Konup, L., Pikovskyi, M., Riabyi, M., Konup, A., & Kyryk, M.
(2024).
Crown gall of grapevine and prospects for its biological control.
Plant and Soil Science,
15(3),
54-67.
https://doi.org/10.31548/plant3.2024.54
Актуальність дослідження обумовлена поширенням бактеріальних хвороб винограду на півдні України та необхідністю удосконалення методів ідентифікації патогену й засобів захисту. Метою було роботи було встановити ареал бактеріального раку винограду в Одеській області та розробити профілактичні заходи на основі біологічного методу. У роботі проводили обстеження промислових насаджень на наявність симптомів хвороби та її поширення у польових умовах. Використовували молекулярно-біологічний метод полімеразної ланцюгової реакції (ПЛР) у реальному часі для ідентифікація збудника бактеріального раку. Дослідження проводились відповідно до атестованої методики. Для ідентифікації фітопатогенів використовували обладнання ПЛР-лабораторії. У результаті фітосанітарного обстеження виноградних насаджень різних господарств в Одеській області були виявлені кущі виноградних рослин з характерними симптомами бактеріального раку, з пухлинними наростами тканини в різних місцях рослин: на рукавах, штамбі, місцях щеплення. Загалом у районі проведення досліджень бактеріальний рак винограду характеризується широким ареалом. За результатами фітосанітарного обстеження поширення бактеріального раку винограду на різних сортах становило від 0,3 до 35 %. У режимі реального часу методом ПЛР було ідентифіковано збудника хвороби – A. tumefaciens. Хвороба проявлялася у вигляді характерних симптомів, a також розвивалася у латентній формі. Розроблена мультиплексна ПЛР дозволяє одразу аналізувати різні штами патогенних ізолятів агробактерій. Серед більшості виділених ізолятів, які в подальшому були протестовані на пригнічення пухлин, було виявлено два ізоляти агробактерій: ІЛВМ1 і ІЛВМ2, які мали високі показники антагоністичних властивостей щодо збудника бактеріального раку. Перевірка патогенності вилучених агробактерій на тест-рослинах томатів і соняшнику підтвердили результати визначення цих властивостей, отриманих іn vitro. Ізоляти агробактерій ІЛВМ1 і ІЛВМ2 значно інгібували ріст пухлин на стеблах тест-рослин порівняно з патогенним штамом, тому їх в подальшому можна використовувати проти збудника бактеріального раку і захисту виноградних рослин від вторинного ураження патогеном із ґрунту. Результати можуть бути використані для вдосконалення методів біологічного захисту рослин від бактеріальних інфекцій
хвороби винограду, полімеразна ланцюгова реакція, Agrobacterium tumefaciens, бактерії-антагоністи, біологічний захист
[1] Abolmaaty, A., Vu, C., Oliver, J., & Levin, R. (2000). Development of a new lysis solution for releasing genomic DNA from bacterial cells for amplification by polymerase chain reaction. Microbios, 101, 181-189.
[2] Ben Abdallah, D., Frikha-Gargouri, O., & Tounsi, S. (2015). Bacillus amyloliquefaciens strain 32a as a source of lipopeptides for biocontrol of Agrobacterium tumefaciens strains. Journal of Applied Microbiology, 119, 196-207. doi: 10.1111/jam.12797.
[3] Chopra, S., Palencia, A., Virus, C., Schulwitz, S., Temple, B.R., Cusack, S., & Reader, J. (2016). Structural characterization of antibiotic self-immunity tRNA synthetase in plant tumour biocontrol agent. Nature Communications, 7, article number 12928. doi: 10.1038/ncomms12928.
[4] Convention on Biological Diversity. (1992, June). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/995_030#Text
[5] Convention on the Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora. (1973, June). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/995_129#Text.
[6] DSTU 3355:1996. (1997). Agriculturвl products of plant. Technigue of inspection and sampling for guarantine examination and expertise. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=91446.
[7] DSTU 4390:2005. (2006). Grape rootings and vine cuttings. Specifications. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=91479.
[8] Ferrigo, D., Causin, R., & Raiola, A. (2017). Effect of potential biocontrol agents selected among grapevine endophytes and commercial products on disease. BioControl, 62, 821-833. doi: 10.1007/s10526-017-9847-3.
[9] Frikha-Gargouri, O., Ben Abdallah, D., Bhar, I., & Tounsi, S. (2017). Antibiosis and bmyB gene presence as prevalent traits for the selection of efficient bacillus biocontrol agents against disease. Frontiers in Plant Science, 8, article number 1363. doi: 10.3389/fpls.2017.01363.
[10] Guo, M., Ye, J., Gao, D., Xu, N., & Yang, J. (2019). Agrobacterium-mediated horizontal gene transfer: mechanism, biotechnological application, potential risk and forestalling strategy. Biotechnology Advances, 37(1), 259-270. doi: 10.1016/j.biotechadv.2018.12.008.
[11] Haas, J.H., Moore, L.W., Ream, W., & Manulis, S. (1995). Universal PCR primers for detection of phytopathogenic Agrobacterium strains. Appl. Environ. Microbiol., 61(8), 2879-2884. doi: 10.1128/AEM.61.8.2879-2884.1995.
[12] Hao, Y., Charles, T.C., & Glick, B.R. (2011). ACC deaminase activity in avirulent Agrobacterium tumefaciens D3. Canadian Journal of Microbiology, 57, 278-286. doi: 10.1139/w11-006.
[13] ISO 16578:2022. (2022). Molecular biomarker analysis – requirements for microarray detection of specific nucleic acid sequences. Retrieved from https://www.iso.org/standard/80968.html.
[14] Kawaguchi, A., & Nita, M., Ishii, T., Watanabe, M., & Noutoshi, Y. (2019). Biological control agent Rhizobium (=Agrobacterium) vitis strain ARK-1 suppresses expression of the essential and non-essential vir genes of tumorigenic R. vitis. BMC Research Notes, 12, article number 1. doi: 10.1186/s13104-018-4038-6.
[15] Kawaguchi, A., Inoue, K., Tanina, K., & Nita, M. (2017). Biological control for grapevine using nonpathogenic Rhizobium vitis strain ARK-1. Proceedings of the Japan Academy, Series B, 93(8), 547-560. doi: 10.2183/pjab.93.035.
[16] Konup, A., Muliukina, N., & Konup, L. (2019). Detection of virus, bacterial and phytoplasmic diseases on vineyards of Odesa oblast. Bulletin of Agricultural Science, 4(793), 24-29. doi: 10.31073/agrovisnyk201904-04.
[17] Kovaleva, I.A., Janse, L.A., Konup, L.A., Zelenyanskaya, N.N., Vlasov, V.V., Konup, A.I., Muljukina, N.A., Kyryk, N.N., & Pikovskyi, M.Y. (2022). Detecting the infection of the cabernet sauvignon variety of clonal origin by grape viruses. Cytology and Genetics, 56(6), 504-512.
[18] Lacroix, B., & Citovsky, V. (2019). Pathways of DNA transfer to plants from Agrobacterium tumefaciens and related bacterial species. Annual Review of Phytopathology, 57(1), 231-251. doi: 10.1146/annurev-phyto-082718-100101.
[19] Lehoczky, J. (1971). Further evidences concerning the systemic spreading of Agrobacterium tumefaciens in the vascular system of grapevines. Vitis, 10, 215-221.
[20] Lemanova, N., & Magher, M. (2019). Biological method for prevention grown gall in horticulture, Microbiological Journal, 81(2), 36-40. doi: 10.15407/microbiolj81.02.036.
[21] Limanska, N.V., Galkin, M.B., Ivanytsia, V.O. (2019). Effect of Lactobacillus plantarum on survival of agent and tumour formation. Microbiological Journal, 81(1), 22-33. doi: 10.15407/microbiolj81.01.022.
[22] Meyer, T., Thiour-Mauprivez, C., Wisniewski-Dyé, F., Kerzaon, I., Comte, G., Vial, L., & Lavire, C. (2019). Ecological conditions and molecular determinants involved in Agrobacterium lifestyle in tumors. Frontiers in Plant Science, 10, article number 978. doi: 10.3389/fpls.2019.00978.
[23] Nguyen-Huu, T., Doré, J., Aït Barka, E., Lavire, C., Clément, C., Vial, L., & Sanchez, L. (2020). Development of a DNA-based real-time PCR assay to quantif Allorhizobium vitis over time in grapevine (Vitis vinifera L.) plantlets. Plant Disease, 105(2), 384-391. doi: 10.1094/PDIS-04-20-0732-RE.
[24] Noutoshi, Y., Toyoda, A., Ishii, T., Saito, K., Watanabe, M., & Kawaguchi, A. (2020). Complete genome sequence data of tumorigenic Rhizobium vitis strain VAT03-9, a causal agent of grapevine disease. Molecular Plant-Microbe Interactions, 33, 1280-1282. doi: 10.1094/MPMI-07-20-0180-A.
[25] Pan, H., Xiao, Y., Xie, A., Li, Z., Ding, H., Yuan, X.J., Sun, R., & Peng, Q. (2022). The antibacterial mechanism of phenylacetic acid isolated from Bacillus megaterium L2 against Agrobacterium tumefaciens. Peer J., 10, article number e14304. doi: 10.7717/peerj.14304
[26] Peñalver, R., Vicedo, B., & López, M.M. (2000). Use of the genetically engineered Agrobacterium strain K1026 for biological control of . European Journal of Plant Pathology, 106(9), 801-810. doi: 10.1023/A:1008785813757.
[27] Qing, G.E., Huanduo, X.U., Jiale, W., Chuwei, Y.U., Wei, L., & Xu, L. (2024). Identification of pathogenic bacteria and screening of control agents for wine grape disease in the Western Sichuan Plateau. Journal of Fruit Science, 41(8), 1636-1648. doi: 10.13925/j.cnki.gsxb.20240116.
[28] Sawant, I. (2023). Microbes in management of fungal diseases of grape. Grape Insight, 1(2), 59-69. doi: 10.59904/gi.v1.i2.2023.17.
[29] Stockwell, V., Kawalek, M., Moore, L.W., Loper, J.E., Stockwell, V., Stockwell, V.O., Kawalek, M., Moore, L., Loper, J., Moore, W., & Loper, E. (1996). Transfer of pAgK84 from the biocontrol agent Agrobacterium radiobacter K84 to A. tumefaciens under field conditions. Phytopathology, 86, 31-37. doi: 10.1094/Phyto-86-31.
[30] Thompson, M.G., Moore, W.M., Hummel, N.F.C., Pearson, A.N., Barnum, C.R., Scheller, H.V., & Shih, P.M. (2020). Agrobacterium tumefaciens: A bacterium primed for synthetic biology. BioDesign Research, 2020, article number 8189219. doi: 10.34133/2020/8189219.
[31] Tzfira, T., Hohn, B., & Gelvin, S. (2017). Transfer of genetic information from agrobacterium to plants. Reference Module in Life Sciences. doi: 10.1016/B978-0-12-809633-8.07278-2.
[32] Wang, Y., Zhang, S., Huang, F., Zhou, X., Chen, Z., Peng, W., & Lu, M. (2017). VirD5 is required for efficient Agrobacterium infection and interacts with Arabidopsis VIP2. New Phytologist, 217(2), 726-738. doi: 10.1111/nph.14854.
[33] Wei, Q., Li, J.Y., Wang, J.H., & Wang, H.M. (2009). Strain E26 of Agrobacterium vitis, a biological control agent of grapevine , does not contain virA and virG pathogenicdeterminants. Journal of Phytopathology, 157, 657-665. doi: 10.1111/j.1439-0434.2009.01544.x.
[34] Wong, A.T., Kawaguchi, A., & Nita, M. (2021). Efficacy of a biological control agent Rhizobium vitis ARK-1 against Virginia R. Vitis isolates, and relative relationship among Japanese and Virginia R. vitis isolates. Crop Protection, 146. doi: 10.1016/j.cropro.2021.105685.
[35] Yepes, L.M., Burr, T., Reid, C., & Fuchs, M. (2019). Elimination of the pathogen, Agrobacterium vitis, from systemically infected grapevines bytissue culture. American Journal of Enology and Viticulture, 70(3), 243-248. doi: 10.5344/ajev.2019.18083.