劉勇,楊華兵,李梅云,李永平
云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院/中國煙草育種研究南方中心,玉溪 653100
煙草脈帶花葉病毒(Tobacco vein banding mosaic virus,TVBMV)為馬鈴薯Y病毒科(Potyviridae)馬鈴薯Y病毒屬(Potyvirus)。病毒粒體為彎曲線狀,以蚜蟲非持久性傳播為主。1964年Chin首次報道了TVBMV在臺灣的發(fā)生情況[1],受TVBMV侵染的煙草葉片表現(xiàn)花葉、脈帶(沿葉脈的帶狀綠島)及壞死斑癥狀[1]。稱為脈帶花葉病。1989年-1991年我國主產(chǎn)煙?。▍^(qū))煙草侵染性病害普查中,在福建、廣東和山東發(fā)現(xiàn)TVBMV,為偶發(fā)病害[2]。福建省在1987年-1991年的煙草病害調(diào)查中,TVBMV平均檢出率為1.38%[3]。1998年張仲凱等報道了TVBMV在云南的發(fā)生[4]。因為TVBMV在田間引起和馬鈴薯Y病毒(Potato virus Y, PVY)相似的癥狀,云南省煙草生產(chǎn)上常將TVBMV與PVY引起的病害統(tǒng)稱為“煙草脈斑病”[5]。因此,TVBMV在我國煙草上的危害在很大程度上被低估[6,7]。
1992年Reddick等首次報道了TVBMV在北美煙草上的發(fā)生,在田納西州采集的70個白肋煙病毒病樣品中,發(fā)現(xiàn)16%的樣品感染TVBMV[8]。1994年Reddick的研究小組和Chang同時分別報道了北美Tennessee分離物[9]和臺灣分離物[7]基因組3’-端核苷酸的序列,從分子水平明確TVBMV為馬鈴薯Y病毒屬的一個確定種。2004年-2006年,Tian等[6]在我國的山東、河南、安徽、云南等地檢測到12個TVBMV分離物,檢出率約占總病毒病樣品數(shù)的30%。劉勇等在云南省煙草主產(chǎn)區(qū),檢測得到20個TVBMV分離物,并通過測定CP和HC-Pro基因序列,了解云南省煙草上TVBMV的遺傳多樣性。
多年來,病毒病造成的損失居全國煙草侵染性病害的首位。煙草病毒病的種類有20多種,近5年來,云南省煙草主栽品種有云煙85、云煙87、云煙97、K326、紅花大金元、TN86、巴斯瑪1號等。由于TVBMV寄主范圍較廣、蚜蟲傳播效率高、缺少有效的防治藥劑,生產(chǎn)上防治困難[1,2]。選育與種植抗病品種是防治病害的經(jīng)濟有效措施。由于TVBMV在煙草上的危害被低估,且未列入我國煙草品種抗性鑒定的病害名單之中,迄今為止未見我國煙草品種對TVBMV抗性評價報道。本文采用人工接種方法研究了我國20個煙草品種的TVBMV癥狀與抗性。
供試煙草品種共20份(表1),由云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院(中國煙草育種研究南方中心)提供。包括云南省主栽的烤煙品種、新引進的烤煙品種、香料煙和白肋煙品種。在云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院研和實驗基地的防蟲大棚內(nèi)進行人工接種抗性鑒定。
表1 供試煙草品種來源和已知病毒病抗病基因型
TVBMV病毒分離物YN-3,為云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院分離保存。在接種前30 d左右在心葉煙(Nicotiana glutinosa)或枯斑三生煙(N.tobacumvar Samsun NN)上繁殖備用。待接種時用免疫檢測試紙條檢測驗證未被其他病毒污染。
塑料防蟲大棚內(nèi)進行,時間為2011年7~9月份。按常規(guī)方法漂浮育苗??緹熎贩N煙苗5~6片葉時,用直徑20 cm一次性塑料花盆移栽。每份材料19株,重復(fù)3次。成活后,采用高壓噴槍摩擦接種。方法為:采集TVBMV新鮮病葉,在無菌研缽中,用接種緩沖液(0.01 mol/L pH 7.0 磷酸鹽緩沖液+0.4% 亞硫酸鈉)研磨,雙層紗布過濾后,調(diào)整接種液的濃度為1∶100(重量體積比)。接種前在病毒汁液中加入1%200目化學(xué)純二氧化硅,高壓噴槍噴射壓力設(shè)定為1kg/cm2。噴口距接種物約20 cm,每株噴射接種時間約為0.5 s。接種后立即用噴壺噴少量井水,提高接種效率。
煙苗接種后,每7 d左右調(diào)查發(fā)病情況,連續(xù)調(diào)查3~4次,或調(diào)查至最感病品種病情指數(shù)達到80左右。病害嚴重度分級參照國家標準《煙草病蟲害分級及調(diào)查方法》(GB/T 23222-2008)[15],根據(jù)TVBMV癥狀稍加修改。0級:全株無??;1級:心葉脈明或輕微花葉;3級:上部≤1/3葉片花葉、脈帶或壞死線紋;5級:1/3~1/2葉片花葉、脈帶或壞死線紋;7級:1/2~2/3葉片花葉,或脈帶、壞死線紋;9級:2/3以上葉片花葉,脈帶或壞死線紋。逐株調(diào)查發(fā)病情況。
根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù),分別計算發(fā)病率、病情指數(shù)。參照國家標準《煙草品種抗病性鑒定》(GB/T 23224-2008)[16],以感病品種發(fā)病最先達到感?。ú∏橹笖?shù)不低于60)的調(diào)查數(shù)據(jù)為依據(jù),進行品種抗病性評價。品種抗病性評價標準如下:高抗(HR):病情指數(shù)為0;抗?。≧):病情指數(shù)為0.1~20;中抗(MR):病情指數(shù)為20.1~40;中感(MS): 病情指數(shù)為40.1~60;感病(S): 病情指數(shù)為60.1~80;高感(HS): 病情指數(shù)為80.1~100。
試驗期間塑料大棚白天平均氣溫26℃,夜晚平均氣溫19℃。高壓噴槍摩擦接種TVBMV YN-3分離物新鮮病葉汁液100倍稀釋液, MSK326接種后7d表現(xiàn)癥狀,接種后14d發(fā)病率高達87%。TVBMV的癥狀因品種的病毒病抗病基因型而異。VaVa/nn基因型(感PVY感TMV)品種的心葉及鄰近2片幼葉表現(xiàn)脈明或脈帶花葉癥狀(沿葉脈的帶狀綠島);其他幼葉表現(xiàn)典型的脈帶花葉癥狀。vava/nn基因型(抗PVY感TMV)品種NC55,TN86和TN90的心葉及鄰近2片幼葉無癥狀,稍大幼葉表現(xiàn)為葉尖部深綠色斑塊、葉基部褪綠黃化,脈帶癥狀和花葉癥狀不明顯;其他葉片表現(xiàn)深綠色斑塊。推測va基因位點可抑制幼嫩葉片表現(xiàn)TVBMV癥狀。vava/Nn基因型(雙抗PVY和TMV)品種NC102,幼葉還表現(xiàn)點、線狀白色壞死,類似蝕紋癥狀,但壞死線較蝕紋寬。推測該癥狀是TVBMV與N基因、va基因位點互作的結(jié)果。香料煙巴斯瑪1號的癥狀為:心葉及最小2片幼葉無癥狀,其他葉片表現(xiàn)較輕的斑駁,幼葉葉尖部分深綠色斑塊,脈帶花葉的癥狀不明顯??傊?,從苗期接種至開花,供試煙草品種葉片均未見皰斑、葉片畸形、鼠尾、花葉灼班等TMV和CMV的典型癥狀,也未見葉脈褐色壞死等PVY壞死株系的典型癥狀。脈帶花葉和深綠色斑塊是TVBMV區(qū)別于TMV、CMV和PVY壞死株系的典型癥狀特征。TVBMV的癥狀相對TMV和PVY較輕,造成的產(chǎn)量損失相對較小。
除香料煙巴斯瑪1號外,煙草品種對TVBMV的抗性與va位點相關(guān)。vava基因型品種接種后7d和14d的發(fā)病率和病情指數(shù)明顯低于VaVa基因型品種(表2)。接種后21d和28d的發(fā)病率和病情指數(shù)兩種基因型之間的差異縮小。表明攜帶va位點抗PVY的品種,表現(xiàn)低抗TVBMV。VaVa基因型品種的發(fā)病快,接種后14d,6個品種的病情指數(shù)達到60。其中主栽品種MSK326在接種后14d的病情指數(shù)為68.1,在供試品種中處于較高水平。以MSK326作為感病對照,按照國家標準《煙草品種抗病性鑒定》評價,供試品種對TVBMV的抗性為:巴斯瑪1號、TN86-8、NC55和TN90為中抗; NC102、MS云煙87、云煙85、NC297、云煙201、紅花大金元、云煙97、云煙203和云煙317為中感;V2、云煙202、云煙100、G-28、MSK326、K346和RGH51為感病。接種后21d和接種后28d調(diào)查,供試品種的病情指數(shù)都達到70以上,表明供試品種對TVBMV表現(xiàn)為耐病或感病。香料煙巴斯瑪1號由于生長比烤煙迅速,接種時的葉片數(shù)較多,根據(jù)病害分級調(diào)查的病級相對較低,病情指數(shù)相對較低。
表2 煙草品種TVBMV抗性評價
續(xù)表2
本研究在防蟲塑料大棚內(nèi),通過高壓噴槍接種煙苗,觀察了煙草品種的TVBMV的癥狀。TVBMV的癥狀因品種的基因型va位點與N基因而異。常見的VaVa/nn基因型(感PVY感TMV)品種表現(xiàn)為:心葉及鄰近2片幼葉脈明或脈帶花葉;其他幼葉表現(xiàn)典型的脈帶花葉。vava/nn基因型(抗PVY感TMV)品種表現(xiàn)為心葉及鄰近2片幼葉無癥狀,稍大幼葉表現(xiàn)為葉尖部深綠色斑塊、葉基部褪綠黃化,脈帶癥狀和花葉癥狀不明顯;其他葉片表現(xiàn)深綠色斑塊。va基因位點可抑制幼嫩葉片表現(xiàn)TVBMV癥狀。
TVBMV 田間樣品(室內(nèi)檢測TVBMV陽性、TMV/CMV/PVY/TEV陰性的樣品)癥狀(云煙85品種)為:脈帶花葉;葉尖部深綠色、葉基部細小壞死點線。YN-3分離物在大棚中接種未見葉基部細小壞死點線癥狀。田間癥狀與本文接種癥狀的差異可能由溫度等環(huán)境條件引起。TVBMV在煙株現(xiàn)蕾后明顯隱癥,一直到開花期,未見明顯的葉片畸形和壞死,造成的產(chǎn)量損失比TMV和PVY小。本文觀察的癥狀是一個株系(YN-3)在大棚內(nèi)人工接種的結(jié)果。
根據(jù)接種后每隔7d調(diào)查一次,連續(xù)4次調(diào)查的平均病情指數(shù),vava基因型品種低抗TVBMV,VaVa基因型品種都不抗TVBMV。TVBMV和PVY同屬,推測va位點低抗TVBMV的機理類似于va位點抗PVY。品種間的抗性在接種后14d內(nèi)差異明顯,而接種后21d品種間的抗性差異縮小。表明va位點只能減緩TVBMV的癥狀發(fā)展。
國內(nèi)未見煙草品種對TVBMV抗性評價的文獻報道。本文嘗試采用國家標準[16]評價煙草品種的抗性。以接種后發(fā)病快的主栽品種K326為感病對照,以K326首次達到感?。ú∏橹笖?shù)達到60.1)時調(diào)查的病情指數(shù)對19個煙草品種進行了抗性評價。結(jié)果表明,vava基因型的品種TN86等中抗TVBMV,VaVa基因型品種云煙85等中感或感病。但隨后間隔7d和14d調(diào)查供試品種的病情指數(shù)都達到70以上,表明供試品種對TVBMV表現(xiàn)為耐病或感病,缺乏持久的抗性。國家標準0~9級病級劃分[15]和6檔抗性[16]劃分,有利于品種抗性的精細評價,但同時存在抗性評價結(jié)果年度間容易波動的問題。有必要研究綜合病情發(fā)展的指標來評價煙草品種抗性。
[1]Chin W T. A survey of Tobacco mosaic viruses in central Taiwan [J]. J Agric Ass China,1966, 55: 85-88.
[2]陳瑞泰,朱賢朝,王智發(fā),等.全國16個主產(chǎn)煙省(區(qū))煙草侵染性病害調(diào)研報告[J].中國煙草科學(xué),1997(4):1-7.
[3]謝聯(lián)輝,林奇英,謝莉妍.福建煙草病毒種群及其發(fā)生頻率的研究[J].中國煙草學(xué)報,1994,2(1):25-31.
[4]張仲凱,方琦,吳自強,等.云南主要茄科作物病毒種類及其分布[J].云南大學(xué)學(xué)報,1998,20(2):128-131.
[5]張仲凱,李毅.云南植物病毒.北京:科學(xué)出版社,2001.
[6]Tian Y P, Liu J L, Yu X Q, et al. Molecular diversity of tobacco vein banding mosaic virus [J]. Archives of Virology, 152: 1911-1915.
[7]Chang B Y, Huang C R, Yeh S D, et al. Nucleotide sequence of the coat protein coding region of the potyvirus tobacco vein-banding mosaic virus[J].Archives of Virology,1994,138:17-25.
[8]Reddick B B, Collins-Shepard M H, Christie R G, et al. A new virus disease in North America caused by tobacco veinbanding mosaic virus [J].Plant Disease, 1992, 76: 856-859.
[9]Habera L F, Berger P H, Reddick B B. Molecular evidence from 3’-terminus sequence analysis that tobacco veinbanding mosaic virus is a distinct member of the potyvirus group [J].Archives of Virology.1994,138(1-2): 27-38.
[10]陳炯,陳劍平. Potyvirus屬成員基因組全序列的簡并引物PCR和RACE擴增方法[J].病毒學(xué)報,2002,18(4):371-374.
[11]于曉慶.馬鈴薯X病毒和煙草脈帶花葉病毒的分子變異與協(xié)生作用[D].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文,2008.6.
[12]王紅艷.蕪菁花葉病毒與煙草脈帶花葉病毒全基因組序列測定及分析[D].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文,2008.6.
[13]Yu X Q, Lan Y F, Wang H Y, et al. The complete genomic sequence of Tobacco vein banding mosaic virus and its similarities with other potyviruses [J].Virus Genes,2007,35:801-806.
[14]Wang H Y, Zhu T S, Cui T T, et al. Complete genome sequence of a tobacco isolate of the tobacco vein banding mosaic virus strain prevailing in China[J]. Archives of Virology, 2010, 155(2): 293-295.
[15]中國煙草總公司青州煙草研究所. GB/T 23222-2008,煙草病蟲害分級及調(diào)查方法.北京:中國標準出版社,2009:1-6.
[16]中國煙草總公司青州煙草研究所. GB/T 23224-2008, 煙草品種抗病性鑒定. 北京:中國標準出版社,2009:1-5.