蘿卜抗蕪菁花葉病毒的研究現(xiàn)狀

劉根新，戴澈，許園園，蘇小俊

（1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所，南京，210014；2.江蘇泰興市新街鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心）

蘿卜抗蕪菁花葉病毒的研究現(xiàn)狀

劉根新1，2，戴澈2，許園園1，蘇小俊1

（1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所，南京，210014；2.江蘇泰興市新街鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心）

蕪菁花葉病毒（TuMV）寄主范圍寬廣且對(duì)十字花科作物為害嚴(yán)重，從TuMV寄主范圍與病原檢測、發(fā)病癥狀、株系劃分、遺傳規(guī)律與抗性資源挖掘等方面簡述了現(xiàn)階段蘿卜TuMV的研究進(jìn)展，以期為蘿卜等十字花科作物抗TuMV育種提供參考依據(jù)。

蘿卜；蕪菁花葉病毒（TuMV）；抗性

蘇小俊

男，博士，研究員。江蘇省新長征突擊手，江蘇省第四期“333工程”第三層次培養(yǎng)對(duì)象。主要從事絲瓜及蘿卜遺傳育種和高效栽培技術(shù)研究。2005年主編《袖珍果蔬優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)栽培》系列叢書；2007主編《無公害高效栽培重點(diǎn)、難點(diǎn)與實(shí)例》系列叢書；以第一作者撰寫專業(yè)著作7本，個(gè)人累計(jì)80多萬字。2007年度被江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院授予“發(fā)表論文獎(jiǎng)”。獲得江蘇省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、南京市科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)、江蘇省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)、江蘇省農(nóng)業(yè)豐收獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)各1次。獲得絲瓜、蘿卜等相關(guān)的國家授權(quán)發(fā)明專利7項(xiàng)，主持制定絲瓜、蘿卜等江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)7項(xiàng)。作為主要完成人之一育成江蔬一號(hào)絲瓜、江蔬肉絲瓜；參與選育雙冠大白菜、夏豐大白菜、熱抗白小白菜、熱抗青小白菜；主持選育寧紅1號(hào)蘿卜、蘇麗夏紅1號(hào)蘿卜、蘇麗冬白1號(hào)蘿卜、蘇秀1號(hào)葉用蘿卜和蘇絲3號(hào)絲瓜。

蘿卜（Raphanus sativus L.）別名萊菔，一、二年生草本植物，屬于十字花科蘿卜屬，染色體2n=18。蘿卜可四季栽培、周年供應(yīng)，產(chǎn)銷量極大，是一種世界性蔬菜，在全世界范圍尤其是東南亞地區(qū)廣泛栽植。我國是蘿卜的主要起源地之一，蘿卜品種極多，各地均有栽培，全國播種面積大，僅次于大白菜［1］。由于蘿卜營養(yǎng)比較豐富，在預(yù)防和治療中毒、暑熱、腹瀉等疾病方面有較好的效果，且其適宜加工、方便貯運(yùn)，故很受廣大消費(fèi)者歡迎。

病害一直是影響我國蘿卜生產(chǎn)的重要因素，對(duì)蘿卜病害調(diào)查的研究發(fā)現(xiàn)，軟腐病、黑腐病、病毒病、黑斑病和霜霉病已成為目前為害蘿卜生產(chǎn)的主要病害，其中病毒病為害較為嚴(yán)重，一旦發(fā)病，不但造成減產(chǎn)，而且嚴(yán)重影響蘿卜的品質(zhì)。一直以來，蘿卜品種的選育都是以提高品質(zhì)和產(chǎn)量為目標(biāo)，因此生產(chǎn)上栽培的品種相對(duì)較少，生態(tài)條件多變和長久的連作生產(chǎn)，使蘿卜更易染上病毒?。?］。生產(chǎn)上引發(fā)蘿卜病毒病的主要病原是蕪菁花葉病毒（Turnipmosaic virus，TuMV），其次為黃瓜花葉病毒（Cucumber mosaic virus，CMV），而在長江中下游地區(qū)，由TuMV所引起的蘿卜病毒病發(fā)病率達(dá)90%以上。TuMV常通過有翅蚜進(jìn)行傳播，導(dǎo)致生產(chǎn)上使用普通化學(xué)藥劑及傳統(tǒng)生物防治手段來預(yù)防病害難以達(dá)到預(yù)期效果，不僅耗時(shí)費(fèi)力，而且還會(huì)造成不必要的資源浪費(fèi)。因此基于以上背景，為了有效防治TuMV引起的病毒病，提高我國蘿卜的產(chǎn)量和品質(zhì)，開展蘿卜資源對(duì)TuMV的抗性鑒定評(píng)價(jià)、篩選優(yōu)異抗原、培育抗病毒病蘿卜新品種工作，從根本上減輕此病害對(duì)蘿卜生產(chǎn)造成的為害。

1.1蘿卜TuMV寄主范圍與發(fā)病癥狀

蕪菁花葉病毒 （TuMV）是馬鈴薯Y病毒屬（Potyvirus）的重要一員，據(jù)多個(gè)國家和地區(qū)對(duì)病毒病的調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，TuMV已成為世界范圍內(nèi)為害蔬菜最嚴(yán)重的5種病毒之一。TuMV寄主范圍特別廣泛，侵染能力僅次于黃瓜花葉病毒，是侵染大田蔬菜的一個(gè)重要病原，能夠侵染十字花科蔬菜如蘿卜、白菜、花椰菜、甘藍(lán)及重要經(jīng)濟(jì)作物如油菜等在內(nèi)的43科156屬的318種植物。在自然界中，TuMV可由蚜蟲刺吸和汁液接觸傳染，田間病毒傳播主要靠蚜蟲，不同地區(qū)傳播病毒的蚜蟲不同，但均通過非持久的方式進(jìn)行傳播，土壤和成熟的種子不能傳播。該病毒在不同的寄主上表現(xiàn)出不同癥狀，蘿卜被TuMV侵染后初期表現(xiàn)為輕花葉、皺縮、沿葉脈褪綠等癥狀，后期則出現(xiàn)葉脈褐色壞死、矮化、整株畸形等現(xiàn)象，造成蘿卜品質(zhì)變差、產(chǎn)量下降。

1.2蘿卜TuMV株系分化

TuMV研究歷史悠久，且TuMV株系的劃分一直以來都是研究的熱點(diǎn)，但由于TuMV為單鏈RNA，RNA聚合酶不具有3'-5'的核酸外切酶的校正功能，極易造成其無法對(duì)復(fù)制過程中發(fā)生的錯(cuò)配進(jìn)行有效修復(fù)，高頻率突變使得TuMV存在廣泛的株系變異。到目前為止，已發(fā)現(xiàn)TuMV出現(xiàn)了多種株系和致病型，這些株系往往具備地理分布寬、寄主范圍廣的特點(diǎn)，鑒于此，國內(nèi)尚未制定出統(tǒng)一完善的標(biāo)準(zhǔn)，給TuMV的防治帶來更大困難。

過去TuMV株系劃分主要根據(jù)TuMV病毒對(duì)不同植株的侵染能力和由此產(chǎn)生的癥狀反應(yīng)來評(píng)價(jià)，而現(xiàn)在主要是根據(jù)TuMV病毒的血清學(xué)、寄主譜的鑒定乃至病毒外殼蛋白基因序列進(jìn)行劃分。Green等［3］將篩選到的4個(gè)大白菜品種作為新的鑒定譜，把TuMV株系劃分為C1～C4，以此為基礎(chǔ)，又對(duì)我國臺(tái)灣十字花科蔬菜的TuMV株系進(jìn)行鑒定分析，還額外發(fā)現(xiàn)了C5株系，最終將我國十字花科TuMV株系劃分為C1～C5。由于我國十字花科蔬菜具有資源豐富、地理差異顯著的特點(diǎn)，因此劉栩平等［4］認(rèn)為Green以大白菜鑒別品種作為劃分依據(jù)不能全面體現(xiàn)我國不同十字花科蔬菜TuMV株系的分化情況，他們選取蘿卜屬和蕓薹屬中8種蔬菜共94個(gè)品種，以其中6個(gè)蔬菜品種包括甘藍(lán)、白菜、蘿卜和花椰菜等組成鑒別寄主，經(jīng)過篩選后，最終把我國10省市的十字花科蔬菜的TuMV株系劃分為Tu1～Tu7共7個(gè)株系。另外，馮蘭香等［5］則通過病毒侵染試驗(yàn)鑒定C4為北京地區(qū)十字花科蔬菜TuMV的主流株系。

TuMV 侵染的蘿卜葉片

盡管目前國內(nèi)外研究尚不能確認(rèn)各地TuMV主流株系是否完全相同，但是現(xiàn)有的研究則表明，TuMV-C4是為害我國蘿卜等十字花科作物的主流株系之一［6］。

1.3蘿卜TuMV病原檢測

隨著對(duì)TuMV的深入探索，在TuMV病原鑒定與檢測方法上逐漸向高效、穩(wěn)定的方向發(fā)展。目前檢測十字花科作物TuMV主要是采用生物學(xué)、電子顯微鏡觀察、免疫學(xué)和分子生物學(xué)等方法。

①生物學(xué)鑒定法是檢測TuMV病原最原始的方法，但該方法檢測TuMV的結(jié)果易受環(huán)境因素影響，不穩(wěn)定，且周期長、操作繁瑣，不能將TuMV存在情況準(zhǔn)確反映出來，目前一般建議將此方法與其他檢測技術(shù)相結(jié)合［7］。

②電子顯微鏡技術(shù)電子顯微鏡的出現(xiàn)為鑒定TuMV病毒提供了直觀的方法，但該技術(shù)比較復(fù)雜，且每次只能處理少量樣品［8］。因此，在檢測過程中通常將此技術(shù)與其他技術(shù)結(jié)合使用，如Suh等［9］運(yùn)用免疫電鏡技術(shù)（ISEM）來檢測TuMV，發(fā)現(xiàn)效果比單獨(dú)使用其中一種技術(shù)效果更加明顯。

③ELISA法酶聯(lián)免疫吸附測定（ELISA）技術(shù)既可以進(jìn)行定性分析，又可以定量分析，是目前診斷植物病毒病最廣泛的一種免疫學(xué)方法。潘熙萍等［10］通過間接酶聯(lián)免疫吸附測定技術(shù)（ID-ELISA）檢測結(jié)果表明，TuMV工作的最適稀釋濃度是10 000倍。ELISA技術(shù)簡便、不僅特異性強(qiáng)而且靈敏度極高，其原理是通過酶催化后產(chǎn)生的顏色變化來反映抗原與抗體是否有效結(jié)合。該技術(shù)適用于對(duì)田間大量樣品進(jìn)行檢測，也被廣泛用于脫毒、病毒檢測以及無性繁殖等［7］。

④分子生物學(xué)技術(shù)近年來，分子生物學(xué)技術(shù)逐漸被應(yīng)用于TuMV檢測，且隨著TuMV株系CP蛋白序列的大量發(fā)表，為使用該技術(shù)對(duì)TuMV進(jìn)行鑒定提供了更多參考依據(jù)。隨著PCR技術(shù)的出現(xiàn)，利用病毒基因組少量DNA或cDNA即可進(jìn)行PCR擴(kuò)增，此方法利用病毒基因來檢測病毒，靈敏度更高、特異性更強(qiáng)。

⑤RT-PCR技術(shù)雖然以上檢測方法能對(duì)TuMV進(jìn)行有效檢測，但是操作起來仍然較為繁瑣。莊木等［11］則建立了簡單有效的聚合酶鏈?zhǔn)綌U(kuò)增技術(shù)（RT-PCR），基于蕪菁花葉病毒外殼蛋白基因（CP）序列進(jìn)行特異引物設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行RT-PCR擴(kuò)增，對(duì)部分十字花科蔬菜田間病樣簡單處理后，即可使用此方法準(zhǔn)確、高效地檢測TuMV病毒。

1.4蘿卜抗TuMV資源挖掘

TuMV為RNA病毒，在十字花科作物中，存在對(duì)TuMV高抗甚至免疫的優(yōu)良抗原材料，在我國蘿卜品種中亦存在對(duì)TuMV表現(xiàn)優(yōu)良抗性的抗源。汪隆植等［2］曾對(duì)我國260個(gè)蘿卜品種和自交系進(jìn)行鑒定，其中抗TuMV的資源有11份，且其對(duì)我國收集到的269份夏秋蘿卜材料進(jìn)行田間篩選，初選得到53份優(yōu)異材料，最終篩選到對(duì)TuMV（N-100）高抗材料1份（R-7）、抗病材料3份（R-40、R-41、R-42）、耐病材料3份（R-50、R-52、R-53）。

關(guān)于蘿卜病毒病抗性鑒定方面，日本學(xué)者曾根據(jù)16個(gè)蘿卜品種的田間發(fā)病率高低將蘿卜抗病性分成強(qiáng)、中、弱3個(gè)類群，但未進(jìn)行明確的劃分［12］。李燁等［13］通過對(duì)11個(gè)蘿卜品種苗期的TuMV抗性進(jìn)行初步鑒定發(fā)現(xiàn)，秋魁青、鴨蛋頭、熱白蘿卜為高抗TuMV品種，夏長白二號(hào)、揚(yáng)花蘿卜、小紅頭、南研30天為感病品種，如果要在生產(chǎn)上栽植，則需引進(jìn)相關(guān)抗性基因。

1.5蘿卜TuMV抗性遺傳規(guī)律

受鑒定植株的生長發(fā)育時(shí)期、外界環(huán)境、病毒株系、遺傳分析模型以及基因型等方面的影響，不同雜交組合抗性類型存在差異，甚至同一雜交組合的植株于不同時(shí)期鑒定其抗性類型也不盡相同，因此，國內(nèi)外關(guān)于抗TuMV的遺傳規(guī)律歷來存在爭議。

黃祖儀［14］曾報(bào)道蘿卜對(duì)TuMV的抗性符合加性-顯性模型，以加性效應(yīng)為主，抗性是顯性，其屬于數(shù)量性狀遺傳，并且受主效基因控制。汪隆植等［2］用高抗品種為保持系，中抗不育系為母本育成的2個(gè)不育系均表現(xiàn)抗病，后用感病品種為父本與其雜交，其F1代也表現(xiàn)抗病。

李紅雙等［15］以TuMV高抗和高感自交系為親本，構(gòu)建了6個(gè)群體包括P1、P2、B1、B2、F1及F2，采用數(shù)量性狀主基因+多基因混合遺傳的6世代聯(lián)合分析法，發(fā)現(xiàn)蘿卜對(duì)TuMV的抗性受2對(duì)主基因控制，符合加性-顯性-上位性主基因+加性-顯性-上位性多基因模型，不受環(huán)境因素影響。

綜上所述，目前盡管對(duì)多種十字花科作物TuMV的抗病遺傳規(guī)律研究較多，但是結(jié)果均不完全一致，這充分說明TuMV抗病遺傳規(guī)律的復(fù)雜性。而在蘿卜上，相關(guān)研究報(bào)道相對(duì)較少，因此無論是從水平還是垂直育種方向考慮，均需對(duì)多種特征材料進(jìn)行更加廣泛的深入研究，以期為蘿卜TuMV抗病育種提供參考依據(jù)。

2　問題與展望

近年來，雖然通過育種工作者的不懈努力，我國蘿卜栽培育種技術(shù)與新優(yōu)品種選育工作取得較大成績，如成功篩選到部分抗TuMV材料，并能初步應(yīng)用于蘿卜抗性育種研究工作中，但此方面研究技術(shù)與國外先進(jìn)水平仍存在一定差距。具體表現(xiàn)為：目前，研究中可應(yīng)用的蘿卜抗TuMV優(yōu)異抗源材料仍然比較有限；雖然已有蘿卜抗TuMV遺傳規(guī)律的研究，但是由于不同研究采用的方法和材料不同，導(dǎo)致結(jié)論不一致；尚未有關(guān)于蘿卜抗TuMV的分子機(jī)理研究方面的報(bào)道。

因此，接下來的蘿卜抗TuMV研究工作中，首先仍要持續(xù)進(jìn)行新優(yōu)種質(zhì)資源的鑒定、收集以及不斷加強(qiáng)創(chuàng)新優(yōu)異抗源材料，尤其是加強(qiáng)利用和開發(fā)中國部分傳統(tǒng)的地方優(yōu)良品種，充實(shí)現(xiàn)有的種質(zhì)資源基因庫，通過分子生物學(xué)方法盡快發(fā)掘鑒定TuMV抗性關(guān)鍵基因及可能存在的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)；其次要在堅(jiān)持傳統(tǒng)常規(guī)育種的過程中，對(duì)蘿卜抗蕪菁花葉病毒病的理論基礎(chǔ)進(jìn)行深入探索，將分子標(biāo)記輔助育種技術(shù)、分子標(biāo)記定位技術(shù)及轉(zhuǎn)基因技術(shù)高效地應(yīng)用于抗TuMV育種中，在提高蘿卜產(chǎn)量品質(zhì)的同時(shí)，大力提高蘿卜育種效率，以期在蘿卜抗TuMV育種研究方面實(shí)現(xiàn)新的突破。

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Resistance Research Status of Radish to Turnip Mosaic Virus

LIU Genxin1，2，DAI Ce2，XU Yuanyuan1，SU Xiaojun1
（1.Vegetable Research Institute，Jiangsu Academy of Agricultural Sciences，Nanjing 210014；2.Xinjie Town Agricultural Service Center in Taixing of Jiangsu）

Turnip mosaic virus（TuMV）has a wide distribution host and serious harm to Cruciferous crops.This paper briefly introduces the research progress of TuMV in radish from host range，pathogen detection，disease symptom，differentiation of strains，genetic laws and resistance resources mining，in order to provide references for TuMV resistance breeding of radish and other Cruciferous crops.

Radish；TuMV；Resistance

S631.1

A

1001-3547（2016）08-0031-04

10.3865/j.issn.1001-3547.2016.08.015

“十二五”農(nóng)村領(lǐng)域國家科技計(jì)劃課題（2012BAD02B01）；2015年度江蘇省第四期“333工程”培養(yǎng)資金資助項(xiàng)目（BRA2015445）

劉根新，男，農(nóng)藝師，主要從事蔬菜作物遺傳育種研究，電話：18936832877

蘇小?。?969-），男，博士，研究員，瓜類蔬菜遺傳育種，電話：15365172328，E-mail：xiaojunsu@yahoo.com

2016-01-05