甘薯病毒病發(fā)生關鍵因素研究

趙付枚，王爽，田雨婷，喬奇，王永江，張德勝，張振臣

甘薯病毒病發(fā)生關鍵因素研究

趙付枚，王爽，田雨婷，喬奇，王永江，張德勝，張振臣

河南省農業(yè)科學院植物保護研究所/河南省農作物病蟲害防治重點實驗室/農業(yè)農村部華北南部作物有害生物綜合治理重點實驗室，鄭州 450002

【】明確甘薯種薯攜帶的病毒種類與苗期病毒病發(fā)生率和嚴重度之間的關系，以及甘薯田煙粉虱發(fā)生量和帶毒率與種薯帶毒率之間的關系，建立甘薯苗期病毒病預測預報方法和種薯質量早期預警技術，為甘薯無病毒種薯生產和病毒病防控提供理論依據。利用PCR和RT-PCR方法對隨機采集的不同來源的甘薯種薯進行病毒檢測，檢測的病毒種類包括馬鈴薯Y病毒屬（）的甘薯羽狀斑駁病毒（sweet potato feathery mottle virus，SPFMV）、甘薯病毒C（sweet potato virus C，SPVC）、甘薯病毒G（sweet potato virus G，SPVG）、甘薯潛隱病毒（sweet potato latent virus，SPLV）和甘薯病毒2（sweet potato virus 2，SPV2），毛形病毒屬（）的甘薯褪綠矮化病毒（sweet potato chlorotic stunt virus，SPCSV）和黃瓜花葉病毒屬（）的黃瓜花葉病毒（cucumber mosaic virus，CMV）以及甘薯雙生病毒（sweepoviruses）等我國甘薯上常見的8類主要病毒。然后對檢測的種薯進行育苗，出苗后調查薯苗的發(fā)病情況，分析種薯攜帶的病毒種類與苗期病害嚴重度之間的關系。2018年和2019年分別在河南、寧夏和陜西等地設置試驗點，種植背景相同的甘薯品種商薯19原原種苗和脫毒試管苗，在甘薯生長期，采用黃板誘蟲法調查各試驗點煙粉虱發(fā)生量并采集煙粉虱活體，檢測煙粉虱SPCSV帶毒率。種薯收獲后，隨機取樣對種薯SPCSV帶毒率進行檢測，分析甘薯田煙粉虱發(fā)生量和帶毒率對種薯帶毒的影響。在檢測的665塊甘薯種薯中，有463塊種薯攜帶病毒，育苗后有333塊種薯的薯苗表現(xiàn)出葉片黃化、明脈、皺縮和植株矮化等病毒病癥狀。當種薯攜帶一種或多種馬鈴薯Y病毒屬病毒時，薯苗病毒病癥狀主要為0—1級（其中，0級占60.6%；1級占31.8%）；當種薯攜帶甘薯雙生病毒或甘薯雙生病毒與馬鈴薯Y病毒屬病毒的組合時, 薯苗病毒病癥狀主要為0—1級（其中，0級占55.3%；1級占32.9%）；當種薯攜帶SPCSV時，苗期病毒病癥狀顯著加重，特別是當種薯同時攜帶SPCSV與馬鈴薯Y病毒屬病毒時，薯苗顯癥率為100.0%，癥狀主要為3—9級（其中，3級和5級占49.0%、7級和9級占51.0%）。連續(xù)2年田間試驗結果表明，甘薯田煙粉虱發(fā)生量和帶毒率與種薯帶毒率密切相關，回歸方程為=9.6281+0.0082+6.537，2=0.914，其中，為種薯SPCSV的帶毒率，1為煙粉虱帶毒率，2為煙粉虱發(fā)生量。種薯攜帶SPCSV是苗期病毒病嚴重發(fā)生的關鍵因素，當種薯同時攜帶SPCSV與馬鈴薯Y病毒屬病毒時，薯苗病毒病顯癥率和嚴重度顯著增加。甘薯田煙粉虱發(fā)生量和SPCSV帶毒率與種薯帶毒率密切相關，煙粉虱是影響種薯攜帶SPCSV的關鍵因素。

甘薯病毒??；種薯；煙粉虱；甘薯褪綠矮化病毒；預測預報

0 引言

【研究意義】甘薯作為重要的糧食、飼料、工業(yè)食品原料以及新型能源作物，在世界范圍內種植廣泛[1]。據FAOSTAT（2018）統(tǒng)計，我國是世界上最大的甘薯生產國，種植面積約占世界甘薯種植面積的50%[2]。病毒病是甘薯上的一類重要病害，是導致甘薯產量降低和種性退化的主要因素之一。甘薯病毒病在世界范圍內每年約造成20%—40%的產量損失，在一些非洲國家可達100%[3-4]。據山東、江蘇、河南等地的調查結果，我國由病毒病造成的甘薯產量損失一般為20%—30%，嚴重的可達50%以上[5]。病毒病已成為制約我國甘薯產業(yè)健康發(fā)展的主要限制因素之一。因此，研究影響甘薯病毒病發(fā)生的關鍵因素，建立預警技術，對于甘薯病毒病的有效防控具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】目前，世界范圍內已報道的甘薯病毒有30多種，分屬于9個病毒科[2,6]。我國已報道的甘薯病毒至少有20種[2,7-10]，主要包括馬鈴薯Y病毒屬（）的甘薯羽狀斑駁病毒（sweet potato feathery mottle virus，SPFMV）、甘薯病毒C（sweet potato virus C，SPVC）、甘薯病毒G（sweet potato virus G，SPVG）、甘薯潛隱病毒（sweet potato latent virus，SPLV）和甘薯病毒2（sweet potato virus 2，SPV2），毛形病毒屬（）的甘薯褪綠矮化病毒（sweet potato chlorotic stunt virus，SPCSV），菜豆金色花葉病毒屬（）的甘薯曲葉病毒（sweet potato leaf curl virus，SPLCV）、甘薯加納利曲葉病毒（sweet potato leaf curl Canary virus，SPLCCV）、甘薯中國曲葉病毒（sweet potato leaf curl China virus，SPLCCNV）、甘薯喬治亞曲葉病毒（sweet potato leaf curl Georgia virus，SPLCGoV）、甘薯廣西曲葉病毒（sweet potato leaf curl Guangxi virus，SPLCGV）、甘薯河南曲葉病毒（sweet potato leaf curl Henan virus，SPLCHnV）、甘薯湖北曲葉病毒（sweet potato leaf curl Hubei virus，SPLCHbV）、甘薯四川曲葉病毒1（sweet potato leaf curl Sichuan virus 1，SPLCSiV-1）、甘薯四川曲葉病毒2（sweet potato leaf curl Sichuan virus 2，SPLCSiV-2）和甘薯山東曲葉病毒（sweet potato leaf curl Shandong virus，SPLCSdV），以及黃瓜花葉病毒屬（）的黃瓜花葉病毒（cucumber mosaic virus，CMV）等[9,11-13]。侵染甘薯的馬鈴薯Y病毒屬病毒基因組為單鏈正義RNA[14]，主要由蚜蟲以非持久方式傳播。甘薯上的SPCSV基因組為雙組分單鏈正義RNA，主要通過煙粉虱（）以半持久方式傳播。侵染甘薯的菜豆金色花葉病毒屬病毒與侵染其他植物的菜豆金色花葉病毒屬病毒明顯不同，把這類病毒稱之為“sweepoviruses”[15-16]。Sweepoviruses基因組為單鏈環(huán)狀DNA，主要通過煙粉虱以持久方式進行傳播。由于甘薯是無性繁殖作物，病毒會通過塊根等營養(yǎng)繁殖體進行世代傳遞[17]。我國大部分甘薯種植區(qū)多采用以甘薯的塊根作為種薯進行育苗的方式為大田生產提供種苗，苗床期病毒病的發(fā)生不僅影響種苗質量和供應，攜帶病毒的種苗也會成為病毒在田間擴散的主要侵染源[1]。目前對甘薯病毒病的防控主要采用培育和種植脫毒甘薯的方法。脫毒甘薯的培育主要包括莖尖培養(yǎng)、病毒檢測、脫毒試管苗快繁以及原原種、原種和良種繁育等環(huán)節(jié)。脫毒甘薯種薯在繁育過程中，由于煙粉虱等介體昆蟲的傳毒，會再次感染病毒[18-19]。Ogero等[20]研究表明，防蟲網可有效減少甘薯種薯因病毒引起的退化。Adikini等[21]研究顯示，SPFMV和SPCSV可以從感病甘薯植株上移動到塊根中，導致從塊根上萌發(fā)的薯苗發(fā)病。【本研究切入點】目前，甘薯種薯上攜帶的病毒種類與苗期病毒病發(fā)生之間的關系，以及甘薯田煙粉虱發(fā)生量和帶毒率與種薯帶毒率之間的關系尚不清楚，無法對種薯質量和苗期病毒病發(fā)生風險進行早期預警，導致種薯繁育和經營風險較大?！緮M解決的關鍵問題】明確甘薯種薯攜帶的病毒種類與苗期病毒病發(fā)生率和嚴重度之間的關系，以及田間煙粉虱發(fā)生量和帶毒率與種薯帶毒率之間的關系，建立甘薯苗期病毒病預測預報方法和種薯質量早期預警技術，以期為甘薯無病毒種薯生產和病毒病防控提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

供試甘薯品種為商薯19。Ezup柱式植物基因組DNA抽提試劑盒購自生工生物工程（上海）股份有限公司；植物Total RNA抽提試劑盒（Plant Total RNA Purification Kit）購自GMbiolab公司；cDNA反轉錄試劑盒（RevertAid Reverse Transcriptase）購自Thermo Scientific公司；煙粉虱Total RNA提取試劑（RNAiso Plus）和Premix Taq購自大連寶生物工程有限公司；PCR產物純化試劑盒購自美國Omega Bio-tek公司。

1.2 方法

1.2.1 種薯取樣及育苗 2017—2018連續(xù)2年對保存在薯窖中不同來源的種薯隨機取樣，將抽取的薯塊（種薯）用流水清洗干凈、晾干并編號，然后用滅菌的解剖刀在薯塊中部取樣，挖取大小約為1 cm×1 cm×1 cm的薯皮及其相連的薯肉，用液氮磨成粉狀，保存于-70℃超低溫冰箱中用于核酸提取及病毒檢測。將取樣后的種薯在營養(yǎng)缽內育苗，每缽一薯，營養(yǎng)缽編號與薯塊編號一一對應，放置于溫室中，溫室溫度為28—30℃，光照16 h·d-1；出苗后調查記載癥狀類型和病害級別。病毒病嚴重度分級標準如下：0級：植株無任何病毒病癥狀；1級：植株部分葉片表現(xiàn)出輕度皺縮或花葉；3級：植株全部或大部分葉片皺縮、黃化或花葉，新葉明脈，植株輕度矮化；5級：植株全株葉片變小、輕度畸形、皺縮、明脈，或伴有黃化癥狀，植株明顯矮化；7級：植株全株葉片變小、明顯畸形、皺縮、明脈，或伴有黃化癥狀，植株嚴重矮化；9級：植株全株葉片變小、嚴重畸形、皺縮和明脈，葉片卷曲，植株嚴重矮化。

1.2.2 引物設計及合成 根據NCBI GenBank中SPFMV、SPVC、SPVG、SPLV、SPV2、CMV、SPCSV和sweepoviruses基因組序列，利用DNAMAN軟件進行序列比較，設計上述病毒的特異性檢測引物（表1），引物由生工生物工程（上海）股份有限公司合成。

1.2.3 樣品核酸提取及病毒檢測 種薯總DNA和總RNA分別采用Ezup柱式植物基因組DNA抽提試劑盒和Plant Total RNA Purification Kit進行提?。挥脺缇^的牙簽將凍存于-70℃冰箱中的煙粉虱分裝于液氮預冷的1.5 ml離心管中，每管一頭，用滅菌過的塑料離心管研磨棒將樣品組織研磨成粉狀后，利用RNAiso Plus提取單頭煙粉虱總RNA；以上具體操作步驟嚴格按照各試劑盒所附的說明書進行。核酸濃度和質量通過NanoVue Plus超微量分光光度計進行檢測。

采用PCR和RT-PCR方法檢測樣品中的病毒種類，種薯樣品共檢測SPFMV、SPVC、SPVG、SPLV、SPV2、CMV、SPCSV和sweepoviruses 8類病毒，煙粉虱樣品主要檢測SPCSV。對于RNA病毒，先以提取的樣品總RNA為模板，利用RevertAid Reverse Transcriptase，采用隨機引物或反向引物反轉錄合成病毒cDNA。以各種病毒的特異性引物（表1）進行PCR反應檢測樣品的帶毒情況。PCR體系20 μL：10 μL 2×Premix TaqTM，正反向引物（5 μmol·L-1）各2 μL，上述合成的cDNA或DNA病毒核酸模板2 μL。PCR反應條件：95℃預變性 5 min；95℃變性30 s，56℃退火30 s，72℃延伸1 min，循環(huán)35次；72℃再延伸7 min。用1%的瓊脂糖凝膠電泳檢測擴增產物，AlphaImager Mini（ProteinSimple，USA）凝膠成像儀觀察，記錄檢測結果。對部分PCR擴增產物進行回收純化，純化后的PCR產物委托生工生物工程（上海）股份有限公司直接測序，檢測所擴增片段的特異性。

表1 引物序列及擴增片段大小

1.2.4 田間試驗方法 （1）供試種苗：2018年試驗用種苗為商薯19的脫毒原原種苗，2019年為商薯19的脫毒試管苗。每年3—6月在連棟溫室內育苗或進行脫毒試管苗的繁殖，供大田試驗用。

（2）田間種植：2018年共在全國設置了3個試驗點，包括寧夏銀川西夏區(qū)試驗點（N38°25′55″，E106°02′28″）、河南延津試驗點（N35°15′56″，E114°11′57″）和河南原陽試驗點（N35°0′35″，E113°42′31″）；2019年共在全國設置了7個大田試驗點，包括寧夏銀川西夏區(qū)試驗點（N38°25′55″，E106°02′28″）、陜西榆林試驗點（N38°29′34″，E109°30′04″）、河南延津試驗點（N35°16′27″，E114°12′41″；N35°15′56″，E114°11′57″）、河南溫縣試驗點（N35°01′35″，E113°05′17″）和河南原陽試驗點（N35°0′35″，E113°42′31″；N35°0′25″，E113°41′28″）。試驗地土質均為沙壤土，每個試驗點面積均為666.7 m2左右，6月上旬大田種植，種植密度3 000株/666.7 m2左右，進行常規(guī)田間管理。

（3）田間煙粉虱調查方法：利用黃板誘集法調查甘薯田煙粉虱發(fā)生量。具體方法為每年的7月上中旬煙粉虱初發(fā)生時開始懸掛黃色誘蟲板，黃色誘蟲板規(guī)格為40 cm×25 cm。將黃色誘蟲板的下緣高于薯苗5—10 cm進行懸掛，密度為每666.7 m2安插20塊誘蟲板，每10 d調查一次，記錄每塊誘蟲板上誘集的煙粉虱數(shù)量（頭/黃板），并更換新的誘蟲板。

（4）煙粉虱活體采集和帶毒率檢測：調查甘薯田煙粉虱數(shù)量的同時，采集煙粉虱活體用于檢測煙粉虱帶毒率。方法為利用一次性塑料餐盒，在試驗田隨機采樣，一只手拿著餐盒，另一只手拿著盒蓋輕拍葉片，迅速捕捉飛起的煙粉虱，將煙粉虱帶回實驗室置于-70℃保存?zhèn)溆谩煼凼瓨悠返牟《緳z測方法同1.2.3。每個試驗點每次檢測100頭煙粉虱。煙粉虱的帶毒率（%）= PCR陽性煙粉虱頭數(shù)/檢測總頭數(shù)×100。

（5）種薯收獲及病毒檢測：每年的10月上旬分別將上述各試驗點的種薯收獲，收獲后，每個試驗點隨機抽取100塊種薯，分別用解剖刀挖取薯塊中部部分薯皮及其相連的薯肉，用液氮磨成粉狀，保存于-70℃超低溫冰箱中用于核酸提取。種薯樣品的病毒檢測方法同1.2.3。種薯的帶毒率（%）= PCR陽性種薯塊數(shù)/檢測總塊數(shù)×100。

1.2.5 數(shù)據統(tǒng)計分析 采用SPSS 17.0統(tǒng)計學軟件的相關分析功能對煙粉虱發(fā)生量和帶毒率與種薯帶毒率之間的關系進行統(tǒng)計分析。

2 結果

2.1 甘薯種薯帶毒情況分析

對隨機抽取不同來源的665塊種薯進行了病毒檢測。結果表明，665塊種薯中共有463塊種薯攜帶病毒，帶毒率為69.6%。其中，SPCSV的檢出率最高，為48.1%；sweepoviruses、SPFMV、SPVG、SPLV、SPV2、SPVC和CMV的檢出率分別為23.2%、28.7%、3.6%、2.1%、1.8%、9.3%和0.6%（表2）。檢測結果表明，病毒復合侵染種薯的現(xiàn)象很普遍，665塊種薯中共有218塊種薯檢測到2種或2種以上目標病毒，病毒復合侵染率達32.8%。

2.2 甘薯種薯帶毒種類與苗期病毒病顯癥率和嚴重度之間的關系

種薯帶毒種類與苗期病毒病顯癥率和嚴重度之間的關系見表3。463塊帶毒種薯育苗后有333塊薯苗表現(xiàn)葉片黃化、明脈、皺縮和植株矮化等病毒病癥狀，帶毒種薯病毒病顯癥率為71.9%。進一步分析發(fā)現(xiàn)，當種薯攜帶一種或多種馬鈴薯Y病毒屬病毒時，薯苗主要表現(xiàn)0—1級癥狀（其中0級占60.6%；1級占31.8%）；當種薯攜帶sweepoviruses或sweepoviruses與馬鈴薯Y病毒屬病毒的組合時，薯苗癥狀主要表現(xiàn)為0—1級（其中，0級占55.3%，1級占32.9%）；當種薯攜帶SPCSV時，苗期病毒病癥狀顯著加重，無癥薯苗較少，3級以上重癥薯苗顯著增加，特別是當種薯攜帶SPCSV與馬鈴薯Y病毒屬病毒的組合時，薯苗顯癥率為100.0%，癥狀主要為3—9級（其中，3—5級占49.0%、7—9級占51.0%），說明種薯攜帶SPCSV是甘薯苗期病毒病嚴重顯癥的關鍵因素。

2.3 甘薯田煙粉虱發(fā)生量和SPCSV帶毒率與種薯SPCSV帶毒率之間的關系

2018年利用背景相同的脫毒甘薯原原種苗在全國3個試驗點進行了試驗，結果表明，原陽和延津2個試驗點的煙粉虱發(fā)生量較高，平均每塊黃板上的煙粉虱數(shù)量分別為276.2頭和376.8頭，煙粉虱SPCSV帶毒率分別為3.0%和4.0%，其對應的種薯SPCSV帶毒率也較高，分別為30.4%和47.7%；寧夏銀川試驗點平均每塊黃板上的煙粉虱數(shù)量為80.6頭，煙粉虱中未檢出病毒，其對應的種薯SPCSV帶毒率為14.8%（表4）。

表2 種薯甘薯病毒PCR 和RT-PCR檢測

表3 種薯帶毒種類與薯苗病毒病嚴重度之間關系

2019年利用背景相同的脫毒甘薯試管苗在全國7個試驗點進行了試驗，結果表明，2019年煙粉虱在河南省嚴重發(fā)生，河南的原陽、溫縣和延津共5個試驗點在甘薯生長前期（8月9日）、中期（8月29日）和后期（9月27日）的蟲口密度一直較高，例如，原陽試驗點（試驗點1）8月29日調查的平均每塊黃板上的煙粉虱數(shù)量達到了5 461.2頭。5個試驗點煙粉虱平均帶毒率也較高，介于2.3%—8.0%，其相應的種薯SPCSV帶毒率也較高，介于38.0%—96.0%；寧夏銀川試驗點只在甘薯生長中期有少量煙粉虱發(fā)生，8月29日調查的平均每塊黃板上的煙粉虱數(shù)量僅為537.2頭，煙粉虱中未檢出病毒，其相應的種薯SPCSV帶毒率也較低，僅為10.0%；陜西榆林試驗點在甘薯整個生育期均未發(fā)現(xiàn)煙粉虱的發(fā)生，其相應的種薯上也未檢出SPCSV，種薯帶毒率為0（表5）。

以上2年試驗結果表明，甘薯田煙粉虱發(fā)生量和帶毒率與種薯帶毒率密切相關。根據甘薯田煙粉虱發(fā)生量和煙粉虱帶毒率與種薯帶毒率之間的關系，利用SPSS統(tǒng)計軟件進行多元線性回歸分析，甘薯田煙粉虱發(fā)生量和煙粉虱帶毒率與種薯帶毒率之間的關系為：=9.6281+0.0082+6.537，2=0.914，其中，為種薯SPCSV的帶毒率，1為煙粉虱帶毒率，2為煙粉虱發(fā)生量（頭/黃板）。

表4 2018年田間煙粉虱發(fā)生量和SPCSV帶毒率與種薯帶毒率之間的關系

3 討論

本研究通過對甘薯種薯帶毒種類的分析，明確了甘薯種薯帶毒種類與薯苗病毒病發(fā)生之間的關系，發(fā)現(xiàn)種薯攜帶SPCSV是甘薯苗期病毒病嚴重發(fā)生的關鍵因素。據此可通過對種薯帶毒情況的檢測，預測苗期病毒病的發(fā)生率和嚴重度，對病毒病發(fā)生風險進行評估，及時對存在較大風險的種薯進行質量管控，不僅可以達到防控甘薯病毒病的目的，也可有效降低種薯繁育和經營風險。煙粉虱是傳播SPCSV的主要介體昆蟲，為了明確甘薯田煙粉虱對種薯帶毒的影響，本研究通過在全國煙粉虱發(fā)生量不同的地區(qū)設置試驗點，明確了甘薯田煙粉虱發(fā)生量和帶毒率與種薯帶毒率之間的關聯(lián)性，根據二者之間的關系，可以在種薯繁育過程中根據繁種田煙粉虱發(fā)生量和帶毒率對種薯感染SPCSV的風險進行預測，以便及時采取措施減少SPCSV感染種薯，達到防止甘薯病毒病發(fā)生和流行的目的。

表5 2019年田間煙粉虱發(fā)生量和SPCSV帶毒率與種薯帶毒率之間的關系

已有報道表明，SPCSV可與馬鈴薯Y病毒屬、菜豆金色花葉病毒屬等多個屬的病毒發(fā)生協(xié)生作用[22-23]。Karyeija[24]等研究表明，當SPCSV與SPFMV復合侵染甘薯植株時，SPFMV的含量比SPFMV單獨侵染時增加600倍。SPCSV與SPFMV協(xié)生共侵染會引起甘薯復合病毒病（sweet potato virus disease，SPVD）的發(fā)生，導致甘薯嚴重減產。本研究結果顯示，當甘薯種薯同時攜帶SPCSV與SPFMV、SPVC、SPVG、SPLV、SPV2等馬鈴薯Y病毒屬病毒時，育苗后薯苗的病毒病嚴重度會顯著增加，薯苗全部顯癥，而且癥狀嚴重度均為3級以上。當種薯同時攜帶SPCSV和sweepoviruses時，薯苗顯癥率和嚴重度均有所增加，癥狀嚴重度在3級以上的薯苗達60.7%，說明SPCSV與馬鈴薯Y病毒屬和sweepoviruses病毒發(fā)生了協(xié)生作用，但SPCSV與馬鈴薯Y病毒屬和sweepoviruses病毒在種薯內相互作用的機制還不清楚，有待進一步研究。

本研究從不同來源的種薯上檢測到了8類甘薯主要病毒，而且多種病毒復合侵染現(xiàn)象非常普遍，說明種薯是甘薯病毒良好的儲備庫和主要的侵染源。帶毒種薯育苗引起苗期發(fā)病，病苗移栽到大田后形成發(fā)病中心，然后通過煙粉虱等介體昆蟲進行田間傳播，形成新一代種薯帶毒，帶毒種薯引起第二年春季育苗期發(fā)病。據此可提出甘薯病毒病的病害循環(huán)特征，即甘薯病毒在種薯-薯苗-大田植株-種薯間循環(huán)傳播。因此，甘薯病毒病的防控策略除了培育無病毒種薯外，還需加強苗期病毒病的識別，發(fā)現(xiàn)疑似病株及時拔除銷毀，防止病苗栽入大田，可有效減少大田病毒病的發(fā)生和傳播。

近年來煙粉虱的大發(fā)生和粉虱傳甘薯病毒的增多給無病毒種薯的繁育帶來嚴峻挑戰(zhàn)。煙粉虱作為我國重要農業(yè)害蟲[25]，近10年來其發(fā)生呈現(xiàn)出新的特點，煙粉虱MED隱種（Mediterranean，MED）由于能快速產生抗藥性及較強的競爭力而逐漸取代MEAM1隱種（Middle East-AsiaMinor1，MEAM1）成為田間優(yōu)勢種群[26-29]，煙粉虱MED隱種的獲毒和持毒能力高于煙粉虱MEAM1隱種[30]。雖然有報道防蟲網可有效減少甘薯種薯因病毒引起的退化[19]，但防蟲網內煙粉虱的防治仍是一個難題。目前國內外在減少馬鈴薯種薯的病毒感染方面有比較成功的經驗，一個典型的例子就是在英國實施的馬鈴薯證書計劃，幾十年來，該計劃使馬鈴薯產量增長了2—3倍，其產量的增長主要歸功于將馬鈴薯無病毒種薯的繁育在不利于蚜蟲早期遷移和繁殖的蘇格蘭部分地區(qū)進行，使病毒感染率下降[31]。我國馬鈴薯種薯的繁育也多在西北和東北等冷涼地區(qū)進行[32-33]。因此，甘薯無病毒種薯的繁育可借鑒馬鈴薯的經驗。李愛賢等[34]嘗試在陜西榆林等冷涼地區(qū)繁育無病毒甘薯種薯，發(fā)現(xiàn)在陜西榆林地區(qū)繁育的種薯苗期病毒病發(fā)病率明顯低于內陸地區(qū)的種苗，據此提出了甘薯種薯“東種西繁”的模式。但由于受甘薯生長特性、繁種成本以及煙粉虱北移等因素的影響，甘薯無病毒種薯繁育模式仍需進一步探索。

4 結論

種薯攜帶SPCSV是苗期病毒病嚴重發(fā)生的關鍵因素，當種薯同時攜帶SPCSV與馬鈴薯Y病毒屬病毒時，薯苗病毒病顯癥率和嚴重度顯著增加。甘薯田煙粉虱發(fā)生量和SPCSV帶毒率與種薯帶毒率密切相關，煙粉虱是影響種薯攜帶SPCSV的關鍵因素。

[1] CLARK C A, DAVIS J A, ABAD J A, CUELLAR W J, FUENTES S, KREUZE J F, GIBSON R W, MUKASA S B, TUGUME A K, TAIRO F D, VALKONEN J P T. Sweetpotato viruses: 15 years of progress on understanding and managing complex diseases. Plant Disease, 2012, 96(2): 168-185.

[2] FAOSTAT. Food and Agricultural Data. [2020-11-23]. http://www. fao.org/faostat/en/#data/QC/visualize.

[3] GU Y H, TAO X, LAI X J, WANG H Y, ZHANG Y Z. Exploring the polyadenylated RNA virome of sweet potato through high-throughput sequencing. PloS one, 2014, 9(6): e98884.

[4] WANJALA B W, ATEKA E M, MIANO D W, LOW J W, KREUZE J F. Storage root yield of sweetpotato as influenced by sweetpotato leaf curl virus and its interaction with sweetpotato feathery mottle virus and sweetpotato chlorotic stunt virus in Kenya. Plant Disease, 2020, 104(5): 1477-1486.

[5] 王林生, 馬曉玉. 甘薯脫毒技術的研究與應用. 種子, 2005, 24(10): 51-53.

WANG L S, MA X Y. Research and application of virus-free technique on sweet potato. Seed, 2005, 24(10): 51-53. (in Chinese)

[6] JO Y, KIM S M, CHOI H, YANG J W, LEE B C, CHO W K.Sweet potato viromes in eight different geographical regions in Korea and two different cultivars. Scientific Reports, 2020, 10: 2588.

[7] 黃利利, BINHDAN P, 何芳練, 劉奕君, 劉義明, 陳保善, 廖詠梅. 廣西甘薯病毒病的病原病毒種類檢測. 基因組學與應用生物學, 2016, 35(5): 1213-1218.

HUANG L L, BINHDAN P, HE F L, LIU Y J, LIU Y M, CHEN B S, LIAO Y M. The pathogenic virus species detection of sweet potato viral diseases in Guangxi. Genomics and Applied Biology, 2016, 35(5): 1213-1218. (in Chinese)

[8] 李華偉, 劉中華, 張鴻, 李國良, 林趙淼, 邱思鑫. 福建甘薯病毒病病原鑒定及主要病毒多樣性. 微生物學通報, 2019, 46(12): 3267-3277.

LI W H, LIU Z H, ZHANG H, LI G L, LIN Z M, QIU S X. Identification and genetic diversity analysis of sweet potato virus in Fujian Province. Microbiology China, 2019, 46(12): 3267-3277. (in Chinese)

[9] LIU Q L, WANG Y J, ZHANG Z C, LV H, QIAO Q, QIN Y H, ZHANG D S, TIAN Y T, WANG S, LI J Q. Diversity of sweepoviruses infecting sweet potato in China. Plant disease, 2017, 101(12): 2098-2103.

[10] MA S, ZHENG Q, YE J, FENG W, ZHOU G, ZHANG T. Identification of viruses infecting sweet potato in southern China by small RNA deep sequencing and PCR detection. Journal of general plant pathology, 2019, 85(2): 122-127.

[11] 姜珊珊, 謝禮, 吳斌, 辛相啟, 陳劍平, 趙玖華. 山東甘薯主要病毒的鑒定及多樣性分析. 植物保護學報, 2017, 44(1): 93-102.

JIANG S S, XIE L, WU B, XIN X Q, CHEN J P, ZHAO J H. Identification and genetic diversity analysis on sweet potato viruses in Shandong Province. Journal of Plant Protection, 2017, 44(1): 93-102. (in Chinese)

[12] 喬奇, 張振臣, 張德勝, 秦艷紅, 田雨婷, 王永江. 中國甘薯病毒種類的血清學和分子檢測. 植物病理學報, 2012, 42(1): 10-16.

QIAO Q, ZHANG Z C, ZHANG D S, QIN Y H, TIAN Y T, WANG Y J. Serological and molecular detection of viruses infecting sweet potato in China. Acta Phytopathologica Sinica, 2012, 42(1): 10-16. (in Chinese)

[13] XIE Y P, XING J Y, LI X Y, WANG X, SUN H J, ZHAO Y Q, ZHANG C L, MA D F. Survey of sweetpotato viruses in China. Acta virologica, 2013, 57(1): 81-84.

[14] 秦艷紅, 王永江, 王爽, 喬奇, 田雨婷, 張德勝, 張振臣. 甘薯羽狀斑駁病毒O株系和RC株系中國分離物全基因組序列分析及其遺傳特征. 中國農業(yè)科學, 2020, 53(11): 2207-2218.

QIN Y H, WANG Y J, WANG S, QIAO Q, TIAN Y T, ZHANG D S, ZHANG Z C. Complete nucleotide sequence analysis and genetic characterization of the sweet potato feathery mottle virus O and RC strains isolated from China. Scientia Agricultura Sinica, 2020, 53(11): 2207-2218. (in Chinese)

[15] FAUQUET C M, STANLEY J. Geminivirus classification and nomenclature: progress and problems. Annals of Applied Biology, 2003, 142(2): 165-189.

[16] ZERBINI F M, BRIDDON R W, IDRIS A, MARTIN D P, MORIONES E, NAVAS-CASTILLOJ, RIVERA-BUSTAMANTE R, ROUMAGNAC P, VARSANI A. ICTV virus taxonomy profile:. Journal of General Virology, 2017, 98(2): 131-133.

[17] VALVERDE R A, CLARK C A, VALKONEN J P T. Viruses and virus disease complexes of sweetpotato. Plant Viruses, 2007, 1(1): 116-126.

[18] GAO F, GONG Y, ZHANG P. Production and deployment of virus-free sweetpotato in China. Crop Protection, 2000, 19(2): 105-111.

[19] 張振臣. 我國甘薯脫毒種薯種苗繁育存在的問題及建議. 植物保護, 2020, 46(6): 10-13.

ZHANG Z C. Problems and suggestions for breeding of virus-free sweet potato seed in China. Plant Protection, 2020, 46(6): 10-13. (in Chinese)

[20] OGERO K O, KREUZE J F, MCEWAN M A, LUAMBANO N D, BACHWENKIZI H, GARRETT K A, ANDERSEN K F, THOMAS- SHARMA S, VAN DER VLUGT R A A. Efficiency of insect-proof net tunnels in reducing virus-related seed degeneration in sweet potato. Plant Pathology, 2019, 68(8): 1472-1480.

[21] ADIKINI S, MUKASA S B, MWANGA R O M, GIBSON R W. Virus movement from infected sweetpotato vines to roots and reversion on root sprouts. HortScience, 2019, 54(1): 117-124.

[22] UNTIVEROS M, FUENTES S, SALAZAR L F. Synergistic interaction of sweet potato chlorotic stunt virus () with carla-, cucumo-, ipomo-, and potyviruses infecting sweet potato. Plant disease, 2007, 91(6): 669-676.

[23] CUELLAR W J, GALVEZ M, FUENTES S, TUGUME J, KREUZE J. Synergistic interactions of begomoviruses with sweet potato chlorotic stunt virus (genus) in sweet potato (L.). Molecular Plant Pathology, 2015, 16(5): 459-471.

[24] KARYEIJA R F, GIBSON R W, VALKONEN J P T. The significance of sweet potato feathery mottle virus in subsistence sweet potato production in Africa. Plant disease, 1998, 82(1): 4-15.

[25] 褚棟, 張友軍. 近10年我國煙粉虱發(fā)生為害及防治研究進展. 植物保護, 2018, 44(5): 51-55.

CHU D, ZHANG Y J. Research progress on the damages and management of(Gennadius) in China over the past 10 years. Plant Protection, 2018, 44(5): 51-55. (in Chinese)

[26] CHU D, WAN F H, ZHANG Y J, BROWN J K. Change in the biotype composition ofin Shandong Province of China from 2005 to 2008. Environmental Entomology, 2010, 39(3): 1028-1036.

[27] JIU M, HU J, WANG L J, DONG J F, SONG Y Q, SUN H Z. Cryptic species identification and composition of(Hemiptera: Aleyrodidae) complex in Henan Province, China. Journal of Insect Science, 2017, 17(3): 78.

[28] WANG Z, YAN H, YANG Y, WU Y. Biotype and insecticide resistance status of the whiteflyfrom China. Pest Management Science, 2010, 66(12): 1360-1366.

[29] YUAN L, WANG S, ZHOU J, DU Y, ZHANG Y, WANG J. Status of insecticide resistance and associated mutations in Q-biotype of whitefly,, from eastern China. Crop Protection, 2012, 31(1): 67-71.

[30] PAN H, CHU D, YAN W, SU Q, LIU B, WANG S, WU Q, XIE W, JIAO X, LI R, YANG N, YANG X, XU B, BROWN J K, ZHOU X, ZHANG Y. Rapid spread of tomato yellow leaf curl virus in China is aided differentially by two invasive whiteflies. PLoS One, 2012, 7(4): e34817.

[31] 赫爾 R. 馬修斯植物病毒學. 4版. 范在豐, 李懷方, 韓成貴, 李大偉, 譯. 北京: 科學出版社，2007: 746.

Hull R. Matthews’ Plant Virology. 4th eds. FAN Z F, LI H F, HAN C G, LI D W, trans. Beijing: Science Press, 2007: 746. (in Chinese)

[32] 仲乃琴, 蔡冬清, 趙盼. 我國高原馬鈴薯種薯產業(yè)發(fā)展與精準扶貧. 中國科學院院刊, 2020, 35(10): 1308-1313.

ZHONG N Q, CAI D Q, ZHAO P. Development of potato seed industry and targeted poverty alleviation in plateau of China. Bulletin of Chinese Academy of Sciences, 2020, 35(10): 1308-1313. (in Chinese)

[33] 范宏偉, 宋雄儒, 魏興國. 河西走廊沿山冷涼灌區(qū)馬鈴薯品種比較試驗. 中國馬鈴薯, 2015, 29(2): 71-74.

FAN H W, SONG X R, WEI X G. Comparative trial of potato varieties in cold irrigated area in Hexi corridor. Chinese Potato Journal, 2015, 29(2): 71-74. (in Chinese)

[34] 李愛賢, 張立明, 王慶美, 王登良, 解備濤, 秦楨, 候夫云, 董順旭. “東種西繁”種薯繁育模式對甘薯病毒病發(fā)生的影響. 山東農業(yè)科學, 2019, 51(12): 87-90.

LI A X, ZHANG L M, WANG Q M, WANG D L, XIE B T, QIN Z, HOU F Y, DONG S X. Effect of root seeds of east breeding in west China on occurrence of sweet potato virus disease. Shandong Agricultural Sciences, 2019, 51(12): 87-90. (in Chinese)

An investigation into key factors influencing the occurrence of virus disease in sweet potato

ZHAO Fumei,WANG Shuang, TIAN Yuting, QIAO Qi, WANG Yongjiang, ZHANG Desheng, ZHANG Zhenchen

Institute of Plant Protection, Henan Academy of Agricultural Sciences/Henan Key Laboratory of Crop Pest Control/IPM Key Laboratory in Southern Part of North China, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Zhengzhou 450002

【】This study aimed to clarify the relationship between sweet potato virus types in storage roots and virus incidence and severity on root sprouts, and the relationship between numbers and SPCSV-carrying rate ofand SPCSV-carrying rate of storage roots, establish the prediction method and early warning technology for viral disease in sweet potato seedlings, so as to provide the theoretical basis for virus-free storage root production, and prevention and control of virus disease in sweet potato.【】PCR and RT-PCR were performed to detect eight major sweet potato viruses including sweet potato feathery mottle virus(SPFMV), sweet potato virus C (SPVC), sweet potato virus G (SPVG), sweet potato latent virus(SPLV) and sweet potato virus 2 (SPV2) in the genus of, sweet potato chlorotic stunt virus (SPCSV) in the genus of, cucumber mosaic virus (CMV) in the genus of,and sweepoviruses in the genus ofin China in storage roots collected from different sources. The PCR-detected roots were planted in plastic pots and allowed to sprout under greenhouse conditions. The types and severity scores of viral symptoms on root sprouts were surveyed and recorded to analyze the relationship between virus species in roots and virus symptom severity on root sprouts. Virus-eliminated sweet potato cultivar Shangshu 19 (S19) plants with the same source were cultivated in the different locations in Henan, Ningxia and Shaanxi in 2018 and 2019. The number ofin each test site was calculated by using yellow sticky traps, and was sampled for SPCSV detection during the growth period of sweet potato. The roots selected randomly from each test site were used for SPCSV detection after harvesting to analyze the relationship between numbers and SPCSV-carrying rate ofand SPCSV-carrying rate of storage roots.【】Of the 665 storage roots, 463 were infected with one or more of the eight viruses. After root sprouting, visual symptoms, such as leaf chlorosis, vein-clearing, rugosity and stunting were observed on the 333 root sprouts. Virus severity scores on root sprouts ranged from 0 to 1 (60.6% for score of 0 and 31.8% for score of 1) when roots were infected with potyvirus (es). Virus severity scores on root sprouts ranged from 0 to 1 (55.3% for score of 0 and 32.9% for score of 1) when roots were infected with sweepoviruses or co-infected with sweepoviruses and potyvirus (es). Root sprouts were observed with more severe symptoms when roots carried SPCSV, especially the combination of SPCSV and potyvirus (es), which caused visible symptoms on all sprouts with severity scores from 3 to 9 (49.0% for scores of 3 and 5, 51.0% for scores of 7 and 9). Results from two successive years field trial revealed that there was a positive correlation between SPCSV-carrying rate (1) and numbers (2) ofand SPCSV-carrying rate () of storage roots, and the equation of linear regression was=9.6281+0.0082+6.537,2=0.914.【】Storage root carrying SPCSV is the key factor for serious occurrence of sweet potato viruses at seedling stage. Viral symptom appearance rate and severity scores increase significantly when roots are co-infected with SPCSV and potyvirus (es). There is a positive correlation between SPCSV-carrying rate and numbers ofand SPCSV-carrying rate of storage roots, indicating thatisthe key factor influencing the SPCSV-carrying rate of storage root.

virus disease of sweet potato; storage root;; sweet potato chlorotic stunt virus (SPCSV); forecast

10.3864/j.issn.0578-1752.2021.15.008

2020-11-25；

2021-02-07

國家甘薯產業(yè)技術體系建設專項（CARS-10-B13）、河南省農業(yè)科學院優(yōu)秀青年科技基金（2020YQ23）

趙付枚，E-mail：woshifumei@163.com。通信作者張振臣，E-mail：zhangzhenchen@126.com

（責任編輯 岳梅）