芋病毒病研究進(jìn)展

施世明，洪霓

（華中農(nóng)業(yè)大學(xué)植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖北武漢，430070）

芋 （Colocasia esculentaL.Schott.） 是天南星科（Araceae）芋屬（Colocasia）多年生宿根草本植物，屬典型的無(wú)性繁殖作物，又名芋頭、芋艿、毛芋等，原產(chǎn)于中國(guó)、印度、馬來(lái)半島等熱帶沼澤地區(qū)，現(xiàn)在世界各國(guó)廣泛種植。芋主要以其膨大的肉質(zhì)球莖供食用，有的種類葉柄和花梗也可作蔬菜食用，是一種具有地域特色的水生蔬菜。芋多采用球莖無(wú)性繁殖，已發(fā)現(xiàn)在栽培芋植株上存在多種病毒侵染，有的病毒可通過(guò)介體傳播，在長(zhǎng)期的無(wú)性繁殖過(guò)程中植株病毒含量不斷積累、種類增加，導(dǎo)致病毒病為害逐年加重，造成產(chǎn)量和品質(zhì)下降，出現(xiàn)嚴(yán)重的品種退化。因此，隨著芋種植業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)芋病毒病的防治也引起人們的高度重視。本文就芋病毒種類的鑒定、病毒病防治等相關(guān)方面的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了概述。

1 芋病毒種類及分類地位

目前，國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)上共報(bào)道過(guò)的芋病毒有近10種，分別是：①芋花葉病毒 （Dasheen mosaic virus，DsMV），馬鈴薯Y病毒屬 Potyvirus成員[13]。

②芋羽狀斑駁病毒 （Taro feathery mottle virus，TFMoV），馬鈴薯Y病毒屬 Potyvirus的一個(gè)暫定種[14]。

③ 香 蕉 束 頂 病 毒 （Banana bunchy top virus，BBTV），環(huán)狀 DNA 病毒科（Circoviridae）矮縮病毒屬（Nanovirus）[15]。

④大桿（菌）狀病毒（Taro Large bacilliform virus,TLBV）[16]。

⑤小桿（菌）狀病毒（Taro Small bacilliform virus，TSBV）[16]。

⑥芋葉脈缺綠病毒 （Taro vein chlorosis virus，TaVCV），彈狀病毒科（rhabdovirus）細(xì)胞核彈狀病毒屬（Nucleorhabdovirus）[16,21]。

⑦芋桿狀病毒（Taro bacilliform virus，TaBV），花椰菜花葉病毒科（Caulimoviridae）桿狀DNA病毒屬（Badnavirus）[23]。

⑧ 黃 瓜 花 葉 病 毒 （Cucumber mosaic virus，CMV），雀麥花葉病毒科（Bromoviridae）黃瓜花葉病毒屬（Cucumovirus）[7,10]。

⑨芋瘦小病毒（Colocasia bobone disease virus，CBDV）[21]。

⑩ Taro reovirus ，TaRV（暫無(wú)漢譯名）[21]。

其中有的病毒還沒(méi)有正式確認(rèn)，因此其分類地位還未明確，如Revill等[21]認(rèn)為大桿（菌）狀病毒（Taro Large bacilliform virus，TLBV） 和芋瘦小病毒（Colocasia bobone disease virus，CBDV）實(shí)際上是同一種病毒。而且有的病毒還存在著爭(zhēng)議，如Ram等[15]認(rèn)為芋也是香蕉束頂病毒（BBTV）的寄主，只是不表現(xiàn)癥狀，而Hu等[20]通過(guò)蚜蟲(chóng)傳毒試驗(yàn)，證明芋并不是BBTV的寄主，因此，芋到底是不是BBTV的寄主，還有待進(jìn)一步的研究確定。國(guó)內(nèi)報(bào)道發(fā)現(xiàn)的以芋為寄主的病毒只有芋花葉病毒（DsMV）和黃瓜花葉病毒（CMV）[7,10]。 其中芋花葉病毒（DsMV）分布最廣，為害最大。

2 芋主要病毒的生物學(xué)、分子生物學(xué)特點(diǎn)及檢測(cè)方法

芋花葉病毒 （Dasheen mosaic virus，DsMV）于20世紀(jì) 60年代由Zettler等在美國(guó)佛羅里達(dá)州發(fā)現(xiàn)并確定為馬鈴薯Y病毒屬（Potyvirus）的成員，是世界上天南星科植物的重要病毒病原，能侵染廣東萬(wàn)年青屬、海芋屬、魔芋屬、花葉芋屬、芋屬、花燭屬、天南星屬、隱棒花屬、花葉萬(wàn)年青屬、龜背竹屬、喜林芋屬、苞葉芋屬和馬蹄蓮屬等植物，寄主多達(dá)16屬以上，病害遍及世界各地。此病毒可經(jīng)種苗、種子、機(jī)械和蚜蟲(chóng)等媒介傳播，對(duì)主要以無(wú)性繁殖為生產(chǎn)方式的植物具有潛在的威脅。由于芋等天南星科作物主要是靠營(yíng)養(yǎng)繁殖體分株、切割或組織培養(yǎng)來(lái)繁殖，所以病毒隨著這些小苗、小芽或植物組織傳播是主要的傳播方式。此外在栽培、田間管理期間的勞作也可造成機(jī)械摩擦傳播病毒。自然界中此病毒在天南星科植物間的傳播是靠桃蚜、棉蚜、豆蚜等以非持久方式傳播。

芋花葉病毒（Dasheen mosaic virus，DsMV）病毒粒子呈彎曲線狀，無(wú)包膜，長(zhǎng) 750 nm，直徑12 nm，呈螺旋對(duì)稱結(jié)構(gòu)。病毒粒子中RNA總含量約為5%，蛋白質(zhì)總含量約為95%。DsMV含有約10 kb的單鏈正義RNA基因組，RNA的5'端有一基因組連結(jié)蛋白（VPg），3'端為 Poly（A）結(jié)構(gòu)，該基因組為一長(zhǎng)的ORF，可翻譯一個(gè)約350 kD的多聚蛋白前體?；蛩幋a的蛋白自5'端至3'端分別是31 kD 蛋白，輔助蛋白（HC），胞質(zhì)內(nèi)含體蛋白（CI），基因組連結(jié)蛋白（Vpg），2個(gè)核內(nèi)含體蛋白（蛋白酶和復(fù)制酶）及位于3'非翻譯區(qū)上游的外殼蛋白（CP）。

目前常用的病毒檢測(cè)方法有：直觀測(cè)定法、指示植物接種法、電子顯微鏡檢測(cè)法、血清學(xué)檢測(cè)法和核酸檢測(cè)法。其中血清學(xué)檢測(cè)法主要包括ELISA、快速免疫濾紙測(cè)定、免疫膠體金技術(shù)、免疫毛細(xì)管區(qū)帶電泳、免疫PCR等。核酸檢測(cè)法主要包括PCR、分子標(biāo)記、實(shí)時(shí)RT-PCR和核酸雜交等[4]。而芋病毒由于種類多，復(fù)合侵染嚴(yán)重，癥狀不明顯，缺乏指示植物，所以直觀測(cè)定法和指示植物接種法不但時(shí)間長(zhǎng)，結(jié)果準(zhǔn)確性也差。此外，由于對(duì)侵染芋的病毒研究尚不夠深入，其不同病毒的生物學(xué)、血清學(xué)及分子生物學(xué)性狀差異還很不明確，因此給檢測(cè)方法也帶來(lái)了很大的困難。目前，侵染芋的10種病毒中只對(duì)芋花葉病毒（DsMV）研究得比較深入，其基因組全長(zhǎng)序列已經(jīng)獲得，其抗體及相應(yīng)檢測(cè)試劑盒也已研制成功[6]，因此其檢測(cè)方法相對(duì)成熟，而其他病毒有的并不是以芋為主要寄主，如BBTV和CMV，因此其在芋上的檢測(cè)方法尚比較缺乏。而另外幾種病毒如TaBV、TaVCV只在國(guó)外有過(guò)用于PCR檢測(cè)的報(bào)道[21,23]，在國(guó)內(nèi)尚處于空白。鑒于國(guó)內(nèi)芋產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要，結(jié)合芋及芋病毒的自身特性，筆者認(rèn)為應(yīng)著重研究芋病毒的電子顯微鏡檢測(cè)法、血清學(xué)檢測(cè)法及核酸檢測(cè)法，以便快速高效地鑒定芋種苗的帶毒情況，減少芋生產(chǎn)過(guò)程中由于芋病毒造成的損失，促進(jìn)芋產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康地快速發(fā)展。

3 防治對(duì)策

由于缺乏直接殺死芋病毒的農(nóng)藥，因此對(duì)于已經(jīng)感染病毒的芋植株是無(wú)能為力的，結(jié)合芋病毒的傳播途徑，具體可從以下3個(gè)方面尋找防治對(duì)策：培育無(wú)病毒種苗、培育抗病毒品種和減少病毒田間傳播。

目前大田生產(chǎn)使用較多的防治方法主要是減少病毒的田間傳播。芋病毒田間傳播介體以蚜蟲(chóng)和粉蚧為主，因此積極防治田間蚜蟲(chóng)和粉蚧的發(fā)生可有效地阻斷芋病毒的田間傳播，達(dá)到良好的防治效果。此外，及時(shí)清理田間感染病毒的種球和植株，使用防蟲(chóng)網(wǎng)進(jìn)行隔離栽培都是阻止芋病毒田間傳播的有效手段[11]。

芋病毒另一個(gè)主要傳播途徑為種傳，也是造成芋生產(chǎn)中損失最大的傳播方式，因此培育無(wú)病毒種苗用于生產(chǎn)具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。早在20世紀(jì)70年代末，日本、美國(guó)等就先后研究了芋花葉病毒對(duì)芋產(chǎn)量的影響，開(kāi)始用莖尖離體培養(yǎng)結(jié)合高溫脫毒來(lái)生產(chǎn)芋脫毒種苗，脫毒種苗經(jīng)組織培養(yǎng)快繁獲得大量種苗，在隔離條件下繁殖成一級(jí)、二級(jí)種球，供農(nóng)戶種植，顯著提高了芋產(chǎn)量和品質(zhì)。我國(guó)相關(guān)研究起步較晚，從20世紀(jì)90年代開(kāi)始陸續(xù)有科研單位開(kāi)展芋莖尖脫毒培養(yǎng)技術(shù)研究[12]。目前，武漢市蔬菜科學(xué)研究所所主持的科研項(xiàng)目《脫毒芋種苗工廠化生產(chǎn)》已經(jīng)完成，利用莖尖培養(yǎng)、化學(xué)制劑處理建立了芋脫毒培養(yǎng)技術(shù)，提出了脫毒試管苗和試管芋的育苗技術(shù)和方法，并制定了“脫毒種芋繁殖技術(shù)規(guī)程”和“脫毒芋栽培技術(shù)規(guī)程”2個(gè)地方標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)推廣應(yīng)用，明顯提高了芋產(chǎn)量及品質(zhì)。

培育抗病毒品種是防治作物病蟲(chóng)害的另一有效途徑，只是利用傳統(tǒng)的自然變異育種、輻射育種和雜交育種等方法對(duì)病毒病的防治效果不大，但生物技術(shù)的發(fā)展使得轉(zhuǎn)基因育種成為可能。篩選作物種質(zhì)資源中的抗病毒基因和源于病原的抗性基因是獲得抗性基因的2種主要途徑，但自然界中高抗病毒的基因很難篩選，因此育種中常用的是源于病原的抗性基因，如外殼蛋白介導(dǎo)的抗性、移動(dòng)蛋白介導(dǎo)的抗性、復(fù)制酶介導(dǎo)的抗性、衛(wèi)星RNA介導(dǎo)的病毒抗性、反義RNA與缺陷RNA介導(dǎo)抗性及利用RNA沉默獲得病毒抗性，該技術(shù)已應(yīng)用在番木瓜、西瓜、黃瓜等作物上[19]。雖然目前利用培育抗病毒品種來(lái)防治芋病毒病的研究還未見(jiàn)報(bào)道，但必將是今后的發(fā)展方向之一。

[1]李曙軒.中國(guó)農(nóng)業(yè)百科全書[M].北京：農(nóng)業(yè)出版社，1990：325.

[2]蔣高松.芋頭在加工食品中的應(yīng)用[J].中國(guó)食品，1998，5（12）：14.

[3]趙國(guó)華.芋頭多糖的理化性質(zhì)及體內(nèi)免疫調(diào)節(jié)活性研究[J].中國(guó)食品學(xué)報(bào)，2002，2（3）：22.

[4]劉玉平.芋脫毒快繁體系建立的初步探討[D].武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008.

[5]杜紅梅，黃丹楓.芋艿品種退化的原因及其解決途徑[J].中國(guó)蔬菜，2002（6）：58-60.

[6]韋傳寶，賈玉成，杜宇.芋花葉病毒檢測(cè)試劑盒的研制[J].安徽大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009，33（4）：85-89.

[7]李永偉.天南星科植物病毒研究[D].杭州：浙江大學(xué)，2002.

[8]崔瑾，李謙盛.建昌紅梗芋和福鼎檳榔芋花葉病及其病原病毒的調(diào)查[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2003，19（1）：63-64.

[9]郭興啟，范國(guó)強(qiáng)，尚念科.植物抗病毒基因工程育種策略及其進(jìn)展[J].生命科學(xué)研究，2000，4（2）：112-117.

[10]劉文洪，陳集雙.侵染天南星科植物病毒的分子鑒定及其生態(tài)學(xué)研究[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2004，15（4）：566-570.

[11]潘曉，何伯偉，陳敏智，等.芋艿病毒病及其防治對(duì)策[J].長(zhǎng)江蔬菜，2006（6）：30-31.

[12]柏新富，蔣小滿，畢可華，等.芋脫毒苗的組培快繁及田間試驗(yàn)[J].應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào)，2002，8（1）：52-55.

[13]Zettler F W,Foxe M J,Hartman R D,et al.Filamentous viruses infecting dasheen and other araceous plants[J].Phytopathology，1970,60:983-987.

[14]Zettler F W.Description of Plant Viruses.CMI/AAB,Kew Surry,Enland,1978：191.

[15]Ram R D,Summanwar A S.Colocasia esculenta(L.)Schoot a reservoir of bunchy top disease of banana Current[J].Sci,1984,53(3):145-146.

[16]Rodoni B C,Dale T L，Harding R M.Review of alomae disease of taro[J].Papua New Guinea J Agr For Fisheries,1994,37(2):14-18.

[17]Revill P A,Jackson G V H,Hafner G J,et al.Incidence and distribution of viruses of Taro(Colocasia esculenta)in Pacific Island countries[J].Australasian Plant Pathology,2005,34(3):327-331.

[18]Pearson M N,Jackson G V H,Saelea J,et al.Evidence for two rhabdovirusesin taro(Colocasia esculenta)in the Pacific region[J].Australasian Plant Pathology,1999,28(3):248-253.

[19]Yang I C,Iommarini J P,Becker D K,et al.A promoter derived from taro bacilliform badnavirus drives strong expression in transgenic banana and tobacco plants[J].Plant Cell Rep,2003,21:1 199-1 206.

[20]Hu J S,Wang M,Sether D,et al.Use of polymerase chain reaction(PCR)to study transmission of banana bunchy top virus by the banana aphid (Pentalonia nigronervosa)[J].Ann appl Biol，1996，128:55-64.

[21]Revill P,Trinh X,Dale J,et al.Taro vein chlorosis virus:characterization and variability of a new nucleorhabdovirus[J].Journal of General Virology，2005，86：491-499.

[22]Deo P C,Tyagi A P,Taylor M,et al.Improving taro(Colocasia esculentavar.esculenta)production using biotechnological approaches[J].South Pacific Journal of Natural Science,2009,27：6-13.

[23]Yang I C,Hafner G J,Dale J L,et al.Genomic characterisation of taro bacilliform virus[J].Arch Virol，2003，148:937-949.