唐超+陳遠超+朱春暉+劉勇+張德詠

摘要：小西葫蘆黃花葉病毒（zucchini yellow mosaic virus，ZYMV）屬于馬鈴薯Y病毒科（Potyviridae）馬鈴薯Y病毒屬（Potyvirus），同時也是一種侵染葫蘆科植物的主要病毒，近年來該病毒的危害愈加嚴(yán)重，如何防控ZYMV已經(jīng)成為種植戶和社會高度關(guān)注的問題。本研究就ZYMV的分類地位、傳播途徑、檢測方法、防治方法等進行綜述，并進行展望。

關(guān)鍵詞：小西葫蘆黃花葉病毒；分類；傳播途徑；檢測方法；防治方法

中圖分類號： S432.4+1 文獻標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2016）09-0018-03

小西葫蘆黃花葉病毒（zucchini yellow mosaic virus，ZYMV）最早是由Lisa等[1]在意大利和法國的小西葫蘆上發(fā)現(xiàn)的一種嚴(yán)重危害生產(chǎn)的病毒。ZYMV屬于馬鈴薯Y病毒科（Potyviridae）馬鈴薯Y病毒屬（Potyvirus），同時也是一種侵染葫蘆科植物的主要病毒。整個病毒粒子大小約為750 nm×11 nm，無包膜，由4.5%～7%的核苷酸和93%～95%的蛋白質(zhì)組成，基因組大小為9.6 kb，是單個ORF，編碼10個功能蛋白[2]。ZYMV能夠侵染葫蘆科、莧科、藜科、豆科在內(nèi)的11個屬的植物。在自然環(huán)境下，葫蘆科植物感染病毒后會產(chǎn)生嚴(yán)重的系統(tǒng)性葉緣壞死、花葉、斑駁、褪綠黃化等癥狀；造成瓜類作物產(chǎn)量降低，果實出現(xiàn)不同程度的畸形，果實口感僵硬，味道苦澀，商品價值降低[3]。苗期感染將會對葫蘆科作物造成95%～100%的損失，同時感病植株所收獲種子的發(fā)芽率大大降低[4]。

隨著葫蘆科作物種植面積擴大，如何防控ZYMV已經(jīng)成為種植戶和社會高度關(guān)注的問題。因此，本研究就ZYMV的分類地位、傳播途徑、檢測方法、防治方法等進行綜述，并就相關(guān)方面進行展望，以期為葫蘆科作物生產(chǎn)中防控ZYMV提供相關(guān)的基礎(chǔ)知識。

1 ZYMV的分類與分布

ZYMV的分類：目前ZYMV主要有3種分類方法：癥狀學(xué)分類、血清學(xué)分類以及分子生物學(xué)分類。癥狀學(xué)分類方法主要通過寄主癥狀來分類，但存在無法區(qū)分多種病毒復(fù)合侵染的現(xiàn)象。血清學(xué)分類主要是利用病毒外殼蛋白與特異性抗體發(fā)生特殊免疫反應(yīng)來進行分類，目前可以將ZYMV分為15種血清學(xué)型，Ⅰ型最為常見，而我國的ZYMV血清學(xué)型主要為Ⅵ型[5]。由于病毒與寄主存在協(xié)同進化，病毒基因組可能發(fā)生變異，導(dǎo)致血清學(xué)分類不準(zhǔn)確，為此分子生物學(xué)分類得到廣泛應(yīng)用，通常以CP基因核苷酸序列多樣性為基礎(chǔ)進行分類。Lin等將11個來源于不同地區(qū)的ZYMV分為4個不同的Groups[6]，而Gu等將世界ZYMV分為5個或6個Groups[7]，其中有個別中國分離物屬于獨特的Groups；Chen等利用CP基因相對保守的氨基酸核心區(qū)域和C端序列把25個ZYMV分離物劃分為5個Groups[8]；Coutts等利用ZYMV分離物CP基因全基因序列比對分析將來自5大洲的143個ZYMV分離物劃分為A、B、C 3個Groups[9]，其中Groups A中又細化分為4個subgroups，分別為A-Ⅰ、A-Ⅱ、A-Ⅲ、A-Ⅳ，Groups B分為2個subgroups，分別為B-Ⅰ、B-Ⅱ，隨后Vuurovic等[10]和秦碧霞等[4]以不同的分型標(biāo)準(zhǔn)得出相似的結(jié)果。

ZYMV的分布：該病毒自首次在法國以及意大利發(fā)現(xiàn)并報道以來，相繼在地中海、東歐、南美洲、澳洲以及亞洲的中部和南部也發(fā)現(xiàn)了ZYMV的分布，經(jīng)過短短幾十年的時間已經(jīng)遍布全球50多個國家與地區(qū)[11]，主要處在熱帶、亞熱帶以及溫帶地區(qū)。我國1991年由鄭光宇等首次在新疆西瓜上發(fā)現(xiàn)了ZYMV，此后相繼在華北、華南、西南和華東地區(qū)也發(fā)現(xiàn)ZYMV的分布。

2 ZYMV傳播途徑

在自然條件下，ZYMV可以通過3種方式進行傳播：介體傳播、種子傳播和機械接觸傳播。

介體傳播主要通過蚜蟲以非持久性方式傳毒。目前已報道桃蚜（Myzus persicae）、棉蚜（Aphis gossypii）等多種蚜蟲可以傳播ZYMV病毒，傳毒效率在10%～100%，不同蚜蟲的傳毒效率不一致，而且蚜蟲的傳毒率與蚜蟲取食的時間成正相關(guān)[12-13]，同時需要指出的是蚜蟲在獲毒后30 h，帶毒率仍能保持在1%～1.9%。研究表明，在蚜蟲、植株與病毒之間的互作關(guān)系中發(fā)現(xiàn)感染ZYMV的植株相對于蚜蟲來說更有吸引力，尤其是黃色的葉片，同時帶毒蚜蟲群體壽命將更長，更加活躍，有翅蚜的數(shù)量相對來說也會增加，這些改變導(dǎo)致ZYMV能夠傳播到更遠的地方。

早年由于檢測技術(shù)的限制，ZYMV的種子傳毒方式一直存在爭議，近年來越來越多的研究結(jié)果證明ZYMV能夠通過種子進行傳播，但是種子帶毒率普遍不高，一般為0～18.9%[14]。有研究者發(fā)現(xiàn)帶毒種子的第一代與第二代傳毒效率存在一定的差異，通過相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，帶毒的種子的低發(fā)芽率導(dǎo)致了這種差異的存在[15]。

機械傳播是ZYMV一種重要的傳播途徑。由于ZYMV病毒粒子存在于表皮細胞中濃度高、穩(wěn)定性強，所以它能夠通過植株間葉片的接觸、農(nóng)機具及修剪工具污染、人和動物的活動等方式在不同的植株之間進行傳播，Simmons等的研究結(jié)果證明人類活動對于ZYMV的傳播起到關(guān)鍵作用[16]。

ZYMV短時間內(nèi)擴散至全球與其多樣的傳播方式有關(guān)。隨著全球化貿(mào)易的加強，地區(qū)間瓜類水果蔬菜的貿(mào)易越來越頻繁，帶毒的種子與瓜果將會隨著貿(mào)易帶入其他地區(qū)，因此如何加強監(jiān)測是防控ZYMV的重要手段。

3 ZYMV檢測方法

隨著檢測技術(shù)的發(fā)展，ZYMV的檢測方法主要有生物學(xué)檢測、電子顯微檢測、血清學(xué)檢測和分子生物學(xué)檢測4種方法。生物學(xué)檢測方法是一種傳統(tǒng)的檢測手段，同時也是研究純化病毒與其危害必不可少的手段，成本低且操作簡單，但是檢測周期長，同時還會出現(xiàn)多種病毒復(fù)合侵染干擾的現(xiàn)象。ZYMV在細胞中可以形成獨特的內(nèi)含體，這使得使用電子顯微鏡來檢測ZYMV成為可能，但是由于高昂的設(shè)備費用以及對檢測人員的專業(yè)需求卻限制了這種檢測手段的廣泛應(yīng)用。血清學(xué)方法因成本低廉、檢測周期較短、靈敏度高等特點被普遍用于ZYMV的檢測，在此基礎(chǔ)上已經(jīng)衍生出來的免疫膠體金試紙條檢測技術(shù)，使得這種技術(shù)更加貼近大眾化。目前國內(nèi)已有ZYMV試劑盒開發(fā)成功[17]，尚無ZYMV試紙條的研發(fā)與銷售。以PCR技術(shù)為基礎(chǔ)的分子生物學(xué)檢測方法因其重復(fù)性好、檢測時間短、靈敏度和精確度高等特點被廣泛應(yīng)用于ZYMV的檢測，一般根據(jù)ZYMV相對保守的CP序列設(shè)計引物進行RT-PCR，隨后又開發(fā)出了能夠同時檢測多個病毒的多重RT-PCR[18]。此后基于ZYMV保守基因核苷酸片段的差異性而相繼開發(fā)出來的基因芯片技術(shù)[19]、分子雜交技術(shù)[20]以及一維電泳肽指紋技術(shù)等[21]提高了對ZYMV種群內(nèi)部的辨識度和靈敏度。

ZYMV的快速暴發(fā)以及巨大危害性引起了國內(nèi)外越來越多的關(guān)注，同時ZYMV的檢測技術(shù)也受到了國內(nèi)外的重視，經(jīng)過多年的研究發(fā)展，隨著對ZYMV檢測靈敏度和精確性要求的提高，ZYMV的檢測技術(shù)從傳統(tǒng)的生物學(xué)檢測發(fā)展到現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用的分子生物學(xué)技術(shù)。但是，目前現(xiàn)有的各種檢測手段存在一定的限制，不適用于大規(guī)模檢測和大眾化推廣應(yīng)用，因此開發(fā)大規(guī)模檢測和大眾化快速檢測手段勢在必行。

4 ZYMV防治方法

4.1 控制或避開傳毒介體

隨著全球氣候變暖，自然傳播介體的流行導(dǎo)致ZYMV危害越來越嚴(yán)重，因此控制或避開蚜蟲對于ZYMV的防治來說至關(guān)重要。控制蚜蟲的方法主要有：使用藥劑、套種、物理覆蓋、天敵昆蟲以及RNAi技術(shù)。施用農(nóng)藥直接控制蚜蟲數(shù)量是最直接與簡便的方式，目前常用的藥劑有煙酰亞胺類、合成除蟲菊酯類，但是長期使用將無法避免蚜蟲抗性增強，從而對農(nóng)作物造成更大的危害，因此具有殺蟲活性的植物源農(nóng)藥[22]、蚜蟲信息素[23]以及微生物農(nóng)藥等新型農(nóng)藥的開發(fā)受到國內(nèi)外越來越多的重視。

葫蘆科作物與小麥、玉米或者蕓薹屬作物套種能夠在一定程度上減輕ZYMV的危害；銀灰色鋁箔或地膜對蚜蟲均有趨避作用。利用介體天敵防治蚜蟲符合當(dāng)前可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展要求，通過繁殖蚜繭蜂（Asaphes vulgaris Walker）、蚜小蜂（Aphytis sp.）來防治三葉草彩斑蚜（Therioaphis trifolii）、麥二叉蚜（Schizaphis graminums）等均取得成功[24]。

上述防治蚜蟲介導(dǎo)的病毒病方法存在著污染環(huán)境、高成本以及蚜蟲易產(chǎn)生抗性等缺陷，而近年來發(fā)現(xiàn)的基因沉默現(xiàn)象為解決蚜蟲傳毒提供了新思路。利用 RNA干擾技術(shù)（RNA interfernce，RNAi）阻斷病毒與其傳毒介體的特異性互作從而減少蚜蟲的帶毒率，阻止病毒在植株間的水平傳播[25]。Whyard等設(shè)計特異性的雙鏈RNA通過注射和飼喂等方法在蚜蟲中實現(xiàn)了靶基因的高效沉默[26]，Xu等的研究也發(fā)現(xiàn)蚜蟲中存在與dsRNA跨膜轉(zhuǎn)運攝入方式相關(guān)蛋白SID-1，為外源dsRNA誘導(dǎo)昆蟲RNAi引起其靶基因沉默來控制蚜蟲傳毒提供了可能[27]。

4.2 選育抗病品種

抗病抗蟲育種是防治ZYMV最經(jīng)濟有效的途徑，也是最有應(yīng)用前景的防治方法。主要包括抗性種質(zhì)資源的篩選、利用和創(chuàng)制。Pitrat和Lecoq發(fā)現(xiàn)來自印度的甜瓜品系PI414723對棉蚜具有抗性；來自津巴布韋收的4個西瓜（Citrullus lanatus）地方品種對于ZYMV-FL、藥西瓜（Citrullus colocynthis）品系PI494528、PI494532對ZYMV均具有抗性，現(xiàn)已在多個國家和地區(qū)進行推廣。在抗性資源創(chuàng)制方面：Gal-Lerani 等培育了2個雜交西葫蘆品種Sofia、Linia，擁有3種病毒病ZYMV、CMV、WMV-2的抗性；另外，物理化學(xué)誘變育種、轉(zhuǎn)基因、分子標(biāo)記等新技術(shù)的引入為抗病種植資源的創(chuàng)制提供了便利。

4.3 弱毒株系保護（交叉保護）

McKinney發(fā)現(xiàn)侵染植物后引起輕微癥狀的一種病毒株系（也叫弱毒株系）可保護植株免受挑戰(zhàn)病毒株系的侵染，因此可以有目的地讓植株感染一種弱毒株系，來保護其免受嚴(yán)重的病毒入侵。1934年美國學(xué)者Kunkel提出了利用弱毒株系防治植物病毒病的設(shè)想，1955年P(guān)osnett和Todd利用交叉保護防治可可腫枝病獲得成功，我國在利用交叉保護防治CMV方面獲得一定的成功。對于ZYMV，土耳其、美國和以色列已經(jīng)實現(xiàn)了ZYMV弱毒株系的商品化，在夏威夷90%農(nóng)民利用商品化的ZYMV-WK來防治小西葫蘆黃花葉病毒取得良好的效果；對于弱毒株系的獲得研究者們也做了相關(guān)的研究，Desbiez等發(fā)現(xiàn)通過對ZYMV HC-Pro的點突變可以獲得弱毒株系[28]。

4.4 化學(xué)防治

化學(xué)防治以見效快、效率高受到廣大農(nóng)戶的歡迎，目前許多從植物以及其他有機體分離得到的物質(zhì)以及一些復(fù)合有機化合物已經(jīng)被證明具有抵抗植物病毒的活性，如葡聚糖、橘霉素、DHT和水楊酸等能夠在一定程度上減輕ZYMV的病癥[29]，但遺憾的是對于化學(xué)防治ZYMV的機制并不是很清楚，使得尚未廣泛使用，因此加強化學(xué)物質(zhì)抗病毒病的機制研究，有助于化學(xué)防治方法的廣泛應(yīng)用。

5 展望

隨著ZYMV對葫蘆科作物危害的加重，研究認為關(guān)于ZYMV的研究可以從以下幾個重要的方向來展開：一是開發(fā)高效、快速的檢測方法如實時熒光定量PCR技術(shù)等，加強對ZYMV的監(jiān)控力度；二是研究ZYMV的傳播方式、新的傳播途徑，ZYMV的種傳問題以及蚜蟲介體傳毒的分子機制，為開發(fā)新型防治方法奠定基礎(chǔ)；三是研究ZYMV與寄主以及傳毒介體之間的互作，進一步闡述ZYMV的致病機制和植物抗病的分子機制；四是加強化學(xué)防治機制的研究；五是加強抗ZYMV遺傳研究，重視抗病資源收集與抗病基因的挖掘，結(jié)合物理化學(xué)誘變育種、轉(zhuǎn)基因、分子標(biāo)記等新技術(shù)來加快抗病資源的改良與抗病品種的選育。

參考文獻：

[1]Lisa V，Occardo G，Dellavalle G，et al. Characterization of a potyvirus that causes zucchini yellow mosaic[J]. Phytopathology，1981，71（7）：667-672.

[2]Gal-On A.Zucchini yellow mosaic virus：insect transmission and pathogeni-city-the tails of two proteins[J]. Molecular PlantPathology，2007，8（2）：139-150.