馬鈴薯紡錘塊莖類病毒對馬鈴薯育種工作的影響

邱彩玲，范國權(quán)，高艷玲，張　威，張　抒，申　宇，王紹鵬，劉尚武，呂典秋，白艷菊（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物脫毒苗木研究所，黑龍江　哈爾濱　150086）

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馬鈴薯紡錘塊莖類病毒對馬鈴薯育種工作的影響

邱彩玲，范國權(quán)，高艷玲，張威，張抒，申宇，王紹鵬，劉尚武，呂典秋*，白艷菊*
（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物脫毒苗木研究所，黑龍江哈爾濱150086）

摘要：簡要介紹了馬鈴薯紡錘塊莖類病毒（Potato spindle tuber viroid，PSTVd）的危害和發(fā)生情況，重點闡述了PSTVd對馬鈴薯育種工作的影響，并針對該問題進行了分析，最后提出了一些建議，如做好隔離防護，徹底進行PSTVd檢驗，對環(huán)境及器具進行消毒處理以及實生種子經(jīng)貯藏3 ～5年后再播種。

關(guān)鍵詞：馬鈴薯紡錘塊莖類病毒（PSTVd）；馬鈴薯育種；影響

1　概述

馬鈴薯紡錘塊莖類病毒（Potato spindle tuber viroid，PSTVd）是馬鈴薯紡錘塊莖類病毒科馬鈴薯紡錘塊莖類病毒屬的代表種。該病害早在1922年就已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)，但直到1971年才被Diener[1]首次分離出來，并稱作馬鈴薯紡錘塊莖類病毒。此后，凡是類似馬鈴薯紡錘塊莖病病原的其他高等植物病害的病原都通稱為類病毒[2]。PSTVd是一種單鏈、環(huán)狀、無蛋白質(zhì)外殼的RNA，堿基高度配對，具有非常穩(wěn)定的棒狀二級結(jié)構(gòu)，能夠在寄主體內(nèi)自我復(fù)制，一般為359 nt，少數(shù)為358或360 nt[3]。PSTVd的自然寄主范圍比較小，能夠侵染馬鈴薯、番茄、鱷梨和辣椒[4-7]，但在實驗室條件下，PSTVd可侵染31個科的94個種[8]。感染PSTVd的馬鈴薯，植株生長受到抑制，植株矮化，葉片向上豎起，葉柄角度成銳角，莖稈硬化，塊莖由圓形變?yōu)殚L形或畸形，多呈紡錘狀，芽眼變深或凸起，有時表皮有裂紋，減產(chǎn)幅度10% ～50%，另有報道稱PSTVd強系可引起減產(chǎn)60%，弱系減產(chǎn)20% ～ 35%，早期文獻曾報道強系減產(chǎn)64%或65%等。總之，PSTVd是馬鈴薯產(chǎn)量提高的極大障礙[9-11]。此外，隨著PSTVd的累積，其塊莖的發(fā)芽能力也下降。

2　發(fā)生情況

2.1在中國的總體發(fā)生情況

在中國，最早關(guān)于PSTVd的報道是1960年，發(fā)生在黑龍江省的‘Irish Cobbler’（‘早熟白’）品種上[2,10]。隨后，其他地區(qū)也相繼報道PSTVd的發(fā)生情況。目前，PSTVd在中國已經(jīng)發(fā)生比較普遍，在新疆、內(nèi)蒙古、河北、山西、福建、北京和甘肅等地都有發(fā)生的報道[12-17]。此外，在黑龍江、吉林、遼寧、山東和陜西等地的樣品中也檢測到了PSTVd的存在。目前，已經(jīng)在12個馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)發(fā)現(xiàn)了PSTVd的存在。

2.2在馬鈴薯種質(zhì)資源及育種材料上的發(fā)生情況

PSTVd不僅發(fā)生在馬鈴薯種薯和商品薯上，在馬鈴薯育種材料中發(fā)生的比例也很大。劉喜才[18]利用雙向聚丙烯酰胺凝膠電泳法（Return-polyacrylamide gelelectrophoresis，R-PAGE）對保存的898份馬鈴薯種質(zhì)資源試管苗進行了PSTVd檢測，其中有157份材料為陽性，檢出率為17.40%，而且國內(nèi)試管苗的帶毒率高于國外的試管苗。Singh等[19]曾經(jīng)對黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院克山馬鈴薯研究所（現(xiàn)黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院克山分院）的1 700余份馬鈴薯實生子進行PSTVd檢測，結(jié)果表明，52.17%的材料感染了PSTVd。19世紀(jì)80年代，也曾檢測出有40% ～60%的育種材料感染了PSTVd[20]。

雖然人們早就發(fā)現(xiàn)PSTVd已經(jīng)侵染了馬鈴薯育種材料，但PSTVd可能對馬鈴薯育種工作帶來的影響并沒有引起人們足夠的重視。人們并沒有采取強有力的措施去避免這種影響的擴大。因此，在近些年的馬鈴薯育種材料中仍然發(fā)現(xiàn)了許多被PSTVd感染的育種材料，大大阻礙了馬鈴薯育種工作的順利開展。曾試驗利用核酸斑點雜交法（Nucleic acid spot hybridization，NASH）對2012 ～ 2015年的部分馬鈴薯育種材料進行了PSTVd檢測，結(jié)果顯示PSTVd的平均感染率為58.3%，其中2014年的感染率高達87.3%（表1）。

表1　馬鈴薯育種材料PSTVd感染率Table 1 PSTVd infection rate of potato breedingmaterials

3　對馬鈴薯育種工作的影響

3.1馬鈴薯育種材料中PSTVd的來源

一般情況下PSTVd有以下幾個方面的來源。

（1）育種材料本身攜帶PSTVd

通常每個馬鈴薯育種單位都保存有大量的育種材料，如種質(zhì)資源、無性系、實生子、育成的品系等，這些材料中有很多是早期保存下來的，其來歷已經(jīng)無從追溯，其中就不排除攜帶PSTVd的可能性。

（2）種質(zhì)資源交換

為了拓寬種質(zhì)資源的遺傳基礎(chǔ)，提高雜交后代的雜種優(yōu)勢，國內(nèi)外馬鈴薯育種單位之間經(jīng)常進行種質(zhì)資源的交換。但是，在交換的過程中往往忽略了檢驗檢疫的環(huán)節(jié)，尤其是早期的種質(zhì)資源交換工作，更沒有檢驗檢疫的意識，檢測手段也相對落后。因此，PSTVd可能隨著資源的交換而被引入育種單位。

（3）沒有隔離措施或隔離不到位

目前國內(nèi)許多馬鈴薯育種單位的資源保存或田間雜交都是在沒有隔離措施的情況下進行的。因此，一旦其中某些材料攜帶PSTVd，便很容易通過機械傳播傳染其他材料，久而久之，就會有越來越多的馬鈴薯育種材料感染PSTVd，造成不可挽回的后果。

（4）雜交親本攜帶PSTVd

由于PSTVd可以通過花粉和實生種子傳播，因此，如果親本帶毒，則很容易將PSTVd傳遞給下一代。

3.2對馬鈴薯育種工作的危害

3.2.1通過雜交育種傳遞給后代，無法選育出健康的后代

由于PSTVd不僅可以通過機械和無性繁殖材料傳播，還可以通過花粉或種子傳播，因此，如果雜交育種中使用的親本材料帶有PSTVd，則其雜交或自交的后代就很可能攜帶PSTVd。所以，如果用于育種的馬鈴薯種質(zhì)資源或育種材料感染了PSTVd，則利用這些材料雜/自交得到的后代便極有可能攜帶PSTVd，很難從中選到健康的后代進行培育，更無法推廣應(yīng)用。

3.2.2 PSTVd迅速傳播，導(dǎo)致育種資源感染

一旦育種材料中出現(xiàn)攜帶PSTVd的資源，則很容易在農(nóng)事操作或者雜交育種過程中傳播，不僅無法獲得健康的后代，還會導(dǎo)致更多的材料受到PSTVd的污染。即使采用試管苗的方式保存資源，在擴繁的過程中如果消毒不徹底，也可能使PSTVd擴散。

4　建議

4.1交換種質(zhì)資源時做好檢驗檢疫工作

種質(zhì)資源交換對于馬鈴薯育種工作來講十分重要，所以在進行交換之前做好檢驗檢疫工作是非常必要的。不僅PSTVd需要檢驗，其他的危險性較高的病害也有必要進行檢驗，免除后患。

4.2對育種材料進行全面篩查

為了徹底解決PSTVd對馬鈴薯育種工作的干擾，對馬鈴薯育種材料進行全面的檢測十分必要。由于PSTVd可以不顯性侵染，所以，僅憑植株或塊莖的癥狀不能徹底找出攜帶PSTVd的材料，因此，在進行目測的基礎(chǔ)上，還有必要進行實驗室檢測，徹底篩查育種單位保存的各種資源，包括實生子、種質(zhì)資源、無性系和品系等，對于感染PSTVd的材料應(yīng)立即淘汰，避免進一步擴散。只有確保雜交親本健康，才可能獲得健康的雜交后代，使馬鈴薯育種工作順利進行。

4.3做好隔離

由于PSTVd容易通過機械傳播，因此，在保存資源和雜交育種時，將不同來源的材料分開保存是非常必要的，尤其是未經(jīng)檢測的材料更應(yīng)該做好防護措施，避免PSTVd擴散。

4.4衛(wèi)生防疫

許多研究已經(jīng)表明漂白劑（Clorox regular bleach）對馬鈴薯紡錘塊莖類病毒科具有很好的消毒作用[21-24]。Olivier等[25]使用5種消毒劑（Virkon?，Hyprelva?SL，Jet5?，MENNO?clean和Virocid?）對PSTVd消毒效果的研究時以漂白劑（Clorox regular bleach）作為對照，進一步表明漂白劑對PSTVd具有很好的消毒效果；同時，該研究還發(fā)現(xiàn)一些歐洲國家唯一普遍認(rèn)可的消毒劑—MENNO?clean在使用最小推薦濃度、最小推薦接觸時間和中等接觸時間時對PSTVd基本沒有消毒效果。Li等[26]分別采用16種消毒劑對鳳果花葉病毒（Pepino mosaic virus，PepMV）、PSTVd、番茄花葉病毒（Tomato mosaic virus，ToMV）和煙草花葉病毒（Tobaccomosaic virus，TMV）在機械傳播過程中的消毒效率進行了研究。結(jié)果顯示，2種消毒劑—2%Virkon S和10%的漂白劑（10%Clorox regular bleach）對PepMV、PSTVd、ToMV和TMV機械傳播的消毒效率最高。

根據(jù)上述研究結(jié)果，在預(yù)防PSTVd機械傳播時，可使用漂白劑對PSTVd污染過的物品、切刀、設(shè)備等進行表面消毒，減少PSTVd通過機械傳播的幾率。而且漂白劑對于其他常見病毒或類病毒也具有一定的防治效果，因此可用于溫室等的消毒處理，防止常規(guī)病毒、類病毒的機械傳播。

4.5實生種子貯藏幾年后播種

據(jù)報道，貯藏3年較貯藏1年的帶毒種子感病株率可降低20%以上。因此，對于重要且可能感病的實生子經(jīng)貯藏3 ～5年后再播種，可以取得降低種子帶毒率的顯著效果[27]。

5　結(jié)論

目前，國內(nèi)部分馬鈴薯育種單位已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了PSTVd的存在，只是沒有進行系統(tǒng)的研究、統(tǒng)計和報道。而感染PSTVd的材料又很難通過常規(guī)手段去脫除，因此，PSTVd對馬鈴薯育種工作已經(jīng)造成和即將造成的影響不容小覷。

現(xiàn)階段，中國馬鈴薯育種工作仍然以常規(guī)的雜交育種為主，因此，如果馬鈴薯育種單位的育種材料經(jīng)常受到PSTVd的威脅，無疑對馬鈴薯育種工作是一個巨大的阻礙。此外，馬鈴薯育種材料經(jīng)常在各個育種單位之間流動、共享，因此，PSTVd很容易隨著種質(zhì)資源在育種單位之間傳播，這將可能導(dǎo)致更多的資源被感染，后果將更加嚴(yán)重。

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Effects of Potato Spindle Tuber Viroid on Potato Breeding Work

QIU Cailing, FAN Guoquan, GAO Yanling, ZHANG Wei, ZHANG Shu, SHEN Yu, WANG Shaopeng, LIU Shangwu, LU Dianqiu*, BAI Yanju*
(Institute o f Virus-free Seedling Research,Heilong jiang Academ y o fAgricultura lSciences,Harbin,Heilong jiang 150086,China)

Abstract:ract:The occurrence and hazard ofpotato spind le tuber viroid(PSTVd)was briefly introduced.The influence of the viroid on potato breeding work was expounded in details.At last,some suggestions were put forward,such as isolation protection,PSTVd detection,disinfecting environmentsand tools,and planting true potato seed after3-5 yearsofstorage.

Key Words:ords:potato spind le tuber viroid(PSTVd);potato breeding;effect

*通信作者（

Corresponding author）：呂典秋，研究員，主要從事馬鈴薯紡錘塊莖類病毒、馬鈴薯栽培生理等相關(guān)內(nèi)容的研究，E-mail:smallpotatoes@126.com；白艷菊，研究員，主要從事馬鈴薯種薯質(zhì)量檢測技術(shù)研究，E-mail:yanjubai@163.com。

作者簡介：邱彩玲（1976-），女，博士研究生，助理研究員，主要從事馬鈴薯紡錘塊莖類病毒檢測技術(shù)及其遺傳多樣性研究。

基金項目：哈爾濱市應(yīng)用技術(shù)研究與開發(fā)項目（2013AE6AW059）；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項資金資助項目（CARS-10-P14）；黑龍江省杰出青年基金項目（JC201018）。

收稿日期：2015-09-19

中圖分類號：S532

文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1672－3635（2016）01-0039-04