Оценка применимости методов ПЦР для диагностики бактериального рака томата

Бактериальный рак томата – вредоносное заболевание, распространенное на культуре томата. Особую вредоносность возбудитель болезни Сlavibacter michiganensis (Smith; Davis et al.) Li et al. проявляет в защищенном грунте. Быстрое и точное выявление С. michiganensis в семенах томата при помощи современных методов диагностики позволит снизить риск распространения заболевания, повысить урожайность и качество продукции. Исследования выполнены в лаборатории научно-методического отдела бактериологии ФГБУ «ВНИИКР» в 2022-2023 гг. Цель исследований – оценка применимости трех ПЦР-тестов, предложенных в международных протоколах для диагностики возбудителя бактериального рака томата. В задачи работы входило определение основных критериев эффективности (аналитическая чувствительность и специфичность, селективность, воспроизводимость, повторяемость) праймерных систем. В работе использовались отечественные реактивы, что позволило снизить затраты и повысить доступность диагностики. ПЦР в соответствии с рекомендациями Sudarshana et al. и Bach et al. обладали высокой аналитической чувствительностью – 10³ КОЕ/мл, а в соответствии с рекомендациями Oosterhof и Berendsen она составила 10⁴ КОЕ/мл. Все праймерные системы показали 100%-ную специфичность без перекрестных реакций с другими штаммами. Селективность не выявлена. Повторяемость и воспроизводимость всех тестов составили 100% на уровне порога чувствительности. В результате оценки применимости трех праймерных систем метод ПЦР по Sudarshana et al. выбран как скрининговый для выявления бактериального рака томата в аналитических пробах из семян и вегетативных частей томата. Остальные ПЦР-тесты рекомендованы как подтверждающие тесты.

1. Chaudhary P., Sharma A., Singh B., Nagpal A.K. Bioactivities of phytochemicals present in tomato. Journal of Food Science and Technology. 2018;55(8):2833-2849. https://doi.org/10.1007/s13197-018-3221-z

2. Wang C., Li M., Duan X., Abu-Izneid T. et al. Phytochemical and nutritional profiling of tomatoes; impact of processing on bioavailability-a comprehensive review. Food Reviews International. 2023;39(8):5986-6010. https://doi.org/10.1080/87559129.2022.2097692

3. Ajaharuddin S.K.M.D., Lal M., Yadav A., Kumar N. et al. Breeding for resistance against pest and diseases in tomatoes: A review. Journal of Scientific Research and Reports. 2024;30(6):469-479. https://doi.org/10.9734/jsrr/2024/v30i62063

4. Chaudhary J., Khatri P., Singla P., Kumawat S. et al. Advances in omics approaches for abiotic stress tolerance in tomato. Biology. 2019;8(4):90-108. https://doi.org/10.3390/biology8040090

5. Белошапкина О.О., Писарева И.Н. Определение аналитической чувствительности и специфичности методов ПЦР для диагностики черной бактериальной пятнистости томата // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2024. № 3. С. 78-94. https://doi.org/10.26897/0021-342X-2024-3-78-94

6. Игнатов А.Н., Челидзе Г.Г., Воробьева К.С. Риски распространения в РФ новых вирусных и бактериальных болезней овощных культур через предприятия защищенного грунта // Картофель и овощи. 2019. № 4. С. 18-21. https://doi.org/10.25630/PAV.2019.84.71.002

7. Osdaghi E., Abachi H., Jacques M.A. Clavibacter michiganensis Reframed: The Story of How the Genomics Era Made a New Face for an Old Enemy. Molecular Plant Pathology. 2025;26:e70093. https://doi.org/10.1111/mpp.70093

8. Li X., Tambong J., Yuan K., Chen W. et al. Re-classification of Clavibacter michiganensis subspecies on the basis of whole-genome and multi-locus sequence analyses. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 2018;68(1):234-240. https://doi.org/10.1099/ijsem.0.002492

9. Osdaghi E., Abachi H., Jacques M.A. Clavibacter michiganensis Reframed: The Story of How the Genomics Era Made a New Face for an Old Enemy. Molecular Plant Pathology. 2025;26(5):e70093. https://doi.org/10.1111/mpp.70093

10. Morcia C., Piazza I., Ghizzoni R., Terzi V. et al. Molecular diagnostics in tomato: Chip digital PCR assays targeted to identify and quantify Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis and Ralstonia solanacearum in planta. Horticulturae. 2023;9(5):553-565. https://doi.org/10.3390/horticulturae9050553

11. Tripathi R., Vishunavat K., Tewari R. Morphological and molecular characterization of Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis causing bacterial canker in tomatoes. Physiological and Molecular Plant Pathology. 2022;119:101833. https://doi.org/10.1016/j.pmpp.2022.101833

12. Verma R.K., Roman-Reyna V., Raanan H., Coaker G. et al. Allelic variations in the chpG effector gene within Clavibacter michiganensis populations determine pathogen host range. PLoS Pathogens. 2024;20(7): e1012380. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1012380

13. Solano-Alvarez N., Valencia-Hernandez J.A., Rico-Garcia E., Torres-Pacheco I. et al. A novel isolate of Bacillus cereus promotes growth in tomato and inhibits Clavibacter michiganensis infection under greenhouse conditions. Plants. 2021;10(3):506. https://doi.org/10.3390/plants10030506

14. EPPO. PM 7/42 (3) Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis. EPPO Bulletin. 2016;46(2):202-225. https://doi.org/10.1111/epp.12302

15. Писарева И.Н., Белошапкина О.О., Селявкин С.Н., Шнейдер Е.Ю. О распространении бактериозов томата в регионах России // Защита и карантин растений. 2024. Т. 1. C. 61. EDN: HLOEBD

16. Chen X., Bai K., Lyu Q., Jiang N. et al. Role of penicillin-binding proteins in the viability, morphology, stress tolerance, and pathogenicity of Clavibacter michiganensis. Phytopathology®. 2021;111(8):1301-1312. https://doi.org/10.1094/PHYTO-08-20-0326-R

17. Brochu A.S., Durrivage J., Torres D., Perez-Lopez E. Diet and injection, important recommendations to characterize Clavibacter michiganensis–tomato interactions. Plant Health Progress. 2023;24(4):475-481. https://doi.org/10.1094/PHP-04-23-0040-RS

18. Takishita Y., Souleimanov A., Bourguet C., Ohlund L.B. et al. Pseudomonas entomophila 23S produces a novel antagonistic compound against Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis, a pathogen of tomato bacterial canker. Applied Microbiology. 2021;1(1):60-73. https://doi.org/10.3390/applmicrobiol1010006

19. Li Y., Chen X., Xu X., Yu C. et al. Deletion of pbpC enhances bacterial pathogenicity on tomato by affecting biofilm formation, exopolysaccharides production, and exoenzyme activities in Clavibacter michiganensis. International Journal of Molecular Sciences. 2023;24(6):5324. https://doi.org/10.3390/ijms24065324

20. Peritore-Galve F.C., Tancos M.A., Smart C.D. Bacterial canker of tomato: revisiting a global and economically damaging seedborne pathogen. Plant Disease. 2021;105(6):1581-1595. https://doi.org/10.1094/PDIS-08-20-1732-FE

21. Джалилов Ф.С., Карлов Г.И., Корнев К.П., Матвеева Е.В. и др. Диагностика зараженности семян томата возбудителем бактериального рака (Clavibacter michiganensis subsp. Michiganensis (Davis (Smith) (Cmm)) методом ПЦР // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2007. № 1. С. 21-25. EDN: HZDUPJ

22. ISF (2022) Detection of Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis in Tomato Seed. URL: https://worldseed.org/wp-content/uploads/2022/07/Protocol_Tomato_Cmm_v5_July-2022-002.pdf.

23. Fatmi M., Walcott R.R., Schaad N.V. Detection of Plant-Pathogenic Bacteria in Seed and Other Planting Material (Second Edition). Minnesota: The American Phytopathological Society (APS), 2017:360.

24. Ребриков Д.В., Саматов Г.А., Трофимов Д.Ю., Семенов П.А. ПЦР в реальном времени: Учебное пособие. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011. 225 с. EDN: RAYMPL

25. Приходько С.И., Писарева И.Н., Корнев К.П. Оценка применимости молекулярных методов диагностики возбудителя бактериоза винограда (болезнь Пирса) Xylella fastidiosa Wells et al., используемых в международной и отечественной практике // Садоводство и виноградарство. 2022. № 1. С. 38-43. https://doi.org/10.31676/0235-2591-2022-1-38-43

26. Тараканов Р.И., Игнатьева И.М., Белошапкина О.О., Чебаненко С.И. и др. Выявление возбудителя бактериального ожога сои Pseudomonas savastanoi pv. glycinea в семенах методом ПЦР // Известия Тимирязевской сельскохозяйственной академии. 2024. № 1. С. 41-52. https://doi.org/10.26897/0021-342Х-2024-1-41-52

27. Оболенский Р.Р., Словарева О.Ю., Дорофеева Л.В. Оценка применимости ПЦР-теста в режиме «реального времени» для идентификации возбудителя желтого слизистого бактериоза пшеницы Rathayibacter tritici // Фитосанитария. Карантин растений. 2025. № 1 (22). С. 26-39. https://doi.org/10.69536/FKR.2025.85.45.003