Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1102610.32607/actanaturae.11026ReviewsОбзорыResearch ArticleInfectious plant diseases: etiology, current status, problems and prospects in plant protectionИнфекционные болезни растений: этиология, современное состояние, проблемы и перспективы защиты растенийhttps://orcid.org/0000-0003-1857-323XNazarovPavel A.НазаровПавел Александрович
Russian Federation

отдел биоэнергетики, НИИ Физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского,

nazarovpa@gmail.comBaleevDmitry N.БалеевДмитрий Николаевич
Russian Federation
dbaleev@gmail.comIvanovaMaria I.ИвановаМария Ивановна
Russian Federation
ivanova_170@mail.ruSokolovaLuybov M.СоколоваЛюбовь Михайловна
Russian Federation
lsokolova74@mail.ruKarakozovaMarina V.КаракозоваМарина Викторовна
Russian Federation
mvk752002@gmail.comBelozersky Institute of Physico-Chemical Biology, Lomonosov Moscow State UniversityНИИ физико-химической биологии им. А.Н. Белозерского, Московский государственный университет им. М.В. ЛомоносоваMoscow Institute of Physics and TechnologyМосковский физико-технический институт (государственный университет)Federal Scientific Vegetable CenterФедеральный научный центр овощеводстваAll-Russian Scientific Research Institute of Medicinal and Aromatic PlantsФГБНУ Всероссийский научно-исследовательский институт лекарственных и ароматических растенийAll-Russian Scientific Research Institute of Vegetable Growing, Branch of the Federal Scientific Vegetable CenterВсероссийский научно-исследовательский институт овощеводства – филиал ФГБНУ «Федеральный научный центр овощеводства»Center of Life Sciences, Skolkovo Institute of Science and TechnologyЦентр наук о жизни, Сколковский институт науки и технологии2710202012346592505202029062020Copyright ©; 2020, Nazarov P.A., Baleev D.N., Ivanova M.I., Sokolova L.M., Karakozova M.V.Copyright ©; 2020, Назаров П.А., Балеев Д.Н., Иванова М.И., Соколова Л.М., Каракозова М.В.2020Nazarov P.A., Baleev D.N., Ivanova M.I., Sokolova L.M., Karakozova M.V.Назаров П.А., Балеев Д.Н., Иванова М.И., Соколова Л.М., Каракозова М.В.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/11026

In recent years, there has been an increase in the number of diseases caused by bacterial, fungal, and viral infections. Infections affect plants at different stages of agricultural production. Depending on weather conditions and the phytosanitary condition of crops, the prevalence of diseases can reach 70–80% of the total plant population, and the yield can decrease in some cases down to 80–98%. Plants have innate cellular immunity, but specific phytopathogens have an ability to evade that immunity. This article examined phytopathogens of viral, fungal, and bacterial nature and explored the concepts of modern plant protection, methods of chemical, biological, and agrotechnical control, as well as modern methods used for identifying phytopathogens.

За последние годы отмечено увеличение числа заболеваний, вызванных фитопатогенными бактериями, грибами и вирусами. Эти возбудители поражают растения на разных стадиях их роста и производства сельскохозяйственной продукции. В зависимости от погодных условий и фитосанитарного состояния посевов распространенность болезней может достигать 70–80% от всей популяции растений, а урожайность снижаться в ряде случаев на 80–98%. Растения обладают врожденным клеточным иммунитетом, однако специфичные фитопатогены способны его преодолевать. В представленном обзоре рассмотрены фитопатогены вирусной, грибной и бактериальной природы, а также современные концепции защиты растений, методы химического, биологического, агротехнического контроля и идентификации фитопатогенов.

bacteriafungivirusespesticidesphytopathogenselectiondisease resistanceintegrated pest managementbiological controlagrotechnical controlplant immunityбактериигрибывирусыпестицидыфитопатогенселекцияустойчивость к болезняминтегрированная защита растенийбиологический контрольагротехнический контрольиммунитет растенийРоссийский Фонд Фундаментальных ИсследованийRussian Foundation for Basic Research19-116-50156Horst R.K. Plant / In: Westcott’s Plant Disease Handbook. Boston, MA: Springer, 2001. P. 65–530.Shkalikov V.A., Beloshapkina O.O., Bukreev D.D., Gorbachev I.V., Dzhalilov F.S.-U., Korsak I.V., Minaev V. Yu., Stroykov Yu. M. Plant protection from disease. M.: Kolos, 2010. 404 p.Шкаликов В.А., Белошапкина О.О., Букреев Д.Д., Горбачев И.В., Джалилов Ф.С.-У., Корсак И.В., Минаев В.Ю., Стройков Ю.М. Защита растений от болезней. М.: Колос, 2010. 404 с.Cardinale B.J., Matulich K.L., Hooper D.U., Byrnes J.E., Duffy E., Gamfeldt L., Balvanera P., O’Connor M.I., Gonzalez A. // Am. J. Botany. 2011. V. 98. № 3. P. 572–592.FAO. Global food losses and food waste – Extent, causes and prevention. Rome, 2011.FAOSTAT (http://www.fao.org/faostat/en/#rankings/commodities_by_country).Smirnova OG, Kochetov A.V. // Vavilov Journal of Genetics and Breeding 2015. V. 19. No. 6. P. 715–723.Смирнова О.Г., Кочетов А.В. // Вавиловский журн. генетики и селекции. 2015. T. 19. № 6. C. 715–723.Chesnokov Yu.V. // Agricultural Biology 2007. № 1. P. 16–35.Чесноков Ю.В. // Сельскохозяйственная биология. 2007. № 1. C. 16–35.Khalid A., Zhang Q., Yasir M., Li F. // Front. Microbiol. 2017. V. 8. Р. 43.Morozov S.Yu., Soloviev A.G., Kalinina N.O., Talyanskiy M.E. // Acta Naturae. 2019. V. 11. № 4. P. 13–21.Морозов С.Ю., Соловьев А.Г., Калинина Н.О., Тальянский М.Е. // Acta Naturae. 2019. T. 11. № 4. C. 13–21.Chichkova N.V., Galiullina R.A., Beloshistov R.E., Balakireva A.V., Vartapetyan A.B. // Russian Journal of Bioorganic Chemistry 2014. V. 40. P. 658–664.Чичкова Н.В., Галиуллина Р.А., Белошистов Р.Е., Балакирева А.В., Вартапетян А.Б. // Биоорган. химия. 2014. T. 40. C. 658–664.Dangl J.L., Jones J.D. // Nature. 2001. V. 411. № 6839. P. 826–833.Gururani M.A., Venkatesh J., Upadhyaya C.P., Nookaraju A., Pandey S.K., Park S.W. // Physiol. Mol. Plant P. 2012. V. 78. P. 51–65.Jones J.D., Dangl J.L. // Nature. 2006. V. 444. № 7117. P. 323–329.Abramovitch R.B., Martin G.B. // Curr. Opin. Plant. Biol. 2004. V. 7. № 4. P. 356–364.Maule A.J., Caranta C., Boulton M.I. // Mol. Plant Pathol. 2007. V. 8. № 2. P. 223–231.van Loon L.C., Bakker P.A., Pieterse C.M. // Annu. Rev. Phytopathol. 1998. V. 36. P. 453–483.Koonin E.V., Senkevich T.G., Dolja V.V. // Biol. Direct. 2006. V. 1. P. 29. doi: 10.1186/1745-6150-1-29.Richert-Pöggeler K.R., Minarovits J. // Plant virus-host interaction: Molecular aroachesand viral evolution / Eds Gaur R.K., Hohn T., Pradeep Sharma P. Elsevier Inc., 2014. P. 263–275.Gergerich R.C., Dolja V.V. // Plant Health Instructor. 2006. doi: 10.1094/PHI-I-2006-0414-01Dorokhov Y.L., Ershova N.M., Sheshukova E.V., Komarova T.V. // Plants (Basel). 2019. V. 8. № 12. Р. 595.Sriwahyuni W., Hanapi M., Hartana I. // Hayati J. Biosci. 2008. V. 15. № 3. P. 118–122.Iftikhar Y., Jackson R., Neuman B.W. // Pak. J. Agri. Sci. 2015. V. 52. № 3. P. 667–670.Hull R. Plant Virology. Cambridge, MA: Acad. Press, 2014. 1118 p.Gray S.M., Banerjee N. // Microbiol. Mol. Biol. Rev. 1999. V. 63. № 1. P. 128–148.Walkey D. Applied Plant Virology. London: Chapman and Hall, 1991.Pennazio S., Roggero P., Conti M. // Arch. Phytopathol. Plant Protect. 1996. V. 30. № 4. P. 283–296.Zitter T.A., Murphy J.F. // Plant Hlth Instructor. 2009. https://www.apsnet.org/edcenter/disandpath/viral/pdlessons/Pages/Cucumbermosaic.aspxCzosnek H., Laterrot H. // Arch. Virol. 1997. V. 142. P. 1391–1406.Takahashi H., Fukuhara T., Kitazawa H., Kormelink R. // Front. Microbiol. 2019. V. 10. Р. 2764.Nohales M.-Á., Flores R., Daròs J.-A. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2012. V. 109. № 34. P. 13805–13810.Hiddinga H., Crum C., Hu J., Roth D. // Science. 1988. V. 241. № 4864. P. 451–453.Owens R.A., Tech K.B., Shao J.Y., Sano T., Baker C.J. // Mol. Plant-Microbe Interact. 2012. V. 25. № 4. P. 582–598.Owens R.A., Hammond R.W. // Viruses. 2009. V. 1. № 2. P. 298–316.Adkar-Purushothama C.R., Perreault J.P. // Wiley Interdiscip Rev RNA. 2020. V. 11. № 2. e1570.Wassenegger M., Spieker R.L., Thalmeir S., Gast F.U., Riedel L., Sänger H.L. // Virology. 1996. V. 226. № 2. P. 191–197.Malinovsky V.I. // Agricultural Biology 2009. V.5. P. 17–24.Малиновский В.И. // Сельскохозяйственная биология. 2009. № 5. C. 17–24.Whitman W.B., Coleman D.C., Wiebe W.J. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1998. V. 95. № 12. P. 6578–6583.Strahl H., Hamoen L.W. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2010. V. 107. № 27. P. 12281–12286.Coplin D.L., Rowan R.G., Chisholm D.A., Whitmoyer R.E. // Appl. Environ. Microbiol. 1981. V. 42. № 4. P. 599–604.Dimitriu T., Marchant L., Buckling A., Raymond B. // Proc. Biol. Sci. 2019. V. 286. № 1905. 20191110.Gupta R.S. // Crit. Rev. Microbiol. 2000. V. 26. P. 111–131.Green E.R., Mecsas J. // Microbiol. Spectr. 2016. V. 4. № 1. 10.1128/microbiolspec.VMBF-0012-2015Bergmiller T., Andersson A.M.C., Tomasek K., Balleza E., Kiviet D.J., Hauschild R., Tkačik G., Guet C.C. // Science. 2017. V. 356. № 6335. P. 311–315.Vidhyasekaran P. Bacterial disease resistance in plants: Molecular biology and biotechnological applications. Binghamton, NY: Haworth Press, 2002. 464 p.Ignatov A.N., Egorova M.S., Khodykina M.V. // Plant Protection and Quarantine. 2015. V.5. P. 6–10.Игнатов А.Н., Егорова М.С., Ходыкина М.В. // Защита и карантин растений. 2015. № 5. C. 6–10.Maniloff J. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1996. V. 93. № 19. Р. 10004–10006.Kakizawa S., Oshima K., Namba S. // Trends Microbiol. 2006. V. 14. № 6. P. 254–256.Fraser C.M., Gocayne J.D., White O., Adams M.D., Clayton R.A., Fleischmann R.D., Bult C.J., Kerlavage A.R., Sutton G., Kelley J.M., et al. // Science. 1995. V. 270. № 5235. P. 397–403.Uenoyama A., Miyata M. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2005. V. 102. № 36. P. 12754– 12758. doi: 10.1073/pnas.0506114102.Shaevitz J.W., Lee J.Y., Fletcher D.A. // Cell. 2005. V. 122. № 6. P. 941–945.Kube M., Schneider B., Kuhl H., Dandekar T., Heitmann K., Migdoll A.M., Reinhardt R., Seemüller E. // BMC Genomics. 2008. V. 9. P. 306. doi: 10.3389/fmicb.2019.01349Kumari S., Nagendran K., Rai A.B., Singh B., Rao G.P., Bertaccini A. // Front. Microbiol. 2019. V. 10. P. 1349. doi: 10.3389/fmicb.2019.01349Zeilinger S., Gupta V.K., Dahms T.E., Silva R.N., Singh H.B., Upadhyay R.S., Gomes E.V., Tsui C.K., Nayak S.C. // FEMS Microbiol. Rev. 2016. V. 40. № 2. P. 182–207.Karandashov V., Nagy R., Wegmüller S., Amrhein N., Bucher M. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2004. V. 101. № 16. P. 6285–6290.Wang X., Jiang N., Liu J., Liu W., Wang G.L. // Virulence. 2014. V. 5. № 7. P. 722–732.Heller J., Tudzynski P. // Annu. Rev. Phytopathol. 2011. V. 49. P. 369–390.Yi M., Valent B. // Annu. Rev. Phytopathol. 2013. V. 51. P. 587–611.Horbach R., Navarro-Quesada A.R., Knogge W., Deising H.B. // J. Plant Physiol. 2011. V. 168. № 1. P. 51–62.Soanes D., Richards T.A. // Annu. Rev. Phytopathol. 2014. V. 52. P. 583–614.Scherbakova L.A. // Agricultural Biology 2019. V.54. № 5. P. 875–891.Щербакова Л.А. // Сельскохозяйственная биология. 2019. Т. 54. № 5. C. 875–891.Hussain F., Usman F. // Abiotic and Biotic Stress in Plants. London, UK: IntechOpen, 2019.Hussain F., Usman F. Abiotic and Biotic Stress in Plants. London, UK: IntechOpen, 2019.Lamichhane J.R., Venturi V. // Front. Plant Sci. 2015. V. 6. P. 385.Pio-Ribeiro G., Wyatt S.D., Kuhn C.W. // Phytopathology. 1978. V. 68. P. 1260–1265.Moura M.L., Jacques L.A., Brito L.M., Mourao I.M., Duclos J. // Acta Hort. 2005. V. 695. P. 365–372.Le May C., Potage G., Andrivon D., Tivoli B., Outreman Y. // J. Phytopathol. 2009. V. 157. P. 715–721.Freeman S., Shtienberg D., Maymon M., Levin A.G., Ploetz R.C. // Plant Dis. 2014. V. 98. P. 1456–1466.Belisario A., Maccaroni M., Coramusi A., Corazza L., Pryor B.M., Figuli P. // Plant Dis. 2004. V. 88. P. 426.Martinelli F., Scalenghe R., Davino S., Panno S., Scuderi G., Ruisi P., Villa P., Stroppiana D., Boschetti M., Goulart L.R., et al. // Agron. Sustain. Dev. 2015. V. 35. № 1. P. 1–25.Derrick K.S. // Virology. 1973. V. 56. № 2. P. 652–653.Salgado-Salazar C., Bauchan G.R., Wallace E.C., Crouch J.A. // Plant Мethods. 2018. V. 14. P. 92. https://doi.org/10.1186/s13007-018-0362-zScuderi G., Golmohammadi M., Cubero J., López M.M., Cirvilleri G., Llop P. // Plant Pathology. 2010. V. 59. P. 764–772.Szemes M., Schoen C.D. // Anal. Biochem. 2003. V. 315. № 2. P. 189–201.Goulart L.R., Vieira C.U., Freschi A.P., Capparelli F.E., Fujimura P.T., Almeida J.F., Ferreira L.F., Goulart I.M.B., Brito-Madurro A.G., Madurro J.M. // Crit. Rev. Immunol. 2010. V. 30. P. 201–222.Maredia K.M., Dakouo D., Mota-Sanchez D. Integrated Pest Management in the Global Arena. Wallingford, UK: CABI Publ., 2003. 560 p.Lyubovedskaya A. // Plant protection. 2017. V.9. P. 2–3.Любоведская А. // Защита растений. 2017. № 9. C. 2–3.Lamichhane J.R., You M.P., Laudinot V., Barbetti M.J., Aubertot J.-N. // Plant Disease. 2020. V. 104. № 3. P. 610–623.Spadaro D., Herforth-Rahmé J. van der Wolf J. // Acta Hortic. 2017. V. 1164. P. 23–32.Pivovarov V.F., Pyshnaya O.N., Gurkina L.K., Naumenko T.S., Soldatenko A.V. // Vegetable crops of Russia. 2017. V. 3. № 36. P. 3–15.Пивоваров В.Ф., Пышная О.Н., Гуркина Л.К., Науменко Т.С., Солдатенко А.В. // Овощи России. 2017. T. 3. № 36. C. 3–15.Nishimoto R. // J. Pestic. Sci. 2019. V. 44. № 3. P. 141–147.Mohanta T.K., Bashir T., Hashem A., Abd Allah E.F., Bae H. // Genes (Basel). 2017. V. 8. № 12. Р. 399.Raats D., Yaniv E., Distelfeld A., Ben-David R., Shanir J., Bocharova V., Schulman A., Fahima T. // Cleaved amplified polymorphic sequences (CAPS) markers in plant biology / Ed. Shavrukov Y. N.Y.: NOVA Publ., 2014.Afanasenko O.S., Novozhilov K.V. // Ecological genetics. 2009. V. 7. № 2. P. 38-43.Афанасенко О.С., Новожилов К.В. // Экологическая генетика. 2009. T. 7. № 2. C. 38–43.Simon-Mateo C., Garcia J.A. // Biochim. Biophys. Acta. 2011. V. 1809. P. 722–731.Chekalin N.M. Genetic basis for the selection of legumes for resistance to pathogens. Poltava: Intergraphics, 2003. 186 p.Чекалин Н.М. Генетические основы селекции зернобобовых культур на устойчивость к патогенам. Полтава: Iнтерграфiка, 2003. 186 с.Hipper C., Brault V., Ziegler-Graff V., Revers F. // Front. Plant Sci. 2013. V. 4. P. 154.Richa K., Tiwari I.M., Devanna B.N., Botella J.R., Sharma V., Sharma T.R. // Front. Plant Sci. 2017. V. 8. P. 596.Düring K., Porsch P., Fladung M., Lörz H. // Plant J. 1993. V. 3. P. 587–598.Yang X., Yie Y., Zhu F., Liu Y., Kang L., Wang X., Tien P. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1997. V. 94. № 10. P. 4861–4865.Borrelli V.M.G., Brambilla V., Rogowsky P., Marocco A., Lanubile A. // Front. Plant Sci. 2018. V. 9. P. 1245. doi:10.3389/fpls.2018.01245.Leoni C., de Vries M., ter Braak C.J.F., van Bruggen A.H.C.. Rossing W.A.H. // Eur. J. Plant Pathol. 2013. V. 137. P. 545–561.Panth M., Hassler S.C., Baysal-Gurel F. // Agriculture. 2020. V. 10. P. 16.Hirooka T., Ishii H. // J. Gen. Plant Pathol. 2013. V. 79. P. 390–401.Phillips McDougall. Evolution of the crop protection industry since 1960. Phillips McDougall, Midlothian, UK, 2018.Schut M., Rodenburg J., Klerkx L., van Ast A., Bastiaans L. // Crop Protection. 2014. V. 56. P. 98–100.Moss S.R. // Pesticide Outlook. 2003. V. 14. P. 164–167.Stockwell V.O., Duffu B. // Rev. Sci. Tech. Off. Int. Epiz. 2012. V. 31. № 1. P. 199–210.Köhl J., Kolnaar R., Ravensberg W.J. // Front. Plant Sci. 2019. V. 10. Р. 845.Nazarov P.A. // Bulletin of the Russian State Medical University. 2018. No. 1. P. 5–15.Назаров П.А. // Вестник РГМУ. 2018. № 1. C. 5–15.Nazarov P.A., Osterman I.A., Tokarchuk A.V., Karakozova M.V., Korshunova G.A., Lyamzaev K.G., Skulachev M.V., Kotova E.A., Skulachev V.P., Antonenko Y.N. // Sci. Rep. 2017. V. 7. № 1. Р. 1394.Dean R., van Kan J.A., Pretorius Z.A., Hammond-Kosack K.E., Di Pietro A., Spanu P.D., Rudd J.J., Dickman M., Kahmann R., Ellis J., et al. // Mol. Plant. Pathol. 2012. V. 13. № 4. P. 414–430.Scholthof K.B., Adkins S., Czosnek H., Palukaitis P., Jacquot E., Hohn T., Hohn B., Saunders K., Candresse T., Ahlquist P., et al. // Mol. Plant. Pathol. 2011. V. 12. № 9. P. 938–954.Mansfield J., Genin S., Magori S., Citovsky V., Sriariyanum M., Ronald P., Dow M., Verdier V., Beer S.V., Machado M.A., et al. // Mol. Plant Pathol. 2012. V. 13. № 6. P. 614–629.Alekseeva K.L., Ivanova M.I. Diseases of green vegetables (diagnosis, prevention, protection). M.: FSINI Rosinformagroteh, 2015. 188 p.Алексеева К.Л., Иванова М.И. Болезни зеленных овощных культур (диагностика, профилактика, защита). М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2015. 188 с.Alekseeva K.L., Baleev D.N., Bukharov A.F., Bukharova A.R., Ivanova M.I. // Kartofel’ i ovoshhi. 2015. № 12. P. 33–34.Alekseeva K.L., Baleev D.N., Bukharov A.F., Bukharova A.R., Ivanova M.I. // Картофель и овощи. 2015. № 12. C. 33–34.Gurian-Sherman D., Lindow S.E. // FASEB J. 1993. V. 7. № 14. P. 1338–1343.Ghosh P. // Microbiol. Mol. Biol. Rev. 2004. V. 68. № 4. P. 771–795.