甘薯卷葉病毒對甘薯生長特性及產(chǎn)量的影響

張成玲，孫厚俊，楊冬靜，馬居奎，謝逸萍

（徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部甘薯生物學(xué)與遺傳育種重點實驗室，江蘇徐州 221131）

病毒病是植物上重要的病害之一，嚴(yán)重影響植物的產(chǎn)量和品質(zhì)，也是引起品種退化的主要因素[1-2]。甘薯病毒病的發(fā)生是甘薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要限制性因素之一。近年來的研究表明，我國甘薯上的病毒達(dá)20余種[3-4]，甘薯雙生病毒是侵染甘薯的主要DNA 病毒，目前在日本、巴西、秘魯、意大利、韓國、美國等國家均有報道，是一種世界范圍內(nèi)存在的病毒[5-8]。我國甘薯雙生病毒主要包括：甘薯卷葉病毒（sweet potato leaf curl virus，SPLCV）、中國甘薯卷葉病毒（sweet potato leaf curl China virus，SPLCCV）、河南甘薯卷葉病毒（sweet potato leaf curl henan virus，SPLCHnV）等9個種[9]。SPLCV在我國甘薯上的發(fā)生率約占甘薯雙生病毒的50%。SPLCV 侵染甘薯后，易造成葉片黃化、葉脈變黃、明脈、葉片往上卷曲、花葉、葉脈增厚等癥狀。據(jù)報道，該病害田間發(fā)生可造成甘薯減產(chǎn)11%～86%[10-11]。SPLCV 自然條件下可通過煙粉虱[Bemisia tabaci（Genn）]、嫁接等方式傳播，還可以通過種薯種苗等材料的運輸實現(xiàn)長距離或跨季節(jié)擴(kuò)散和傳播。目前，已有大量與SPLCV的發(fā)生、遺傳變異及檢測等有關(guān)的報道[9，12-13]，其發(fā)生和危害越來越受到人們的關(guān)注。李華偉等[14]建立了甘薯卷葉病毒LAMP 快速檢測技術(shù)，為該病毒的快速鑒定與診斷提供技術(shù)方法；黃艷嵐等[15]通過深度測序鑒定了甘薯種質(zhì)資源SPLCV的發(fā)生；BI 等[13]擴(kuò)增獲得了SPLCV全基因組序列，構(gòu)建侵染性克隆并對其侵染性進(jìn)行了分析。

盡管已有大量有關(guān)SPLCV的研究，但是對該病害引起的甘薯生物學(xué)特性變化及產(chǎn)量損失機(jī)理的報道較少。因此，本研究在江蘇徐淮地區(qū)進(jìn)行了甘薯卷葉病毒對甘薯生物學(xué)特性及產(chǎn)量影響的田間試驗，旨在明確該病毒對甘薯生物學(xué)特性及產(chǎn)量的影響，從而為甘薯抗病資源高效利用、抗病毒育種及病害防治提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

蜂蜜罐、濟(jì)紫薯1號、徐薯22、鄭紅22、煙薯25、龍薯9號、商薯19號和徐薯32 甘薯薯苗，均來自江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所。

1.2 試驗方法

試驗于2016、2017年6—10月在江蘇徐淮地區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所試驗田進(jìn)行，試驗田土壤質(zhì)地為沙壤土，試驗地前茬作物為小麥，收獲后旋耕麥茬還田。甘薯品種抗性鑒定利用網(wǎng)室進(jìn)行田間蟲媒傳毒，每個品種處理40株，各3次重復(fù)，每個處理間加兩盆帶煙粉虱的SPLCV 發(fā)病樣品，健康薯苗為對照，30 d后調(diào)查癥狀表現(xiàn)，收獲后調(diào)查產(chǎn)量。

選擇感病品種鄭紅22和耐病品種徐薯32為試驗材料進(jìn)行生物學(xué)特性及產(chǎn)量測定，每個試驗品種設(shè)2種不同薯苗：健康的薯苗及表現(xiàn)卷葉的病毒苗。每種薯苗3次重復(fù)，每重復(fù)20株，田間試驗采取隨機(jī)區(qū)組排列，每處理間設(shè)有兩行保護(hù)行。于栽種后90、120 d 每小區(qū)選取10株測量植株蔓長、基部分枝、葉片數(shù)；選取每株主枝的第五片展開葉，采用FMS22型脈沖調(diào)制式葉綠素?zé)晒夥治鰞x（英國Han Satech公司）測定葉綠素含量指數(shù)；采用打孔稱重法[16]測量甘薯葉面積；稱重法測量地上鮮重和薯塊鮮重；采用105℃殺青30 min后，60℃恒溫烘干法測定葉干、薯塊重量并計算葉干率、薯塊干率。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所得數(shù)據(jù)用Excel 軟件進(jìn)行統(tǒng)計整理，采用DPS 軟件中Tukey 多重比較方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同甘薯品種抗性鑒定

由表1可知，甘薯卷葉病毒對所有測試品種有致病性，但對不同甘薯品種致病性不同。其中，蜂蜜罐、濟(jì)紫薯1號、徐薯22、鄭紅22、煙薯25 等甘薯品種在田間的癥狀表現(xiàn)明顯，顯癥率19.17%～45.83%，葉片明顯向上卷曲，蜂蜜罐葉片嚴(yán)重黃化，引起甘薯的產(chǎn)量損失在19.23%～43.30%（圖1）；龍薯9號、商薯19號、徐薯32品種田間癥狀不明顯，極少數(shù)植株表現(xiàn)卷曲，顯癥率0.83%，引起的產(chǎn)量損失為4.93%～12.86%。甘薯留種后，第2年排種，均有不同程度的卷葉癥狀（圖1），尤其是煙薯25和鄭紅22，幾乎造成整個苗床葉片卷曲。

2.2 甘薯卷葉病毒對甘薯葉綠素含量及生長特性的影響

由表2可知，隨著溫度的升高和甘薯的生長，栽種90 d時，甘薯病毒苗的卷曲葉片已經(jīng)舒展開，生長正常。栽種90、120 d，甘薯卷葉病毒均降低了鄭紅22、徐薯32 兩個品種的葉綠素含量指數(shù)和葉面積。鄭紅22病毒苗葉綠素含量指數(shù)分別為21.08和19.23，健康苗分別為24.41和24.25，二者相比，在90 d 差異顯著（P＜0.05），在120 d 差異極顯著（P＜0.01）；徐薯32病毒苗和健康苗的葉綠素含量指數(shù)分別為21.29、21.75和21.39、22.78，二者相比，差異不顯著（P＞0.05）。鄭紅22病毒苗和健康苗的葉面積，在90 d時分別為0.62、0.76 m2/株，在120 d分別為0.58、0.59 m2/株；徐薯32病毒苗和健康苗的葉面積，在90 d分別為0.66、0.73 m2/株，在120 d分別為0.58、0.64 m2/株，兩個品種病毒苗和健康苗均無顯著差異（P＞0.05）。分枝數(shù)和葉片數(shù)在90、120 d 兩個品種病毒苗和健康苗無顯著差異（P＞0.05）；90 d時，鄭紅22病毒苗最長蔓長為2.23 m，健康苗2.62 m，徐薯32病毒苗和健康苗的最長蔓長分別為1.35、1.44 m；120 d時，鄭紅22病毒苗最長蔓長為2.56 m，健康苗2.67 m，徐薯32病毒苗和健康苗分別為1.47、1.67 m，除90 d時鄭紅22病毒苗與健康苗的最長蔓長相比差異顯著（P＜0.05）外，其他均無顯著差異（P＞0.05）。

表1 不同品種癥狀表現(xiàn)及產(chǎn)量損失

2.3 甘薯卷葉病毒對甘薯薯塊鮮重及薯塊干率的影響

由表3可知，鄭紅22病毒苗和健康苗的葉片鮮重，在90 d時分別為106.13、135.33 g/株，健康苗比病毒苗增加29.20 g/株，增幅為27.5%，無顯著差異（P＞0.05）；120 d時分別為150.00、177.23 g/株，健康苗比病毒苗增加27.23 g/株，增幅為18.15%，差異顯著（P＜0.05）。鄭紅22 健康苗的薯塊鮮重在90 d和120 d時分別為0.46、0.53 kg/株，比病毒苗分別增加0.19、0.19 kg/株，增幅為70.37%、55.88%，二者相比，在90 d時差異顯著（P＜0.05），在120 d時差異極顯著（P＜0.01）。徐薯32 薯塊鮮重病毒苗與健康苗相比，在90 d和120 d分別降低0.09、0.13 kg/株，但90 d時無顯著差異（P＞0.05），120 d時顯著差異（P＜0.05）；葉片鮮重在90、120 d 病毒苗與健康苗無顯著差異（P＞0.05）。葉干率和薯塊干率，兩個品種健康葉和發(fā)病植株葉干率相差不大；健康苗薯塊干率在90 d時，高于病毒苗，且差異顯著（P＜0.05），但120 d時鄭紅22和徐薯32 健康苗薯塊干率為31.70%和30.56%，均低于病毒苗（30.94%和30.28%），但均無顯著性差異（P＞0.05）。

3 討論與結(jié)論

甘薯卷葉病毒可通過煙粉虱、嫁接和種苗等進(jìn)行傳播，是近年來甘薯上發(fā)生較為普遍的一種病毒，但一直以來未引起人們的重視。調(diào)查表明，SPLCV 發(fā)病率由2003年的5.5%上升到2011年的59.5%[17]。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，甘薯卷葉病毒普遍發(fā)生在甘薯育苗期，但不同品種間表現(xiàn)差異。本研究結(jié)果表明，田間通過蟲媒傳毒，不同品種顯癥率明顯不同，抗性品種顯癥率在1%以下。甘薯卷葉病毒對不同甘薯品種造成的產(chǎn)量損失為4.93%～43.30%。

植物病毒不僅影響植物生長發(fā)育，造成植株葉片畸形、褪綠、花葉、黃化，甚至植株矮化等，還能影響植物產(chǎn)量和品質(zhì)的形成[18-19]。王爽等[20]研究表明，病毒能降低甘薯葉綠素的合成，影響甘薯生長。本研究結(jié)果也表明，甘薯卷葉病毒在一定程度上影響了甘薯的生長，盡管隨著甘薯的生長和氣溫的上升，甘薯卷葉病毒侵染造成的甘薯卷曲葉片逐漸展開，癥狀表現(xiàn)不明顯，出現(xiàn)隱癥現(xiàn)象，栽插90 d后已經(jīng)看不出明顯癥狀，但栽插90 d和120 d時，鄭紅22病毒苗葉綠素含量指數(shù)分別為21.08和19.23，健康苗24.41和24.25，二者相比差異顯著（P＜0.05），而徐薯32 差異不顯著，病毒苗和健康苗分別為21.29，21.75和21.39，22.78；鄭紅22在90 d時，病毒苗最長蔓長為2.23 m，在0.05 水平上與健康苗蔓長2.62 m 差異顯著。甘薯卷葉病毒侵染的植株葉綠素含量指數(shù)、蔓長長度和葉面積等生物學(xué)特性比健康植株有不同程度的降低，尤其是對感病品種鄭紅22的影響較大。

病毒不僅影響甘薯葉綠素含量指數(shù)、甘薯生長、降低甘薯產(chǎn)量，還干擾了甘薯莖葉和薯塊干物質(zhì)的積累，影響了淀粉、蛋白質(zhì)、還原糖及胡蘿卜素等營養(yǎng)物質(zhì)的合成和積累[21-22]。本研究結(jié)果表明，鄭紅22在90 d和120 d 健康苗薯塊鮮重分別為0.46、0.53 kg/株，均高于病毒苗（0.27、0.34 kg/株），并在0.05 水平上差異顯著；徐薯32 僅在120 d時，健康苗處理甘薯鮮重0.67 kg/株顯著高于病毒苗0.54 kg/株。甘薯卷葉病毒對薯塊和葉片的干率影響不大，兩個品種處理90 d 葉干率為17.16%～17.85%，120 d時干率為18.55%～18.96%，無顯著性差異，具體引起產(chǎn)量損失的機(jī)制尚不清楚，需進(jìn)一步的研究證明。

不同甘薯品種抗病性不同，因此建議發(fā)病嚴(yán)重區(qū)域根據(jù)不同需求，種植如龍薯9號、商薯19及徐薯32 等抗耐病品種，以降低病毒對甘薯產(chǎn)量的影響。