanas sezonā. Un pareizi, ne katra slēptā infekcija tiek atspoguļota lapās un kultūrās, dažreiz tā daudzus gadus paliek latenta, neradot nekādu kaitējumu. Līdz februārim tiek iegūti rezultāti ar konkrētu pašreizējo vīrusu slimību izpausmēm pēcnācēju augos. Sēklu pircējiem būs tāds pats attēls, bet vēlāk. Šī informācija nosaka gada sertifikācijas gala rezultātu, un galvenā pavasara ieviešana tiek veikta, ņemot vērā šo informāciju.
ANO / EEK, Vācijas, Francijas standarti S-1 arī paredz un izmanto vīrusu novērtēšanu tiešajās pēcnācējos. Pēc ražas novākšanas ir nepieciešams ņemt 100 bumbuļu paraugus, augt siltumnīcā un novērtēt vīrusu slimību izpausmes uz lapām. Būtībā tā ir arī augsnes kontrole, tikai slēgtā zemē, dārgāka iespēja. Laboratorijas pārbaude tiek veikta tikai strīdīgos gadījumos. Bet tajā pašā S-1 standartā ir pretruna, jo sadaļā par novērtēšanas procedūru ir minēta iespēja izmantot ne tikai vizuālo, bet arī laboratorijas metodi. Speciālisti saprot, ka ar ELISA vai PCR palīdzību vīrusu augi tiek atklāti vairākas reizes vairāk nekā vizuāli.
Kas attiecas uz latento infekciju biežumu, ko 33996. gadā Krievijas Federācijā ieviesa GOST 2016-2018, tie nodrošina laboratorijas pārbaudes bez vizuāla augto pēcnācēju novērtējuma un ir unikāli skaidrojuma ziņā. Saskaņā ar jauno standartu obligāti jānovērtē tikai sākotnējā sēklu materiāla latentais piesārņojums: SSE un augstāks. Bet nots paver milzīgas iespējas ekspromtam un improvizācijai: “Piezīme. Superelite, elite un reproduktīvo sēklu kartupeļu partijām, kas nonāk apgrozībā valstīs, kuras ir pieņēmušas standartu, laboratorijas testus veic pēc sēklas kartupeļu ražotāja vai piegādātāja pieprasījuma. Maksimāli pieļaujamās normas vīrusu un / vai baktēriju infekcijas ierobežošanai atbilstoši bumbuļu paraugu laboratorisko izmeklējumu rezultātiem var noteikt līgumos (līgumos) par sēklas kartupeļu piegādi pēc pušu vienošanās. ES kategorijas pusēm maksimālais UVK ierobežojuma līmenis saskaņā ar laboratorijas testēšanas rezultātiem nedrīkst pārsniegt 10%. ” Šie trīs priekšlikumi pārveidoja standartu no stingra un nepārprotama dokumenta par juridiskām muļķībām, kas ir avots ražotāju un klientu attiecību noskaidrošanai, kā arī sūdzību iesniegšanas rīks. Kā var pieļaut (būtībā aizstāt standartu) un paļauties uz pušu vienošanos kvalitātes jautājumos, jo šeit nevar sakrist pārdevēja un pircēja intereses. Kā var noteikt vienādus standartus dažādām kategorijām, jo kvalitātes pazemināšanās neizbēgami atkārtojas. Un vēl vienu standarta 33996-2016 noteikumu - latentas infekcijas ar vīrusu slimībām novērtēšanu - ir atļauts veikt gan ar ELISA, gan ar PCR. Neskatoties uz to, ka šo metožu jutība mainās pēc lieluma. Bet standarts ir apstiprināts un ieviests, atbilstība tā normām un prasībām ir obligāta visiem sēklu ražošanas uzņēmumiem.
Kartupeļu sēklu ražošana pašlaik tiek veikta visās valstīs ar attīstītu kartupeļu audzēšanu, tā saukto, bez vīrusiem. Šūnu un audu kultūra kombinācijā ar termoķīmijterapiju un mikroklonālo pavairošanu ļauj iegūt sākotnējo sēklu materiālu ar nulles vīrusa saturu kartupeļu šūnās. Bet jums ir jāsaprot divi punkti: nulle nozīmē nevis pilnīgu prombūtni, bet gan iespēju atrasties tādā daudzumā, kas ir zemāks par pieejamo molekulārās diagnostikas metožu jutīguma slieksni. Un atbrīvošanās no vīrusiem nenozīmē padarīt kartupeļus izturīgus pret vīrusiem. Bez drošas aizsardzības pret atkārtotu inficēšanos ar vīrusu slimībām veselīgas kartupeļu sēklas kļūst par F-1 hibrīdu veidu, kurā tikai pirmā paaudze dod lieliskus rezultātus, un ar turpmāku reprodukciju notiek strauja veiktspējas samazināšanās. Sēklu kartupeļu iegāde uz vienu audzēšanas gadu reģionos ar saspringtu klimatu un augstu infekcijas fonu tiek plaši praktizēta, tostarp Krievijas Federācijas dienvidos. Bet, izmantojot šādu sēklu materiāla piegādes shēmu, sēklām jābūt pietiekamā daudzumā un par saprātīgu, pieņemamu cenu. Kartupeļu sēklu ražošanas lauka fāzes mērķis ir maksimizēt sēklu ražošanu par pieņemamu cenu, vienlaikus cieši ierobežojot atkārtotu invāziju. Uz to ir vērsti gandrīz visi obligātie un īpašie organizatoriskie, metodiskie un tehnoloģiskie pasākumi un darbības. Augu un bumbuļus, kas inficēti ar vīrusu, nevar izārstēt, un cīņa ar vīrusu slimībām izpaužas augu infekcijas novēršanā ar laputīm un mehāniski. Apsvērsim dažus no vissvarīgākajiem vīrusu slimību pārvaldības aspektiem, kas jārisina visaugstākajā līmenī.
1. Vīrusu laputu dinamikas un sugu sastāva uzskaite un reakcija uz to. Lapu lapotņu vīrusu pārnešana no slimiem augiem uz veseliem, kā arī sākotnējā stādāmā materiāla inficēšanās un mehāniskā pārnešana ir galvenais sēklu kartupeļu atkārtotas inficēšanās iemesls. Lielākā daļa vīrusu paliek virulenti un vairākas stundas paliek laputu mutē. Šajā laikā laputis var lidot desmitiem kilometru no dārza, poligona, zemas kvalitātes sējas un nonākt sēklu audzētavās. Šis process sēklaudzēšanas laukos ir jāievēro praktiski nepārtraukti - no stādīšanas līdz galotņu pilnīgai žāvēšanai. Jāatzīmē, ka visās attīstītās kartupeļu audzēšanas valstīs laputu uzraudzība tiek veikta, ievērojami piedaloties budžeta finansējumam un iesaistot vadošos pētniecības institūtus. Sertifikācijas laikā jāņem vērā sēklu uzņēmumu uzraudzības rezultāti un atbilde uz tiem. Valsts augu aizsardzības dienests savulaik šādi darbojās mūsu valstī. Pašlaik nez kāpēc Krievijas Federācijā kartupeļu uzraudzību veic tikai Kolorādo kartupeļu vabolei, kas komerciālo kartupeļu audzēšanā nav problēma. Tāpēc jebkuram profesionālam sēklu biznesam neatkarīgi jāpārvalda laputu pārnēsātāji, izmantojot standarta paņēmienus. Un tas ir diezgan caurspīdīgs un vienots, jums vienkārši jāzina svarīgas detaļas. Laputu uzraudzības sistēmas pamatā ir Merikes dzeltenās lamatas (5. foto). Tie jāuzstāda tieši virs augu augstuma, no visiem augiem attīrītā vietā kartupeļu lauka tiešā tuvumā. (Augu aizsardzības speciālisti var iegūt diezgan precīzu aputu skaita novērtējumu, tieši aplūkojot 100 augšējā, vidējā un apakšējā līmeņa lapas gar lauka diagonāli.)
Ieslodzītās spārnotās laputis jāvāc katru nedēļu un jānosaka sugu sastāvs. Spēja pārnēsāt vīrusus dažādās laputu sugās ievērojami atšķiras. Visnekaitīgākajām - zaļo persiku laputu (6,7. Foto) efektivitāte ir vienāda ar vienu, visiem pārējiem ir daudz zemāki koeficienti (2,3. Tabula). Laputu sugu kaitīguma faktorus ierosināja angļu zinātnieki (Felton B. et al., 2013), un tos izmanto visur. Y-vīrusam un VLK tie atšķiras, tas ir, dažādiem vīrusa pārnešanas mehānismiem. Īpaši bīstamas sugas kolonizē kartupeļus, t.i. tie, kas apdzīvo kartupeļus, veido bez spārna formas, kas pārnēsā arī vīrusus. Tajos ietilpst persiku, kartupeļu, lielo kartupeļu, smiltsērkšķu, smiltsērkšķu laputu. Pārējās aplūkotās sugas ne kolonizē kartupeļus, bet gan pārvadā vīrusus, veicot pārbaudes injekcijas, meklējot parasto lopbarības kultūru. Spārnoto laputu sugu sastāva noteikšanai ir nepieciešama augsta kvalifikācija un mikroskopa klātbūtne. Lapu laputu pamata identifikators tika publicēts pirms 40-50 gadiem, un tagad tas ir bibliogrāfisks retums. Izdevēju tiešsaistes veikalos var iegādāties jaunākos Vācijas (2000) un Nīderlandes (2008) pilnkrāsu atlantus. Uz laputīm ir specializētas vietnes, piemēram, aphid.aphidnet.org, bet tajās tikai kartupeļu sugas ir parādītas fragmentāri. Analizējot slazdu saturu, nevajadzētu aizmirst par iespēju iekļūt tajās cikādām un psyllids (8,9. Foto), kas nes kolonnu, un Zebra mikroshēmu vīrusu, kas jau ir iekļuvis Eiropā.
Foto 8. Cicadas Foto 9. Psillida
Noķerto laputu skaits tiek pārveidots par vektora spiediena indeksu (IVD). Persiku laputis tiek ņemtas vērā reālās vienībās, visas pārējās sugas reizina ar kaitīguma koeficientu. Faktiski tie tiek pārveidoti par vienu mērvienību - persiku laputu kaitīguma formātu. Tātad, ja tiek noķerti 20 kartupeļu laputu gabali, tad, lai aprēķinātu indeksu, to skaits būs 20x0,2 = 4 vienības. Kopējais daudzums persiku laputu izteiksmē ir vektora spiediena indekss. Ir loģiskāk uzskatīt IVD par nepastāvīgām laputu sugām par visproblemātiskākajām. Indekss, kas ir mazāks par divām vienībām, ir pilnīgi drošs, zaļš. No 2 līdz 10 - dzeltena krāsa, gatavības pakāpe, veicot aizsargpasākumus pēc uzņēmuma ieskatiem. IED virs 10 ir nepieciešams lietot aizsardzības līdzekļus pret laputīm. To apstiprina sertifikātu izdevēja iestāde. Aizsardzības pasākumu neveikšana ir pamats, lai pazeminātu sēklu klasi vai izdotu rīkojumus iznīcināt galotnes. Laputu kaitīguma slieksnis (10 vienības persiku laputu) tika noteikts īpašu pētījumu laikā par sēklu materiāla inficēšanās pakāpi ar dažādu vektora spiedienu. Inficēšanās ar vīrusiem ievērojami palielinās, ja laputu skaits pārsniedz slieksni, ar mazāku daudzumu starpība starp infekcijas līmeņiem nav nozīmīga. Attiecīgi ar IVD zaļu un dzeltenu līmeni aizsardzības pasākumi nedod efektu, neietekmē infekcijas līmeni, un nav jēgas tos veikt.
Dažās Eiropas valstīs visiem monitoringa punktiem tiek veikts kopējās (uzkrātās) IRA aprēķins no augšanas sezonas sākuma (1. attēls). Ir noteiktas kopējās IWD robežvērtības, pēc kurām sertifikācijas dienests izdod rīkojumu par pļaušanu un galotņu izžūšanu sēklu platībās. Kāda ir šī robežvērtība? Nīderlandē IWD pašlaik - 80 vienības persiku laputu (Haverkort A., 2018). Šie rādītāji nav noteikti valsts oficiālajos sertifikācijas noteikumos. Bet tiek uzsvērts, ka, izdodot rīkojumu par pļaušanu, tiek ņemts vērā ne tikai uzkrātais vektora spiediena indekss, bet arī šķirņu izturība pret vīrusu infekciju (saskaņā ar šo pazīmi ir oficiāla kultivēto šķirņu gradācija), augu skaits ar vīrusu simptomiem, kas identificēts lauka pārbaudē, veicot aizsargājošu aizsardzību pasākumi pret laputīm. Lauksaimniekiem tiek dota recepte no divām (Nīderlande) līdz trim (Skotija) dienām. Neievērojot receptes, tiek atteikta sertificēšana vai pazemināta sēklu klase.
Kvalificēta nepārtraukta vīrusu slimību laputu-vektoru uzraudzība ļauj operatīvi izprast infekciozā fona līmeni un ļauj veikt aizsardzības pasākumus nevis regulāri, bet pēc vajadzības, tādējādi ietaupot ievērojamus līdzekļus augu aizsardzības līdzekļiem. Turklāt ES sēklu audzētājiem tiek sniegts laputu agras vasaras brīdināšanas pakalpojums. Budžeta pētniecības institūtu sistēmā darbojas vairāki sūkšanas slazdi (10. foto), kas gaisā atklāj nesējus lielā augstumā. Viens sūkšanas slazds sniedz precīzu prognozi 100 km rādiusā. Par šādu pakalpojumu var tikai sapņot, taču sniegtā informācija ļauj pareizi veikt kontroli individuāla uzņēmuma līmenī, pārveidojot saņemto informāciju operatīvos pasākumos vīrusu slimību kontrolei, ņemot vērā situāciju, kas izveidojusies konkrētā gadā un konkrētās jomās. Šo pasākumu sarakstā ir iekļauti dažādi sēklaugu izolēšanas un aizsardzības paņēmieni.
2. Telpiskā izolācija. Visās attīstīto kartupeļu audzēšanas valstīs tiek praktizēta sēklas kartupeļu ražošanas izplatīšana reģionos ar minimālu vīrusu slimības pārnēsātāju infekciju. Tātad Nīderlandē sēklu ražošana ir koncentrēta uz ziemeļu piekrastes polderiem (2. att.).
Ilgtermiņa novērojumi ir apstiprinājuši, ka šajā apgabalā infekcijas fons ir pusotru reizi zemāks un pagaidu elpceļu infekciju kritiskais sezonas līmenis notiek vidēji 26. jūlijā, divas nedēļas vēlāk, salīdzinot ar valsts dienvidiem. (Haverkort A., 2018). To var skaidri redzēt 1. attēlā: ziemeļos IED ir zaļa, dienvidos - sarkana. Var secināt, ka Nīderlandes dienvidos kartupeļu sēklu audzēšana ir ārkārtīgi riskanta, un par vairāk dienvidu valstīm nav ko teikt. Bet neaizmirstiet par relativitāti. Ja jūs neatpūšaties pret Nīderlandes robežu un braucat uz dienvidiem pa visu Beļģiju, tad Francijas ziemeļos, Lamanša piekrastes reģionā atrodas šīs valsts kartupeļu sēklu ražošanas zona. Francija ieņem otro vietu pasaulē pēc sēklas kartupeļu eksporta. Tas nozīmē augstas kvalitātes produktu, savukārt Francijas sēklu audzēšanas zona atrodas 700 km uz dienvidiem no holandiešu polderiem. Sēklu audzētāji augsto tehnoloģiju un organizācijas līmeņa dēļ ražo vērtīgas preces, lai gan acīmredzamu iemeslu dēļ laputu uzraudzības rezultātus publiski nav iespējams redzēt.
Skotijas kartupeļu sēklu reģions ir koncentrēts ziemeļaustrumos, piekrastē (3. att.). Ja paskatās uz laputu uzraudzību angļu valodā pēdējos gados, tad šajā zonā infekcijas fons ir divas reizes zemāks nekā Anglijas centrālajā daļā. Bet izrādās, ka pašā Skotijā ir apgabali ar vēl mazāk laputīm, dienvidaustrumos - robeža ar Ziemeļīriju. Kāpēc tur audzē sēklas kartupeļus?
Acīmredzami, sakarā ar zemes mazāku piemērotību mehāniskajam sastāvam un akmeņainībai. Ja mēs koncentrējamies tikai uz laputīm, tad visu ES kartupeļu sēklu ražošanu būtu loģiski izvietot Skandināvijā. Ir sperti daži soļi šajā virzienā. Burtiski 200 km līdz ziemeļu polim, 64. paralēlē, atrodas Somijas, viena no piecām Eiropas HG, kartupeļu sēklu ražošanas zona (14. foto). Katru gadu 1000 hektāru platībā audzē līdz 30 tūkstošiem tonnu sēklas kartupeļu. Klimatiskie apstākļi ir minimāli pietiekami: augšanas sezona ir no maija līdz oktobrim, ļoti garas dienasgaismas stundas augšanas sezonas sākumā, tā ir vēsa un pietiekams nokrišņu daudzums ir līdz 300 mm (4. att.).
Laputu infekciozo fonu ir rūpīgi izpētījuši neatkarīgi pētnieki (Kirchner S. et al., 2013), izmantojot dzeltenās un sūkšanas slazdus. Nedēļā slazdā iekrīt no 20 līdz 3000 laputīm (5. attēls). Bet starp tiem ir tikai 10-20% vīrusu nesēju, pārējie ir nespecifiskas koku un krūmu sugas. Persiku laputis ziemeļos praktiski nav sastopamas, kartupeļu laputis sastopami reizēm.
Raksta turpinājums tiks publicēts žurnālā Kartupeļu sistēma Nr. 3, 2020. gadā.
Policists