黃瓜花葉病毒病的研究和防治策略

都彥伶　宿烽　趙新濤

摘 要：黃瓜花葉病毒是目前對(duì)蔬菜生產(chǎn)危害最大的植物病毒病之一。該文就黃瓜花葉病毒的生物學(xué)特性，感染植株的方式，感染后植株的表現(xiàn)形式，以及對(duì)該病毒的防治措施進(jìn)行了綜述。同時(shí)，對(duì)科研工作者在防治黃瓜花葉病毒病的過(guò)程中所做的研究和探討進(jìn)行了論述。

關(guān)鍵詞：黃瓜花葉病毒??；黃瓜花葉病毒；防治策略

中圖分類號(hào) S436.42 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2015）03-04-87-03

Abstract：Cucumber mosaic virus is one of the most harmful plant virus diseases to vegetable production.In this paper， we expound cucumber mosaic virus's biological characteristics， the infect way，pattern of manifestations after infected and the control measures. Meanwhile，summarize and discuss the study how to prevent cucumber mosaic virus using the modern biological technology.

Key Word：Cucumber mosaic virus；Cucumber mosaic virus disease；Control strategy

黃瓜花葉病毒（Cucumber Mosaic Virus，CMV）是雀麥花葉病毒科，黃瓜花葉病毒屬的典型成員。在全世界受黃瓜花葉病毒危害的有近800種不同的植物種類[1]。其中包括番茄、芹菜、萵苣、瓜類、菠菜、甜椒、辣椒和南瓜等我們餐桌上常見(jiàn)的蔬菜品種。該病毒不僅可經(jīng)75種蚜蟲(chóng)傳播，分離物還可通過(guò)種子傳播，是寄主植物最多、分布最廣、最具經(jīng)濟(jì)重要性的植物病毒之一[2]。1916年Doolittle和Jagger首次報(bào)道CMV是黃瓜花葉病的病原[3-4]，此后近100a來(lái)，各國(guó)學(xué)者相繼報(bào)道了CMV的危害。尤其是近年來(lái)的高溫干旱天氣，使該病毒病的發(fā)生面積不斷擴(kuò)大，危害越來(lái)越嚴(yán)重，如番茄的壞死、香蕉的花葉（心腐）、豆科植物的花葉、瓜類的花葉、西番蓮的死頂?shù)萚5-6]。黃瓜花葉病毒造成的危害，不僅嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量，還可以造成絕產(chǎn)絕收。該病害已經(jīng)成為我國(guó)蔬菜生產(chǎn)中最嚴(yán)重的病害之一。近幾十年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)該病毒進(jìn)行了大量的研究工作，特別是對(duì)該病毒病害的防控方面，本文從CMV的病害特點(diǎn)入手，介紹該病毒的生物學(xué)特性，病毒感染后植株的性狀特點(diǎn)，以及可能的防治手段。

1 黃瓜花葉病毒（CMV）的生物學(xué)特性

1.1 病毒特性 病毒粒子[7]為球狀，直徑28～30nm，粒體中RNA含量為18%，蛋白質(zhì)含量為82%，無(wú)類脂等物質(zhì)。致死溫度為65～70℃，室溫下體外存活期為72～96h[8]。1976年美國(guó)農(nóng)業(yè)部研究中心的Kaper等發(fā)現(xiàn)，有些CMV中除含病毒本身的4段RNA外，還有一種分子量更小的RNA5（1×105），稱為衛(wèi)星RNA5。研究發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星RNA不能獨(dú)立侵染和復(fù)制，完全依賴于CMV對(duì)其的輔助作用，但衛(wèi)星RNA能干擾CMV復(fù)制，降低CMV濃度[9]。

病毒存在形式有二：一是細(xì)胞外形式，二是細(xì)胞內(nèi)形式。存在于細(xì)胞外環(huán)境時(shí)，則不顯復(fù)制活性，但保持感染活性，是病毒體或病毒顆粒形式。進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)則解體釋放出核酸分子（DNA或RNA），借細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的條件以獨(dú)特的生命活動(dòng)體系進(jìn)行復(fù)制，是為核酸分子形式。病毒以顆粒形式存在于細(xì)胞之外，此時(shí)，只具感染性。一旦感染細(xì)胞病毒解體而釋放出核酸基因組，然后才能進(jìn)行復(fù)制和增殖，并產(chǎn)生新的子代病毒。有的病毒基因組整合于細(xì)胞基因組，隨細(xì)胞的繁殖而增殖，此時(shí)病毒即以基因形式增殖，而不是以顆粒形式增殖，這是病毒潛伏感染的一種方式。

1.2 傳播途徑及影響因素 CMV寄主廣泛， 可侵染200多種雙子葉和單子葉植物，除危害葫蘆科以外，在番茄、辣椒、白菜、甘藍(lán)、蘿卜、菠菜、芹菜、及雜草等上都可越冬，第二年通過(guò)瓜蚜、桃蚜等蚜蟲(chóng)進(jìn)行傳播。

CMV由蚜蟲(chóng)以非持久性方式進(jìn)行傳播，傳播效率受毒源植物種類、蚜蟲(chóng)種類株系等多種因素影響。寄主在不同種類的植株上常存在不同蚜蟲(chóng)種群[2]。一般高溫、干旱年份有利于瓜蚜繁殖和有翅蚜遷飛、傳毒以及病毒的增殖，因此這類地區(qū)發(fā)病重；同時(shí)管理粗放，雜草叢生等地發(fā)病重；蚜蟲(chóng)防治不及時(shí)發(fā)病重；土壤營(yíng)養(yǎng)缺乏，植株生長(zhǎng)弱，抗病力下降，病害加重；在有效溫度范圍內(nèi)，溫度高癥狀重；鄰作有共毒寄主植物的亦易發(fā)病。

2 黃瓜花葉病毒感染植株的性狀特點(diǎn)

2.1 綠斑型 新生葉產(chǎn)生黃色斑點(diǎn)，并且逐漸擴(kuò)大變?yōu)闇\黃色的斑紋。其綠色部分呈瘤狀隆起，嚴(yán)重時(shí)則會(huì)導(dǎo)致植株新葉白天萎蔫，果實(shí)產(chǎn)生濃綠色花斑和瘤狀物，多易形成畸形瓜。

2.2 花葉型 葉片出現(xiàn)淡黃色斑紋，初期不明顯，之后呈形狀不規(guī)則淺色小型花葉斑駁，靠近果柄處果實(shí)有花斑。

2.3 皺縮型 新長(zhǎng)出的葉片相對(duì)較小，或者沿葉脈出現(xiàn)濃綠色隆起皺縮，有時(shí)沿葉脈出現(xiàn)組織壞死斑，產(chǎn)生凹凸不平瘤狀物，易產(chǎn)生畸形果實(shí)，嚴(yán)重時(shí)植株枯死。發(fā)病癥狀比花葉型表現(xiàn)明顯。

2.4 黃化型 葉片為黃綠色或黃色，葉脈保持綠色，也有發(fā)病初期葉脈間產(chǎn)生水漬狀斑點(diǎn)，病葉硬化，向葉背卷曲，定植后室內(nèi)溫度，濕度適宜，則該病發(fā)生并蔓延，葉片外觀典型癥狀開(kāi)始表現(xiàn)，以后染病面積逐漸擴(kuò)大，似缺素狀，顯現(xiàn)黃化，最后形成黃色干枯壞死斑，從而導(dǎo)致葉片失去光合作用功能，同時(shí)瓜秧出現(xiàn)矮化、瘦弱、葉片小，花打頂?shù)戎T多現(xiàn)象。采收期瓜條生長(zhǎng)緩慢?；喂试黾樱摬【哂袀魅拘詮?qiáng)傳染速度較快，嚴(yán)重影響受染蔬菜的產(chǎn)量和質(zhì)量。

3 黃瓜花葉病毒的防治策略

3.1 農(nóng)業(yè)防治 “避蚜防病”，預(yù)防為主。從溫室栽培管理上來(lái)看，首先要抓好種子消毒（在10℃下干熱處理3d或在3%～10%亞磷酸三鈉溶液中侵種10min）和苗床土壤溴甲烷40～80g/m2熏蒸消毒。嫁接所用的工具需全部消毒（蒸汽、溴甲烷熏蒸或富爾馬林100倍液消毒），避免接觸傳染。定植前用抗血清檢測(cè)剔除病株，確保無(wú)帶毒苗進(jìn)入田間。以黃瓜為例，秋冬茬黃瓜露地育苗期間和定植后扣膜前，應(yīng)避蚜、防高溫，除治蚜蟲(chóng)和白粉虱。育苗時(shí)可用遮陽(yáng)網(wǎng)降溫、遮光；采用網(wǎng)紗育苗，阻避蚜蟲(chóng)及遠(yuǎn)離帶病作物。室內(nèi)栽培期間應(yīng)提早清除雜草，徹底除治白粉虱和蚜蟲(chóng)。進(jìn)行嫁接、打杈、綁蔓、掐去卷須、去雄等田間作業(yè)時(shí)，應(yīng)注意防止病毒傳染。經(jīng)常檢查，發(fā)現(xiàn)病株要及時(shí)拔除燒毀。施足有機(jī)肥，增施磷、鉀肥，提高抗病力。適當(dāng)多澆水，增加田間濕度。

3.2 藥物防治 病毒對(duì)細(xì)胞有絕對(duì)的依存性。病毒復(fù)制所需要的能量，物質(zhì)，場(chǎng)所等完全由寄主提供，植物細(xì)胞不像動(dòng)物細(xì)胞具有完整的免疫代謝系統(tǒng)，這樣就給高選擇性的化學(xué)抗病毒試劑的研究與開(kāi)發(fā)，以及植物病毒病的藥物防治帶來(lái)很大的困難，至今尚無(wú)有效的抗病毒治療劑[10]。

防治病毒藥劑可選：植病靈、寧南霉素、鹽酸嗎啉呱銅、菇類蛋白多糖等。另外混加硫酸鋅25～30g，硼肥20g，天然蕓苔素5g，配合殺蟲(chóng)劑每5～7d噴1次，連續(xù)2～3次。可用50%抗蚜威可濕性粉劑2 000倍液噴霧。發(fā)病初期開(kāi)始噴藥，可用20%病毒A可濕性粉劑500倍液，或1.5%植病靈乳劑1 000倍液，或83%增抗劑100倍液噴霧。利用藥劑殺死蚜蟲(chóng)可有效切斷傳播途徑，達(dá)到防治CMV的目的。

3.3 病毒疫苗的研制 疫苗防治應(yīng)用于植物作物領(lǐng)域是預(yù)防黃瓜花葉病毒的一種有效方法。常用的弱毒疫苗S52為無(wú)色且含一定量的活體弱病S52的一種提純濃縮水劑。為了驗(yàn)證該藥劑對(duì)黃瓜病毒病的防治效果以及對(duì)作物的安全性，張曉恒、郭巍[11]等人（2008）以黃瓜為試驗(yàn)作物就弱毒疫苗S52對(duì)黃瓜病毒病的防治效果進(jìn)行了試驗(yàn)示范，結(jié)果表明弱毒疫苗S52對(duì)黃瓜病毒病具有良好的防治效果，并且對(duì)作物無(wú)藥害作用，對(duì)非靶標(biāo)生物無(wú)明顯影響，可在大田應(yīng)用弱毒疫苗S52防治黃瓜病毒病，推薦使用方法為100～200倍液浸根30～60min再接種。

3.4 基因工程在抗CMV上的應(yīng)用

3.4.1 選育抗CMV的新品種 日本千葉大學(xué)的科學(xué)家及其同事利用基因沉默技術(shù)[12]，成功開(kāi)發(fā)出了絕對(duì)抗黃瓜花葉病毒（CMV）特定毒株的轉(zhuǎn)基因土豆。該團(tuán)隊(duì)研究了對(duì)CMV敏感的栽培品種“Danshaku”的2種結(jié)構(gòu)，均包含有編碼有缺陷的CMV酶的基因片段，并且用它們來(lái)生產(chǎn)遺傳工程馬鈴薯品系，最終生產(chǎn)出的品系表現(xiàn)出對(duì) CMV-O和CMV-Y毒株100%抗性，并且在抗性水平上沒(méi)有顯著差異。進(jìn)一步的分析確定了轉(zhuǎn)基因植物的抗性是通過(guò)RNA沉默獲得的。

3.4.2 應(yīng)用RNAi技術(shù)獲得抗CMV轉(zhuǎn)基因煙草 RNAi機(jī)制是植物對(duì)病毒的一種天然防御機(jī)制，Waterhouse[13]等在植物中首次發(fā)現(xiàn)，利用該機(jī)制可以將任何目的基因序列插入RNAi表達(dá)載體，目的基因序列將在轉(zhuǎn)錄過(guò)程中形成發(fā)卡RNA（hpRNA）結(jié)構(gòu)，提供長(zhǎng)鏈dsRNA，使基因沉默的效率增強(qiáng)，從而得到較高水平抗性植株。林濤，鄭銀英等人[14]以新疆加工番茄上ToMV和CMV病毒為研究對(duì)象，將ToMV和CMV的部分CP序列作為靶標(biāo)，并拼接獲得干擾片段，構(gòu)建成反向重復(fù)結(jié)構(gòu)的RNAi表達(dá)載體pBi35STC-CP。通過(guò)農(nóng)桿菌介導(dǎo)法，轉(zhuǎn)化普通煙草，卡那霉素篩選、PCR鑒定并獲得轉(zhuǎn)基因煙草植株。通過(guò)攻毒試驗(yàn)證明T1代轉(zhuǎn)基因煙草植株對(duì)ToMV和CMV單一侵染表現(xiàn)出高抗，對(duì)ToMV和CMV混合侵染較野生型表現(xiàn)出更高的抗性，基因沉默效果較好。

3.4.3 衛(wèi)星RNA介導(dǎo)病毒抗性研究 1976年，Kaper等發(fā)現(xiàn)有些CMV病毒顆粒中還含有第五種RNA，即衛(wèi)星RNA[15]，衛(wèi)星RNA依賴于CMV才能復(fù)制，并干擾輔助病毒復(fù)制，影響寄主病狀表現(xiàn)，因而被看做分子寄生物用于病毒病防治。衛(wèi)星RNA保護(hù)作用可從兩個(gè)方面解釋，一是減輕輔助病毒的癥狀，二是保護(hù)植物減少外來(lái)病毒的侵染[16-19]。英國(guó)科學(xué)家Baulcombe把黃瓜花葉病毒的衛(wèi)星RNA轉(zhuǎn)成cDNA再轉(zhuǎn)入煙草，首次獲得了抗CMV的轉(zhuǎn)基因植株。但是衛(wèi)星RNA的病毒種類少，突變率高良性易轉(zhuǎn)化為惡性，另外衛(wèi)星RNA轉(zhuǎn)化的植株只是對(duì)作物生長(zhǎng)晚期抗病。

近年來(lái)，選育的抗耐病品種有：基因工程煙草Nc89、G80和臺(tái)灣的TT6、TT7等品種以及有一定耐病力的中煙14等。均有一定的抗CMV的作用。

3.5 植物細(xì)胞工程技術(shù) 植物組織和細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展為在細(xì)胞水平上篩選抗病毒突變體提供了新的途徑。自從Carlson[20]在煙草葉肉細(xì)胞原生質(zhì)體和單細(xì)胞培養(yǎng)中，利用病毒誘變抗煙草花葉病突變體以來(lái)，許多學(xué)者利用細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)結(jié)合理化誘變因子在許多作物上獲得了抗病突變體。王萬(wàn)軍[21]等利用60Co-γ射線照射花藥，經(jīng)細(xì)胞培養(yǎng)獲得抗黃瓜花葉病毒的突變體植株。陳廷俊[22]采用組織培養(yǎng)、化學(xué)誘變與病理學(xué)方法相結(jié)合，初步建立了一個(gè)煙草抗CMV細(xì)胞突變系篩選系統(tǒng)，并從普通煙草良種Burley18中篩選到抗CMV細(xì)胞突變系。這些嘗試為創(chuàng)造抗CMV種質(zhì)資源提供了新的途徑。

植物細(xì)胞工程技術(shù)獲得抗黃瓜花葉病毒突變系周期短，成功率較差，但具有預(yù)見(jiàn)性，需植物工程的研究人員進(jìn)一步研究，才能完善其突變體的穩(wěn)定遺傳，起到抗病、防病的作用。

4 小結(jié)

黃瓜花葉病毒是一種對(duì)蔬菜等經(jīng)濟(jì)性植物具有嚴(yán)重危害的的病毒，可以到達(dá)除生長(zhǎng)點(diǎn)以外的任何部位。在防治黃瓜花葉病毒的方法中，藥劑防治主要是切斷黃瓜花葉病毒的傳播途徑，雖有使用方便和見(jiàn)效快等優(yōu)點(diǎn)，但藥劑畢逼近會(huì)造成環(huán)境污染，長(zhǎng)期大量使用還會(huì)對(duì)人的健康造成危害，目前也受到越來(lái)越多限制。疫苗防治具有前期預(yù)防，并具有針對(duì)性等特點(diǎn)。但由于防治效果不穩(wěn)定，且效果不明顯等缺點(diǎn)，目前應(yīng)用有一定的局限性。

近年來(lái)，基因工程被廣泛的應(yīng)用于動(dòng)、植物的品種優(yōu)化、抗性改良以及病害防治等。利用基因工程技術(shù)進(jìn)行育種，具有周期短，不污染環(huán)境、抗性穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，受到植物工作者的青睞。通過(guò)基因轉(zhuǎn)化技術(shù)已獲得了一批對(duì)黃瓜花葉病毒有良好抗性的轉(zhuǎn)基因植物。相信隨著生物技術(shù)的發(fā)展，黃瓜花葉病毒的危害終將會(huì)得到遏制。

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