52個甘蔗品種在廣西受病毒侵染情況

沈林波 吳楠楠 馮小艷 熊國如 趙婷婷 王文治 王俊剛 張樹珍

摘 ?要：為明確國家糖料體系甘蔗集成示范及區(qū)試品種在廣西被病毒侵染情況，2017年從廣西北海、南寧、崇左、百色、來賓、柳城、桂林等地集成示范及區(qū)試的52個甘蔗品種上采集帶有甘蔗花葉病、甘蔗黃葉病和甘蔗桿狀病毒病顯著病癥或不顯病癥葉片樣品，采用特異引物通過RT-PCR和PCR方法進行5種病毒檢測（甘蔗黃葉病毒、甘蔗線條花葉病毒、高粱花葉病毒、甘蔗花葉病毒和甘蔗桿狀病毒）。結(jié)果表明，SCYLV的平均檢出率為25.00%;SCSMV的平均檢出率為7.97%;SrMV的平均檢出率為7.69%;SCMV的平均檢出率最低，為7.42%;SCBV的平均檢出率最高，為68.41%，遠遠高于其他病毒。7個地方的甘蔗受病毒混合侵染現(xiàn)象普遍存在，北海的病毒混合侵染率甚至高于單一病毒侵染率。52個甘蔗品種在廣西受5種病毒的總侵染率為79.67%，對甘蔗的生產(chǎn)安全存在著嚴(yán)重的潛在威脅，建議推廣種植甘蔗脫毒種苗來緩解甘蔗病毒病害的危害。

關(guān)鍵詞：甘蔗黃葉病毒;甘蔗線條花葉病毒;高粱花葉病毒;甘蔗花葉病毒;甘蔗桿狀病毒;廣西中圖分類號：S435.661??????文獻標(biāo)識碼：A

Virus Infection Situation of Fifty-two Sugarcane Varieties in Guangxi

SHEN Linbo^1，2，?WU Nannan¹，?FENG Xiaoyan²，?XIONG Guoru²， ZHAO Tingting²， WANG Wenzhi²，WANG Jungang²， ZHANG Shuzhen^1，2*

1.?College of Life Sciences， Nanjing Agricultural University， Nanjing， Jiangsu 210095，?China;?2.?Sugarcane Research Center，?Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences / Institute of Tropical Bioscience and Biotechnology，?Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences / Key Laboratory of Biology and Genetic Resources of Tropical Crops， Ministry of Agriculture and Rural Affairs?/ Hainan Key?Laboratory?for Biosafety Monitoring and Molecular Breeding in Off-Season Reproduction Regions， Haikou， Hainan?571101， China

Abstract： To understand the virus infection situation of the integrated demonstration and regional test sugarcane varieties in the national sugar system in Guangxi， leaf samples with or without symptoms of sugarcane mosaic disease，?sugarcane yellow leaf disease?and sugarcane bacilliform disease?were collected from 52 sugarcane varieties in 7 sugarcane areas in?Guangxi，?including Beihai， Nanning， Chongzuo， Baise， Laibin， Liucheng， Guilin. Five kinds of viruses were detected by RT-PCR and PCR with specific primers， includingSugarcane yellow leaf virus（SCYLV），Sugarcane streak mosaic virus（SCSMV），Sorghum mosaic virus（SrMV），Sugarcane mosaic virus（SCMV） andSugarcane bacilliform virus（SCBV）. The average detection rate of SCYLV， SCSMV， SrMV， SCMV， SCBV was 25%， 7.97%， 7.69%， 7.42% and?68.41%， respectively. Mixed infection of different viruses was widespread in the seven sugarcane areas， the mixed infection rate in Beihai was even higher than the single virus infection rate. The total infection rate of 52 sugarcane varieties affected by the five?viruses was 79.67% in Guangxi. There are serious potential threats to the safety of sugarcane production. It is recommended to plant virus-free seedlings to control the occurrence of?sugarcane virus diseases.

Keywords： Sugarcane yellow leaf virus （SCYLV）;Sugarcane streak mosaic virus（SCSMV）;Sorghum mosaic virus （SrMV）;Sugarcane mosaic virus（SCMV）;Sugarcane bacilliform virus（SCBV）;?Guangxi

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2020.01.017

甘蔗（Saccharum officinarum L.）是重要的糖料作物和能源作物^[1]，在生長過程中，會受到多種病毒侵染進而導(dǎo)致其產(chǎn)量和品質(zhì)下降，對甘蔗產(chǎn)業(yè)的安全生產(chǎn)構(gòu)成威脅^[2]。目前，中國的甘蔗病毒病害主要為甘蔗黃葉病、甘蔗花葉病和甘蔗桿狀病毒病3種^[3]。甘蔗黃葉病的病原為甘蔗黃葉病毒（Sugarcane yellow leaf virus， SCYLV）^?[4];甘蔗花葉病的病原主要有3個，分別是高粱花葉病毒（Sorghum mosaic virus， SrMV）、甘蔗花葉病毒（Sugarcane mosaic virus， SCMV）和甘蔗線條花葉病毒（Sugarcane streak mosaic virus，SCSMV）;甘蔗桿狀病毒病是近年新流行的一種甘蔗病毒病害，病原為甘蔗桿狀病毒（Sugarcane bacilliform virus， SCBV）。甘蔗感染上述病毒后，即使無發(fā)病癥狀，其產(chǎn)量也會受到影響，發(fā)病嚴(yán)重時產(chǎn)量損失可高達50%^[5-7]。廣西是我國最大的甘蔗生產(chǎn)區(qū)和糖料生產(chǎn)基地，甘蔗種植面積和糖產(chǎn)量分別各占我國的60%左右，因此了解廣西蔗區(qū)甘蔗受病毒侵染情況，對廣西甘蔗病毒性病害的防治及我國甘蔗產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展均具有重要的指導(dǎo)意義。

已有一些關(guān)于廣西蔗區(qū)甘蔗受病毒侵染情況的報道，如顏梅新等^[8]在2011年對廣西北部蔗區(qū)甘蔗黃葉病進行調(diào)查檢測，發(fā)現(xiàn)柳州郊區(qū)、柳城、鹿寨和宜州等蔗區(qū)都已發(fā)生甘蔗黃葉病，SCYLV的檢出率在50%以上;黃偉華等^[9]對廣西南部蔗區(qū)甘蔗黃葉病進行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)甘蔗黃葉病在廣西南部大部分蔗區(qū)發(fā)生且蔓延，感病最嚴(yán)重的欽州蔗區(qū)感病率高達80%。顏梅新等^[10]在2014年再次對廣西蔗區(qū)甘蔗黃葉病的發(fā)病情況進行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)整個廣西蔗區(qū)SCYLV檢出率為46%?，表明甘蔗黃葉病已在廣西蔗區(qū)普遍發(fā)生。顏梅新等^[11]通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)廣西蔗區(qū)甘蔗花葉病的檢出率達69.4%，病原為SCMV和SrMV。徐正銀等^[12]等報道甘蔗花葉病在廣西蔗區(qū)的檢出率為63.5%，其中SrMV的檢出率為47.9%，SCMV的檢出率為15.6%。周豐靜等^[13]2015年報道廣西蔗區(qū)甘蔗花葉病的檢出率為75%，SrMV是主要致病病原。蔡艷清等^[14]2006年在廣西南寧首次檢測到了甘蔗桿狀病毒。徐正銀等^[15]2015年對廣西蔗區(qū)甘蔗桿狀病毒的發(fā)生進行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)廣西蔗區(qū)SCBV的檢出率為62.13%。可見，甘蔗花葉病、甘蔗黃葉病和甘蔗桿狀病毒病已在廣西蔗區(qū)普遍存在，是威脅廣西蔗區(qū)甘蔗生產(chǎn)的主要病毒性病害。

上述報道主要是針對廣西蔗區(qū)已經(jīng)種植多年的甘蔗品種和單一種病毒病進行檢測，沒有針對多種病毒病復(fù)合危害的情況，而對目前國家糖料體系新育成的甘蔗品種在廣西被病毒侵染情況、甘蔗受到多種病毒復(fù)合侵染的情況仍未見報道。本研究是首次對國家糖料體系新育成甘蔗品種同時進行SCYLV、SrMV、SCMV、SCSMV和SCBV等5種甘蔗病毒的分子鑒定，以明確其在廣西蔗區(qū)甘蔗病毒性病害的綜合發(fā)生情況，為糖廠和蔗農(nóng)在甘蔗種植材料的選擇及甘蔗病毒病害的防治和甘蔗脫毒健康種苗的推廣應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1??材料與方法

1.1材料

1.1.1??樣品??2017年從廣西北海、南寧、崇左、百色、來賓、柳城、桂林等7個地點采集國家糖料產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系集成示范及區(qū)試52個甘蔗品種的葉片作為樣品，葉片帶有甘蔗花葉病、甘蔗黃葉病和甘蔗桿狀病毒病的顯著病癥或不顯病癥，以本實驗室保存的分別攜帶相應(yīng)單一病毒甘蔗葉片為陽性對照，以不攜帶病毒的甘蔗脫毒組培苗葉片為陰性對照，以無菌雙蒸水作空白對照。

1.1.2??主要試劑??Plant RNA提取試劑盒和反轉(zhuǎn)錄試劑盒分別購自O(shè)mega公司和Thermo Scien tific公司。

1.2方法

1.2.1 ?模板的制備??采用Omega公司的E.?Z.?N.?A. Plant RNA Kit來提取樣品的總RNA，?提取過程中不要消化DNA，?得到的模板中含有DNA和RNA，可以分別用于DNA病毒和RNA病毒的檢測。RNA的提取和cDNA的合成步驟參照試劑盒說明書^[16]。

注： FN：福農(nóng);GT：桂糖;LC：柳城;XTT：新臺糖;YG：粵甘;YZ：云蔗;YR：云瑞;DZ：德蔗;HZ：海蔗;MT：閩糖;ZT：中糖;ZZ：中蔗;+：PCR或RT-PCR呈陽性;?：PCR或RT-PCR呈陰性。

Note： FN：?Funong; GT： Guitang; LC： Liucheng; XTT：?Xintaitang; YG：?Yuegan; YZ： Yunzhe; YR：?Yunrui; DZ：?Dezhe; HZ： Haizhe; MT：?Mintang; ZT： Zhongtang; ZZ： Zhongzhe; +：?PCR or RT-PCR?result?was positive; ?： PCR or RT-PCR?result?was negative.

2.3廣西7個地點的病毒侵染率分析

對52個甘蔗品種在廣西7個地點的5種病毒的檢測結(jié)果進行統(tǒng)計計算，結(jié)果顯示（表3），7個地方的病毒檢出率各不相同。其中SCYLV在桂林的檢出率最高，為48.08%，在柳城的檢出率最低，為5.77%;SCSMV在崇左的檢出率最高，為23.08%，在北海沒有檢測到SCSMV;SrMV在南寧的檢出率最高，為13.46%，在百色的檢出率最低，為1.92%;SCMV在北海的檢出率最高，為30.77%，在崇左和柳城沒有檢測到SCMV;SCBV的檢出率普遍偏高，在53.85%～75.00%之間，百色最高，桂林最低。綜合比較，SCMV的平均檢出率最低，為7.42%;SCBV的平均檢出率最高，為68.41%，遠遠高于其他的病毒，對甘蔗的生產(chǎn)安全存在著嚴(yán)重的潛在威脅。

7個地點的甘蔗均存在病毒混合侵染現(xiàn)象，不同地方的病毒混合侵染率不同，南寧、崇左、百色、來賓、柳城、桂林等6個地點單一病毒侵染率高于病毒混合侵染率，以單一病毒侵染為主;北海的病毒混合侵染率高于單一病毒侵染率，以混合侵染為主。

52個甘蔗品種在7個地點受5種病毒的總侵染率在73.08%～84.62%之間，即僅有15.38%～?26.92%的甘蔗品種未受到上述5種病毒的侵染，但是7個地點未受病毒侵染的甘蔗品種各不相同，未發(fā)現(xiàn)在7個地點都不被病毒侵染甘蔗品種，其中表現(xiàn)最好的品種福農(nóng)09-7111和桂糖11-1076，也僅在5個地點未受病毒侵染。

3??討論

甘蔗黃葉病于1989年在美國夏威夷首次被發(fā)現(xiàn)^[4]，我國的首次發(fā)現(xiàn)是2001年在廣西南寧，目前在廣西、云南、廣東、海南、福建、貴州等地均已被報道^{[3， 20]}。顏梅新等^[8]和黃偉華等^[9]發(fā)現(xiàn)甘蔗黃葉病已在廣西的南部和北部蔗區(qū)發(fā)生且有向外蔓延的趨勢。顏梅新等^[10]2014年從廣西各蔗區(qū)栽培品種中采集了124個葉片樣品來進行甘蔗黃葉病毒RT-PCR檢測，結(jié)果顯示有57個樣品檢測出SCYLV，感染率為46.00%， 甘蔗黃葉病已在廣西各主要蔗區(qū)發(fā)生，各蔗區(qū)的SCYLV檢出率為16.60%～76.00%。本研究發(fā)現(xiàn)在廣西北海、南寧、崇左、百色、來賓、柳城、桂林等地均能檢測到SCYLV，檢出率在5.77%～48.08%，平均檢出率為25.00%。表明甘蔗黃葉病在廣西各主要蔗區(qū)均有發(fā)生，發(fā)生率比2014年略有下降。

目前，在世界范圍內(nèi)甘蔗花葉病的主要病原有3種：SrMV、SCMV和SCSMV，其中SrMV和SCMV是世界上大部分蔗區(qū)甘蔗花葉病的主要病原，SCSMV是近年發(fā)現(xiàn)鑒定的一個病毒新種，在部分地區(qū)具有成為甘蔗花葉病優(yōu)勢病原的趨勢。同一個蔗區(qū)不同時間引起甘蔗花葉病的優(yōu)勢病原可能不同。2005年周國輝等報道廣西的甘蔗花葉病病原以SCMV為主^[21]，2012年賀振報道廣西蔗區(qū)甘蔗花葉病的主要病原是SrMV^[22]，2014年徐正銀等報道廣西蔗區(qū)糖蔗的甘蔗花葉病病原以SrMV為主，SrMV的檢出率為54.30%，SCMV的檢出率為9.30%^[12]，2015年周豐靜等報道廣西蔗區(qū)甘蔗花葉病病原以SrMV為主，SCMV零星存在，可能存在甘蔗花葉病其他種類病原^[13]。本研究發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在廣西的甘蔗花葉病病原是SCS MV、SrMV和SCMV，檢出率分為7.97%、7.69%和7.42%，表明SCSMV在廣西的蔓延是及其迅速的，已經(jīng)成為甘蔗花葉病的主要病原，在崇左和桂林是甘蔗花葉病的優(yōu)勢病原。

甘蔗桿狀病于1985年首次發(fā)現(xiàn)于古巴的甘蔗品種B34104，目前在世界許多甘蔗主產(chǎn)區(qū)均有發(fā)生，包括我國廣西、云南、廣東、海南、福建等蔗區(qū)^[23]。徐正銀等2015年對廣西蔗區(qū)169份甘蔗葉片樣品進行了甘蔗桿狀病毒的檢測，105份為SCBV陽性，檢出率為62.13%^[15]。本研究結(jié)果顯示北海、南寧、崇左、百色、來賓、柳城、桂林等地SCBV檢出率在53.85%～75.00%之間，表明超過一半的甘蔗品種感染了SCBV，SCBV是廣西甘蔗產(chǎn)業(yè)的安全生產(chǎn)的潛在威脅，廣大蔗農(nóng)要積極采取措施對SCBV進行防控，以預(yù)防甘蔗桿狀病的大規(guī)模爆發(fā)。

本研究對國家糖料體系在廣西進行集成示范及區(qū)試的52個甘蔗品種做了5種病毒的檢測，明確了5種病毒的侵染情況，對甘蔗病毒病害的防治和對甘蔗的安全生產(chǎn)具有重要指導(dǎo)意義。甘蔗種莖經(jīng)過脫毒處理后，可以使種莖脫去由于多年種植所積累的大部分病毒和細(xì)菌，獲得健康的甘蔗脫毒種苗，使得優(yōu)良品種的種性得以恢復(fù)。用甘蔗脫毒健康種苗進行甘蔗生產(chǎn)，是目前最有效的的防止甘蔗病毒病及細(xì)菌病的途徑^[24]。鑒于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系糖料體系集成示范及區(qū)試的甘蔗品種在廣西的病毒檢出率達79.67%，未發(fā)現(xiàn)在廣西地點都不被病毒侵染甘蔗品種，為了避免甘蔗病毒病大規(guī)模爆發(fā)和甘蔗生產(chǎn)的可持性發(fā)展，我們建議在甘蔗種植時采用脫毒種苗。

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