Structural and functional changes in potato leaves when damaged by potato virus M and fungus Alternaria solani | Структурно-функциональные изменения в листьях картофеля при поражении вирусом М и грибом Alternaria solani

Inglés. Fungi and viruses that cause plant diseases lead to a significant reduction in potato yields. The aim of the work was to evaluate changes in tissue structure, chloroplasts, membrane lipid profile and redox potential of potato leaves during infection with PVM and A. solani. The med-early potato variety Tana was grown in the experimental field of the Tulaikov Samara Research Institute of Agriculture (Samara Province) in 2022-2023. Potatoes were grown without irrigation and fertilization under natural light. Leaves were sampled at the beginning of flowering under natural infection load. Diagnosis of plant pathogens was carried out in the field visually and then confirmed by PCR. Samples included uninfected leaves (control) as well as those infected with latent PVM and the fungus A. solani. It was established that the PVM causes leaf deformation, and A. solani causes tissue necrosis. The internal architecture of leaves affected by pathogens has dense spongy parenchyma, smaller intercellular space, and changes in the structure of chloroplasts. Wt revealed a 1.7-2-fold decrease for photosynthetic pigments (chlorophylls a and b, carotenoids) in leaves, especially under the action of A. solani. We also established the specificity of the effect of infections on redox potential and membrane state. Under the influence of A. solani, the level of malondialdehyde (MDA) as a marker of oxidative processes increased from 0.18 to 0.37 μmol/g dry weight, the concentration of free proline decreased approx. 5 times from 10 to 1.6 μg/g dry weight and water-soluble phenolic compounds decreased 1.4 times from 128 to 95.0 mg/g dry weight. PVM had no effect on MDA content, but resulted in a 35% decrease in membrane protein content. The fatty acid (FA) composition of lipids during A. solani infection showed a decrease in the FA unsaturation index from 1.8 to 1.5.

Ruso. Грибы и вирусы, вызывающие болезни растений, становятся причиной значительного снижения урожайности картофеля. Цель работы - оценка изменений структуры тканей, хлоропластов, липидного профиля мембран и окислительно-восстановительного потенциала листьев картофеля при инфицировании вирусом М и грибом Alternaria solani. Среднеранний сорт картофеля Тана выращивали на опытном поле Самарского НИИ сельского хозяйства им. Н.М. Тулайкова (Самарская обл.) в 2022-2023 гг. Картофель выращивали без орошения и внесения удобрений при естественном освещении. Листья отбирали в начале цветения растений на естественном фоне заражения. Диагностику фитопатогенов осуществляли в полевых условиях визуально, затем подтверждали методом ПЦР. Образцы включали незараженные листья (контроль), а также пораженные латентным вирусом М и грибом A. solani. Установлено, что вирус M вызывал деформацию листьев, а A. solani - некроз тканей. Внутренняя архитектура листьев, пораженных патогенами, характеризовалась плотным сложением губчатой паренхимы, меньшим межклеточным пространством, изменением структуры хлоропластов. Выявлено снижение количества фотосинтетических пигментов (хлорофиллы a и b, каратиноиды) в листьях, особенно при действии A. solani, в 1,7-2 раза. Установлена специфичность влияния инфекций на окислительно-восстановительный потенциал и состояние мембран: под воздействием A. solani уровень маркера окислительных процессов малондиальдегида (МДА) повышался с 0,18 до 0,37 мкмоль/г сухой массы, концентрация свободного пролина снижалась c 10 до 1,6 мкг/г сухой массы (примерно в 5 раз), водорастворимых фенольных соединений — с 128 до 95,0 мг/г сухой массы (в 1,4 раза). Вирус М не оказывал влияния на содержание МДА, но вирусная инфекция приводила к снижению количества мембранных белков на 35%. При заражении A. solani выявлено уменьшение индекса ненасыщенности жирных кислот липидов с 1,8 до 1,5.