Біологічні системи: теорія та інновації

Виявлення та ідентифікація вірусів сої методами молекулярної діагностики

Катерина Гринчук, Ігор Антіпов
Завантажити статтю
Анотація

Вірусні хвороби рослин є однією з основних причин втрат врожаю сої в Україні, а відсутність системного моніторингу та обмеженість застосування сучасних методів діагностики ускладнюють ефективний контроль поширення вірусних патогенів. Метою роботи була оцінка поширеності основних вірусних патогенів у посівах сої Центрального Лісостепу України. Використано комбінацію серологічного аналізу та молекулярного методу для детекції вірусу мозаїки сої, вірусу некрозу жилок сої та вірусу мозаїки люцерни. Результати показали, що загальний рівень інфікованості посівів сої становив 40,7 % за даними полімеразної ланцюгової реакції у реальному часі з зворотною транскрипцією. Видовий склад патогенів демонстрував чітку диференціацію: вірус мозаїки сої виявлено у 20,0 % зразків, вірус некрозу жилок сої – у 8,0 %, вірус мозаїки люцерни – у 7,3 %. Метод полімеразної ланцюгової реакції у реальному часі з зворотною транскрипцією показав вищу чутливість порівняно з методом імуноферментного аналізу, виявивши додаткові 13 позитивних зразків. Найбільш значні розбіжності між методами спостерігалися при виявленні вірусу мозаїки люцерни, де молекулярний метод виявив на 50% більше позитивних зразків. Регіональний аналіз виявив найвищу інфікованість у Черкаській області (44,0 %), з максимальною поширеністю вірусу мозаїки сої (22,0 %). Встановлено помірну кореляцію між виразністю симптомів та значеннями порогового циклу для вірусу мозаїки сої (r = -0,62), тоді як для вірусу некрозу жилок сої та вірусу мозаїки люцерни кореляція була статистично незначущою. Висновки підтвердили високий рівень поширеності вірусних інфекцій серед посівів сої в регіоні дослідження. Отримані результати дозволять державним фітосанітарним службам, селекційним установам та агровиробникам впровадити диференційовані за регіонами стратегії захисту сої, що дозволить зменшити втрати врожаю та підвищити ефективність фітосанітарних заходів

 
Ключові слова

серологічний аналіз; полімеразна ланцюгова реакція; імуноферментний аналіз; ко-інфекція; фітосанітарний моніторинг

ЦИТУВАТИ
Hrynchuk, K., & Antipov, I. (2025). Detection and identification of soy viruses by molecular diagnostics methods. Biological Systems: Theory and Innovation, 16(3), 74-87. https://doi.org/10.31548/biologiya/3.2025.74
Використані джерела
  1. Abdalla, O.A., Al-Shahwan, I.M., Al-Saleh, M.A., & Amer, M.A. (2020). Molecular characterisation of Alfalfa mosaic virus (AMV) isolates in alfalfa and other plant species in different regions in Saudi Arabia. European Journal of Plant Pathology, 156, 603-613. doi: 10.1007/s10658-019-01910-z.
  2. Bhagwatkar, D.N., Sandra, N., Tripathi, A., Dalal, G., Kesaratagi, S., Saini, M., Lal, S.K., & Lal, S.K. (2025). Seed transmission of Carlavirus vignae (Cowpea mild mottle virus): A hidden driver of veinal necrosis and bud blight disease in soybean (Glycine max) in India. Frontiers in Microbiology, 16, article number 1654471. doi: 10.3389/fmicb.2025.1654471.
  3. Bisht, A., et al. (2023). Multi-omics assisted breeding for biotic stress resistance in soybean. Molecular Biology Reports, 50, 3787-3814. doi: 10.1007/s11033-023-08260-4.
  4. Chu, J., Li, W., Piao, D., Lin, F., Huo, X., Zhang, H., Du, H., Kong, Y., Jin, Y., Li, X., & Zhang, C. (2021). Identification of a major QTL related to resistance to Soybean mosaic virus in diverse soybean genetic populations. Euphytica, 217, article number 176. doi: 10.1007/s10681-021-02907-8.
  5. Convention on Biological Diversity. (1992, June). Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/995_030#Text. 
  6. Dawoud, R. (2025). Alfamovirus (Alfalfa Mosaic Virus). In N. Amaresan & K. Kumar (Eds), Compendium of phytopathogenic microbes in agro-ecology: Vol. 2 viruses and viroids (pp. 51-68). Cham: Springer Nature Switzerland. doi: 10.1007/978-3-031-81884-4_3.
  7. Dunich, A., Kyrychenko, S., Mishchenko, I., Molodchenkova, O., Bondus, R., Dashenko, A., & Mishchenko, L. (2024). Diagnostics of the most dangerous potato and soybean viruses in 2024 as the first stage in the search for donors of genes responsible for resistance to viruses. Quarantine and plant protection, 4, 12-17. doi: 10.36495/2312-0614.2024.4.12-17.
  8. Elmore, M.G., et al. (2022). Detection and discovery of plant viruses in soybean by metagenomic sequencing. Virology Journal, 19, article number 149. doi: 10.1186/s12985-022-01872-5.
  9. Fowkes, A.R., McGreig, S., Pufal, H., Duffy, S., Howard, B., Adams, I.P., Macarthur, R., Weekes, R., & Fox, A. (2021). Integrating high throughput sequencing into survey design reveals Turnip yellows virus and Soybean dwarf virus in pea (Pisum sativum) in the Unite4ud Kingdom. Viruses, 13(12), article number 2530. doi: 10.3390/v13122530.
  10. Groves, C., German, T., Dasgupta, R., Mueller, D., & Smith, D.L. (2016). Seed transmission of Soybean vein necrosis virus: The first Tospovirus implicated in seed transmission. PloS one, 11(1), article number e0147342. doi: 10.1371/journal.pone.0147342. 
  11. Hameed, A. (2020). Tripartite interactions among soybean vein necrosis orthotospovirus, vector thrips and soybean plants. (Doctoral thesis, The Pennsylvania State University, Commonwealth of Pennsylvania, USA).
  12. Hameed, A., Rosa, C., & Rajotte, E.G. (2022). A review on ecology of interactions in Soybean vein necrosis orthotospovirus (SVNV): Plants, vectors, virus dispersal and management perspectives. IntechOpen. doi: 10.5772/intechopen.102423. 
  13. Hobbs, H.A., Domier, L.L., & Nelson, B.D. (2012). First report of Alfalfa mosaic virus and Soybean dwarf virus on soybean in North Dakota. Plant Disease, 96(12), 1829-1829. doi: 10.1094/PDIS-07-12-0673-PDN. 
  14. Hosseini, B., Voegele, R.T., & Link, T.I. (2023). Diagnosis of soybean diseases caused by fungal and oomycete pathogens: Existing methods and new developments. Journal of Fungi, 9(5), article number 587. doi: 10.3390/jof9050587.
  15. Khatun, M.F., Kwak, M., Kwon, M., Hossain, M.M., & Kil, E.J. (2025). New insights into viral threats in soybean (Glycine max) crops from Bangladesh, including a novel crinivirus. Frontiers in Microbiology, 16, article number 1523767. doi: 10.3389/fmicb.2025.1523767.
  16. Lin, F., et al. (2022). Breeding for disease resistance in soybean: A global perspective. Theoretical and Applied Genetics, 135, 3773-3872. doi: 10.1007/s00122-022-04101-3.
  17. Luan, H., Liao, W., Song, Y., Niu, H., Hu, T., & Zhi, H. (2020). Transgenic plant generated by RNAi-mediated knocking down of soybean Vma12 and Soybean mosaic virus resistance evaluation. AMB Express, 10(1), article number 62. doi: 10.1186/s13568-020-00997-6.
  18. Luo, Y., Na, R., Nowak, J.S., Qiu, Y., Lu, Q.S., Yang, C., Marsolais, F., & Tian, L. (2021). Development of a Csy4-processed guide RNA delivery system with soybean-infecting virus ALSV for genome editing. BMC Plant Biology, 21(1), article number 419. doi: 10.1186/s12870-021-03138-8.
  19. McCaghey, M., Shao, D., Kurcezewski, J., Lindstrom, A., Ranjan, A., Whitham, S. A., Conley, S.P., Williams, B., Smith, D.L., & Kabbage, M. (2021). Host-induced gene silencing of a Sclerotinia sclerotiorum oxaloacetate acetylhydrolase using Bean pod mottle virus as a vehicle reduces disease on soybean. Frontiers in Plant Science, 12, article number 677631. doi: 10.3389/fpls.2021.677631.
  20. Mishchenko, L., Dunich, A., Mishchenko, I., Dashchenko, A., & Kandaurova, K. (2022). Seed-borne and seed-transmitted viral diseases and their effect on yield of different soybean genotypes. Poljoprivreda i Sumarstvo, 68(4), 165-175. doi: 10.17707/AgricultForest.68.4.13.
  21. Rahman, S.U., McCoy, E., Raza, G., Ali, Z., Mansoor, S., & Amin, I. (2023). Improvement of soybean; A way forward transition from genetic engineering to new plant breeding technologies. Molecular Biotechnology, 65, 162-180. doi: 10.1007/s12033-022-00456-6.
  22. Ribeiro-Junior, M.R., Espindola, A., Nascimento, D.M., da Silva, F.B., Krause-Sakate, R., & Ochoa-Corona, F.M. (2025). An attempt toward the global screening of soybean viruses using EDNA-MiFi-based electronic probes. PhytoFrontiers, 5(2), 236-242. doi: 10.1094/PHYTOFR-12-24-0141-FI.
  23. Sandra, N., Tripathi, A., Lal, S.K., Mandal, B., & Jain, R.K. (2021). Molecular and biological characterization of Soybean yellow mottle mosaic virus severe strain infecting soybean in India. 3 Biotech, 11(8), article number 381. doi: 10.1007/s13205-021-02925-2.
  24. Solomiichuk, M., & Pikovskyi, M. (2021). The effect of the Pseudomonas fluorescens bacteria and substances of a stimulating nature on the productivity of the soybean plant and seed damage by pathogens. Plant and Soil Science, 12(4), 28-36. doi: 10.31548/agr2021.04.0028.
  25. Tatineni, S., & Hein, G.L. (2023). Plant viruses of agricultural importance: Current and future perspectives of virus disease management strategies. Phytopathology, 113(2), 117-141. doi: 10.1094/PHYTO-05-22-0167-RVW.
  26. Uge, E., Sidik, E.A., Cahyaningrum, H., Hartono, S., Baliadi, Y., Yusnawan, E., & Inayati, A. (2023). Identification and assessment of superior indonesian soybean cultivars resistant to Mosaic and Mottling Viruses. Nongye Jixie Xuebao/Transactions of the Chinese Society of Agricultural Machinery, 54(10). doi: 10.62321/issn.1000-1298.2023.10.10.
  27. Usovsky, M., et al. (2022). Decades of genetic research on Soybean mosaic virus resistance in soybean. Viruses, 14(6), article number 1122. doi: 10.3390/v14061122.
  28. Wang, D., Chen, S., Huang, Z., & Lin, J. (2022). Identification and mapping of genetic locus conferring resistance to multiple plant viruses in soybean. Theoretical and Applied Genetics, 135(9), 3293-3305. doi: 10.1007/s00122-022-04187-9.
  29. Xue, B., Shang, J., Yang, J., Zhang, L., Du, J. B., Yu, L., Yang, W., & Naeem, M. (2021). Development of a multiplex RT-PCR assay for the detection of Soybean mosaic virus, Bean common mosaic virus and Cucumber mosaic virus in field samples of soybean. Journal of Virological Methods, 298, article number 114278. doi: 10.1016/j.jviromet.2021.114278.
  30. Yin, J., et al. (2021). A cell wall-localized NLR confers resistance to Soybean mosaic virus by recognizing viral-encoded cylindrical inclusion protein. Molecular Plant, 14(11), 1881-1900. doi: 10.1016/j.molp.2021.07.013.
  31. Zambrana-Echevarría, C. (2021). Development of tools for the management of Soybean vein necrosis orthotospovirus and Tobacco streak ilarvirus in soybean (Glycine max (L.) Merr.). (Doctoral thesis, University of Wisconsin-Madison, Wisconsin, USA).
  32. Zhang, K., Wu, Q., & Chen, Y. (2021). Detecting soybean leaf disease from synthetic image using multi-feature fusion faster R-CNN. Computers and Electronics in Agriculture, 183, article number 106064. doi: 10.1016/j.compag.2021.106064.
  33. Zhou, J., & Tzanetakis, I.E. (2020). Soybean vein necrosis orthotospovirus can move systemically in soybean in the presence of Bean pod mottle virus. Virus Genes, 56(1), 104-107. doi: 10.1007/s11262-019-01715-6.