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苹果茎痘病毒的生物学鉴定

时间:2024-05-23

李丽丽

摘要:基于前期研究中获得的14个苹果茎痘病毒(ASPV)分离物,将其分别接种于不同草本、木本指示植物,分析其在不同寄主上的症状变化特点。结果显示,ASPV各分离物只局部侵染草本指示植物西方烟(Nicotiana occidentalis),而均未引起系统侵染;不同分离物接种的西方烟各植株症状没有明显差别。在木本指示植物中,所有分离物皆侵染杂种榅桲(Pyronia veitchii)和Spy227,部分分离物不侵染光辉(R65-76 Radiant),仅少数病毒分离物在梨品种考密斯(Doyenne du Comice)上显示症状。总体来看,杂种榅桲最适合做ASPV的指示植物,其次为Spy227,最后是光辉。不同分离物在不同指示植物上的症状较复杂,并未呈现明显规律性,因而单纯以生物学症状特点难以进行系统的ASPV株系分化分析。

关键词:苹果茎痘病毒(ASPV);检测;指示植物

中图分类号:S661.1;S436.611.1 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2014)09-2055-03

Biological Identification of ASPV

LI Li-li

(Institute of Forestry Science of Heilongjiang Province,Harbin 150081,China)

Abstract:14 Chinese isolates of ASPV obtained from previous study were inoculated in various woody and herbaceous indicators. The system variation and characteristic of different hosts were analyzed. The results showed that ASPV isolates only partially infected Nicotiana occidentalis and the systems were the same on the whole. In woody indicators, Pyronia veitchii and Spy227 could be infected by all isolates, but R65-76 Radiant could be infected by partial isolates. The systems of few isolates could be found in Doyenne du Comice. On the whole, Pyronia veitchii was the best indicator plant for ASPV, and Spy227 was the second best indicator plant for ASPV. R65-76 Radiant was worse than Pyronia veitchii and Spy227. The systems of various ASPV isolates were complicated in different indicator plants. No obvious rule could be found, therefore, the strain differentiation could not be systematically analyzed only by the biological characteristic.

Key words: Apple stem pitting virus(ASPV); detection; indicator plants

苹果茎痘病毒(ASPV)是一种严重危害果树生产的潜隐性病毒。ASPV主要侵染苹果和梨,ASPV常与苹果退绿叶斑病毒(ACLSV)、苹果茎沟病毒(ASGV)等混合侵染,导致苹果和梨产量降低,品质变劣[1]。

ASPV在中国危害较严重,植株带毒率普遍较高。刘福昌等[2]报道我国的渤海湾、黄河故道和西北高原苹果主产区主栽苹果品种和营养系矮生砧木普遍受ASPV、ASGV、ACLSV侵染,其中ASPV带毒率普遍高于50%,金冠、元帅的带毒率则高于80%。王国平等[3]研究结果表明我国北方梨产区主栽品种上ASPV的平均带毒率为61.8%。

生物学方法长期以来一直是进行病毒鉴定及株系划分最基础的方法之一,主要通过病毒汁液摩擦接种、二重芽接法等方式接种于寄主植物上,根据寄主症状表现及寄主范围来对病毒或病毒株系进行鉴定[4]。该方法的结果较直观,适合基层农技人员使用,此外,也利于发现新的病毒株系。基于前期研究中获得的18个ASPV分离物,本研究将其分别接种于不同草本、木本寄主植物,分析其在不同寄主上的症状变化特点,并进一步探索基于生物学方法对ASPV进行株系分化研究。

1材料和方法

1.1植物材料

采集苹果样本,利用RT-PCR技术和ELISA技术检测ACLSV、ASGV和ASPV的侵染情况[5],确定仅受ASPV侵染的样本进行后续研究,共获得了14个ASPV分离物,分别命名为pv2、pv4、pv5、pv6、pv7、pv9、pv10、pv11、pv13、jf1、jf2、jf3、jf4、jf5。

草本指示植物为西方烟(Nicotiana occidentalis) 37B;木本指示植物包括Spy227、光辉(R65-76 Radiant)和杂种榅桲(Pyronia veitchii),梨品种考密斯(Doyenne du Comice)。

1.2病毒汁液摩擦接种

温室播种西方烟,待西方烟长到3~4叶时进行接种。研钵放于180 ℃烘箱灭菌,然后将研钵和接种缓冲液置冰上预冷;向西方烟叶片撒上金刚砂(1 000目),取出待检样品叶片,加入2~5倍(W/V)接种缓冲液和少许金刚砂,低温条件下迅速研磨,用研磨棒蘸取汁液,轻轻涂抹叶面,蒸馏水冲洗接种叶面,每个样品分别用两种缓冲液重复4次,放置温室观察。

1.3二重芽接法

播种砧木山定子和杜梨,第二年定植实生苗,之后进行二重芽接,接种受ASPV感染接穗(RT-PCR检测显示未受ASGV和ACLSV感染)[5]。当指示植物如苹果时用山定子作砧木,为梨时则用杜梨作砧木。先将供试毒源样品的芽片嫁接在实生砧的基部,然后再把指示植物的芽片嫁接在毒源芽片接口上方约2 cm处。每样品/指示植物组合重复4次。第二年苗木发芽前,在指示植物接芽的上方约10 cm处剪除砧干。苗木发芽后摘除毒源芽的生长点,以促进指示植物嫁接芽的生长。定期观察指示植物的症状反应。

2结果与分析

2.1不同ASPV分离物摩擦接种草本指示植物后的症状分析

将不同ASPV分离物摩擦接种草本指示植物西方烟37B约7 d后,接种叶片上出现白色坏死斑点、退绿斑、叶片皱缩畸形或小凸起等明显症状,而健康叶片未见明显症状(图1)。不同分离物接种的西方烟37B各植株症状没有明显差别。同时在后期的观察中,系统叶片没有表现任何病症,由此可以判断ASPV各分离物只局部侵染西方烟37B,而均未引起系统侵染。接种ASPV不同分离物的西方烟37B各植株叶片均表现出了畸形、皱缩和坏死斑的相同症状,仅有jf3、pv10、pv11和pv13四个分离物侵染的植株叶片额外有小凸起的症状。

2.2不同ASPV分离物二重芽接法木本指示植物后的症状分析

木本指示植物观察结果显示,杂种榅桲在初期表现不同程度的叶片反卷症状,有的分离物还有叶片黄斑、舟形叶症状,如分离物pv13、jf5;至6月上旬植株矮化,8月初主干皮层表现坏死斑,后期剥开树皮,有的可见木质部的茎痘斑;光辉经ASPV侵染后主要表现叶片反卷、植株矮化,部分植株还会出现叶片皱缩、木质部茎痘斑的现象;5月下旬至6月上旬Spy227出现叶片反卷的症状,6月中旬以后主干皮层表面产生不规则的红褐斑,有些植株顶端枯死,生长衰退或矮化,木质部表面有凹陷斑(图2)。

从寄主范围来看,嫁接木本指示植物梨品种考密斯后,只有病毒分离物jf4和pv10在梨品种考密斯上显现出沿叶脉退绿症状,接种的其他不同分离物并未呈现明显症状。ASPV分离物pv9、pv13和jf1只侵染Spy227、杂种榅桲2种指示植物,不侵染光辉。其他的9个分离物的寄主范围相同,为杂种榅桲、Spy227和光辉。

不同分离物在不同指示植物上的症状较复杂,并未呈现明显规律性,因而单纯以生物学症状特点难以进行系统的ASPV株系分化分析。3种木本指示植物中,除个别分离物以外,光辉显现较为明显的病症时间普遍较晚,一般在6月下旬,和其他2种指示植物相比,大约晚1个月左右,且部分分离物不侵染光辉,较其他2种指示植物灵敏度弱。杂种榅桲较Spy227的症状反应种类更多,如叶片黄斑、退绿斑、舟形叶等,这种灵敏性更有利于区别同一病毒不同的株系。因此,杂种榅桲最适合做ASPV的指示植物,其次为Spy227,最后是光辉,这与王国平等[3,6]的报道基本一致。

3小结与讨论

当前研究中较多应用分子生物学方法对病毒进行鉴定及株系分化研究,如利用PCR技术扩增某特定基因并通过测序获得核苷酸序列信息之后可进行病毒系统进化分析。从遗传学理论上来看,基于病毒不同分离物基因组核苷酸序列信息能够反应不同分离物间的亲缘关系,但某一特定基因上一个碱基的改变就可能使病毒的表型发生变化;反之,几个碱基的变化也可能不引起任何表型上的改变[4]。因此,单纯以核苷酸序列信息来划分株系也存在一定不足,而病毒的寄主范围及引起的病症等生物学特征可弥补此不足,因而病毒的生物学鉴定当前仍具有重要理论及应用价值。

ASPV在寄主植物上多呈潜伏侵染,不引起明显症状[1],在受侵染的植株中病毒的浓度通常很低,因此进行生物学鉴定需要多种寄主植物同时检测。鉴定ASPV一般采用木本指示植物杂种榅桲、光辉、Spy227、梨品种考密斯和A20,同时结合草本指示植物西方烟37B进行[3,6],除A20外,本研究选用了上述指示植物对ASPV进行了鉴定。试验结果表明,苹果属指示植物杂种榅桲、光辉和Spy227均能灵敏地检测出ASPV,表现典型症状,而梨属指示植物梨品种考密斯,只有ASPV分离物jf4和pv10在其上显现出沿叶脉退绿,接种的其他不同ASPV分离物未呈现明显症状,提供的信息较少,因而尚需开发更有效的梨属指示植物。

王国平等[3]报道ASPV在梨品种考密斯上的早期表现为沿叶脉退绿,后期引起系统脉明症状。有研究表明脉明是一种光学幻觉(Optical illusion),烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus, TMV)侵染烟草后,温度若在25 ℃以上则产生脉明,在40 ℃以下随温度升高脉明程度增强[4]。本研究并未观察到脉明症状,分析其原因可能在于脉明症状表现时间较短,在观察时很可能错过了脉明症状的表现时间,而未能观察到脉明症状。

参考文献:

[1] JELKMANN W. Nucleotide sequences of apple stem pitting virus and of the coat protein gene of a similar virus from pear associated with vein yellows disease and their relationship with potex and carlaviruses[J]. Journal of General Virology, 1994, 75:1535-1542.

[2] 刘福昌, 王焕玉. 苹果潜隐病毒(Latent virus)研究Ⅱ苹果品种和矮生砧木潜隐病毒鉴定[J]. 植物病理学报,1989,19(4):193-197.

[3] 王国平,洪霓,张尊平,等.我国北方梨产区主要品种病毒种类的鉴定研究[J].中国果树,1994(2):1-4.

[4] HULL R.马修斯植物病毒学(Matthews′Plant Virology)[M].范在丰, 李怀方,译. 北京:科学出版社,2007.

[5] 侯义龙.果树主要病毒RT-PCR检测体系的建立、优化及病毒特异DNA片段克隆测序研究[D].沈阳:沈阳农业大学,2000.

[6] 王国平,王焕玉,张尊平,等.几种木本指示植物对苹果潜隐病毒敏感性的研究[J].北方果树,1992(2):8-10.

2.2不同ASPV分离物二重芽接法木本指示植物后的症状分析

木本指示植物观察结果显示,杂种榅桲在初期表现不同程度的叶片反卷症状,有的分离物还有叶片黄斑、舟形叶症状,如分离物pv13、jf5;至6月上旬植株矮化,8月初主干皮层表现坏死斑,后期剥开树皮,有的可见木质部的茎痘斑;光辉经ASPV侵染后主要表现叶片反卷、植株矮化,部分植株还会出现叶片皱缩、木质部茎痘斑的现象;5月下旬至6月上旬Spy227出现叶片反卷的症状,6月中旬以后主干皮层表面产生不规则的红褐斑,有些植株顶端枯死,生长衰退或矮化,木质部表面有凹陷斑(图2)。

从寄主范围来看,嫁接木本指示植物梨品种考密斯后,只有病毒分离物jf4和pv10在梨品种考密斯上显现出沿叶脉退绿症状,接种的其他不同分离物并未呈现明显症状。ASPV分离物pv9、pv13和jf1只侵染Spy227、杂种榅桲2种指示植物,不侵染光辉。其他的9个分离物的寄主范围相同,为杂种榅桲、Spy227和光辉。

不同分离物在不同指示植物上的症状较复杂,并未呈现明显规律性,因而单纯以生物学症状特点难以进行系统的ASPV株系分化分析。3种木本指示植物中,除个别分离物以外,光辉显现较为明显的病症时间普遍较晚,一般在6月下旬,和其他2种指示植物相比,大约晚1个月左右,且部分分离物不侵染光辉,较其他2种指示植物灵敏度弱。杂种榅桲较Spy227的症状反应种类更多,如叶片黄斑、退绿斑、舟形叶等,这种灵敏性更有利于区别同一病毒不同的株系。因此,杂种榅桲最适合做ASPV的指示植物,其次为Spy227,最后是光辉,这与王国平等[3,6]的报道基本一致。

3小结与讨论

当前研究中较多应用分子生物学方法对病毒进行鉴定及株系分化研究,如利用PCR技术扩增某特定基因并通过测序获得核苷酸序列信息之后可进行病毒系统进化分析。从遗传学理论上来看,基于病毒不同分离物基因组核苷酸序列信息能够反应不同分离物间的亲缘关系,但某一特定基因上一个碱基的改变就可能使病毒的表型发生变化;反之,几个碱基的变化也可能不引起任何表型上的改变[4]。因此,单纯以核苷酸序列信息来划分株系也存在一定不足,而病毒的寄主范围及引起的病症等生物学特征可弥补此不足,因而病毒的生物学鉴定当前仍具有重要理论及应用价值。

ASPV在寄主植物上多呈潜伏侵染,不引起明显症状[1],在受侵染的植株中病毒的浓度通常很低,因此进行生物学鉴定需要多种寄主植物同时检测。鉴定ASPV一般采用木本指示植物杂种榅桲、光辉、Spy227、梨品种考密斯和A20,同时结合草本指示植物西方烟37B进行[3,6],除A20外,本研究选用了上述指示植物对ASPV进行了鉴定。试验结果表明,苹果属指示植物杂种榅桲、光辉和Spy227均能灵敏地检测出ASPV,表现典型症状,而梨属指示植物梨品种考密斯,只有ASPV分离物jf4和pv10在其上显现出沿叶脉退绿,接种的其他不同ASPV分离物未呈现明显症状,提供的信息较少,因而尚需开发更有效的梨属指示植物。

王国平等[3]报道ASPV在梨品种考密斯上的早期表现为沿叶脉退绿,后期引起系统脉明症状。有研究表明脉明是一种光学幻觉(Optical illusion),烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus, TMV)侵染烟草后,温度若在25 ℃以上则产生脉明,在40 ℃以下随温度升高脉明程度增强[4]。本研究并未观察到脉明症状,分析其原因可能在于脉明症状表现时间较短,在观察时很可能错过了脉明症状的表现时间,而未能观察到脉明症状。

参考文献:

[1] JELKMANN W. Nucleotide sequences of apple stem pitting virus and of the coat protein gene of a similar virus from pear associated with vein yellows disease and their relationship with potex and carlaviruses[J]. Journal of General Virology, 1994, 75:1535-1542.

[2] 刘福昌, 王焕玉. 苹果潜隐病毒(Latent virus)研究Ⅱ苹果品种和矮生砧木潜隐病毒鉴定[J]. 植物病理学报,1989,19(4):193-197.

[3] 王国平,洪霓,张尊平,等.我国北方梨产区主要品种病毒种类的鉴定研究[J].中国果树,1994(2):1-4.

[4] HULL R.马修斯植物病毒学(Matthews′Plant Virology)[M].范在丰, 李怀方,译. 北京:科学出版社,2007.

[5] 侯义龙.果树主要病毒RT-PCR检测体系的建立、优化及病毒特异DNA片段克隆测序研究[D].沈阳:沈阳农业大学,2000.

[6] 王国平,王焕玉,张尊平,等.几种木本指示植物对苹果潜隐病毒敏感性的研究[J].北方果树,1992(2):8-10.

2.2不同ASPV分离物二重芽接法木本指示植物后的症状分析

木本指示植物观察结果显示,杂种榅桲在初期表现不同程度的叶片反卷症状,有的分离物还有叶片黄斑、舟形叶症状,如分离物pv13、jf5;至6月上旬植株矮化,8月初主干皮层表现坏死斑,后期剥开树皮,有的可见木质部的茎痘斑;光辉经ASPV侵染后主要表现叶片反卷、植株矮化,部分植株还会出现叶片皱缩、木质部茎痘斑的现象;5月下旬至6月上旬Spy227出现叶片反卷的症状,6月中旬以后主干皮层表面产生不规则的红褐斑,有些植株顶端枯死,生长衰退或矮化,木质部表面有凹陷斑(图2)。

从寄主范围来看,嫁接木本指示植物梨品种考密斯后,只有病毒分离物jf4和pv10在梨品种考密斯上显现出沿叶脉退绿症状,接种的其他不同分离物并未呈现明显症状。ASPV分离物pv9、pv13和jf1只侵染Spy227、杂种榅桲2种指示植物,不侵染光辉。其他的9个分离物的寄主范围相同,为杂种榅桲、Spy227和光辉。

不同分离物在不同指示植物上的症状较复杂,并未呈现明显规律性,因而单纯以生物学症状特点难以进行系统的ASPV株系分化分析。3种木本指示植物中,除个别分离物以外,光辉显现较为明显的病症时间普遍较晚,一般在6月下旬,和其他2种指示植物相比,大约晚1个月左右,且部分分离物不侵染光辉,较其他2种指示植物灵敏度弱。杂种榅桲较Spy227的症状反应种类更多,如叶片黄斑、退绿斑、舟形叶等,这种灵敏性更有利于区别同一病毒不同的株系。因此,杂种榅桲最适合做ASPV的指示植物,其次为Spy227,最后是光辉,这与王国平等[3,6]的报道基本一致。

3小结与讨论

当前研究中较多应用分子生物学方法对病毒进行鉴定及株系分化研究,如利用PCR技术扩增某特定基因并通过测序获得核苷酸序列信息之后可进行病毒系统进化分析。从遗传学理论上来看,基于病毒不同分离物基因组核苷酸序列信息能够反应不同分离物间的亲缘关系,但某一特定基因上一个碱基的改变就可能使病毒的表型发生变化;反之,几个碱基的变化也可能不引起任何表型上的改变[4]。因此,单纯以核苷酸序列信息来划分株系也存在一定不足,而病毒的寄主范围及引起的病症等生物学特征可弥补此不足,因而病毒的生物学鉴定当前仍具有重要理论及应用价值。

ASPV在寄主植物上多呈潜伏侵染,不引起明显症状[1],在受侵染的植株中病毒的浓度通常很低,因此进行生物学鉴定需要多种寄主植物同时检测。鉴定ASPV一般采用木本指示植物杂种榅桲、光辉、Spy227、梨品种考密斯和A20,同时结合草本指示植物西方烟37B进行[3,6],除A20外,本研究选用了上述指示植物对ASPV进行了鉴定。试验结果表明,苹果属指示植物杂种榅桲、光辉和Spy227均能灵敏地检测出ASPV,表现典型症状,而梨属指示植物梨品种考密斯,只有ASPV分离物jf4和pv10在其上显现出沿叶脉退绿,接种的其他不同ASPV分离物未呈现明显症状,提供的信息较少,因而尚需开发更有效的梨属指示植物。

王国平等[3]报道ASPV在梨品种考密斯上的早期表现为沿叶脉退绿,后期引起系统脉明症状。有研究表明脉明是一种光学幻觉(Optical illusion),烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus, TMV)侵染烟草后,温度若在25 ℃以上则产生脉明,在40 ℃以下随温度升高脉明程度增强[4]。本研究并未观察到脉明症状,分析其原因可能在于脉明症状表现时间较短,在观察时很可能错过了脉明症状的表现时间,而未能观察到脉明症状。

参考文献:

[1] JELKMANN W. Nucleotide sequences of apple stem pitting virus and of the coat protein gene of a similar virus from pear associated with vein yellows disease and their relationship with potex and carlaviruses[J]. Journal of General Virology, 1994, 75:1535-1542.

[2] 刘福昌, 王焕玉. 苹果潜隐病毒(Latent virus)研究Ⅱ苹果品种和矮生砧木潜隐病毒鉴定[J]. 植物病理学报,1989,19(4):193-197.

[3] 王国平,洪霓,张尊平,等.我国北方梨产区主要品种病毒种类的鉴定研究[J].中国果树,1994(2):1-4.

[4] HULL R.马修斯植物病毒学(Matthews′Plant Virology)[M].范在丰, 李怀方,译. 北京:科学出版社,2007.

[5] 侯义龙.果树主要病毒RT-PCR检测体系的建立、优化及病毒特异DNA片段克隆测序研究[D].沈阳:沈阳农业大学,2000.

[6] 王国平,王焕玉,张尊平,等.几种木本指示植物对苹果潜隐病毒敏感性的研究[J].北方果树,1992(2):8-10.

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