甘薯病毒病发生关键因素研究

【目的】 明确甘薯种薯携带的病毒种类与苗期病毒病发生率和严重度之间的关系,以及甘薯田烟粉虱发生量和带毒率与种薯带毒率之间的关系,建立甘薯苗期病毒病预测预报方法和种薯质量早期预警技术,为甘薯无病毒种薯生产和病毒病防控提供理论依据。【方法】 利用PCR和RT-PCR方法对随机采集的不同来源的甘薯种薯进行病毒检测,检测的病毒种类包括马铃薯Y病毒属（Potyvirus）的甘薯羽状斑驳病毒（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）、甘薯潜隐病毒（sweet potato latent virus,SPLV）和甘薯病毒2（sweet potato virus 2,SPV2）,毛形病毒属（Crinivirus）的甘薯褪绿矮化病毒（sweet potato chlorotic stunt virus,SPCSV）和黄瓜花叶病毒属（Cucumovirus）的黄瓜花叶病毒（cucumber mosaic virus,CMV）以及甘薯双生病毒（sweepoviruses）等我国甘薯上常见的8类主要病毒。然后对检测的种薯进行育苗,出苗后调查薯苗的发病情况,分析种薯携带的病毒种类与苗期病害严重度之间的关系。2018年和2019年分别在河南、宁夏和陕西等地设置试验点,种植背景相同的甘薯品种商薯19原原种苗和脱毒试管苗,在甘薯生长期,采用黄板诱虫法调查各试验点烟粉虱发生量并采集烟粉虱活体,检测烟粉虱SPCSV带毒率。种薯收获后,随机取样对种薯SPCSV带毒率进行检测,分析甘薯田烟粉虱发生量和带毒率对种薯带毒的影响。【结果】 在检测的665块甘薯种薯中,有463块种薯携带病毒,育苗后有333块种薯的薯苗表现出叶片黄化、明脉、皱缩和植株矮化等病毒病症状。当种薯携带一种或多种马铃薯Y病毒属病毒时,薯苗病毒病症状主要为0—1级（其中,0级占60.6%;1级占31.8%）;当种薯携带甘薯双生病毒或甘薯双生病毒与马铃薯Y病毒属病毒的组合时, 薯苗病毒病症状主要为0—1级（其中,0级占55.3%;1级占32.9%）;当种薯携带SPCSV时,苗期病毒病症状显著加重,特别是当种薯同时携带SPCSV与马铃薯Y病毒属病毒时,薯苗显症率为100.0%,症状主要为3—9级（其中,3级和5级占49.0%、7级和9级占51.0%）。连续2年田间试验结果表明,甘薯田烟粉虱发生量和带毒率与种薯带毒率密切相关,回归方程为Y=9.628X₁+0.008X₂+6.537,R²=0.914,其中,Y为种薯SPCSV的带毒率,X₁为烟粉虱带毒率,X₂为烟粉虱发生量。【结论】 种薯携带SPCSV是苗期病毒病严重发生的关键因素,当种薯同时携带SPCSV与马铃薯Y病毒属病毒时,薯苗病毒病显症率和严重度显著增加。甘薯田烟粉虱发生量和SPCSV带毒率与种薯带毒率密切相关,烟粉虱是影响种薯携带SPCSV的关键因素。     

甘薯长喙壳菌对咯菌腈的敏感基线及咯菌腈对甘薯黑斑病的防治效果

为探索甘薯长喙壳菌Ceratocystis fimbriata 对咯菌腈的敏感性,明确咯菌腈在苗期和储藏期对甘薯黑斑病的防治效果,分别从中国河南、四川、河北、山东采集并分离得到64株甘薯长喙壳菌;采用凹玻片法观察了咯菌腈对病原菌分生孢子萌发和芽管伸长的影响;采用孢子萌发法和菌丝生长速率法测定了64个菌株对咯菌腈的敏感性,并对50% 咯菌腈可湿性粉剂 (WP) 防治苗期和储藏期甘薯黑斑病的效果进行了评价。结果表明:随咯菌腈处理浓度增加,甘薯长喙壳菌分生孢子的萌发率逐渐下降,芽管扭曲程度逐渐加大。咯菌腈还可造成菌株芽管过早出现分支。咯菌腈对供试菌株分生孢子萌发的EC₅₀值在0.20~0.99 μg/mL,平均值为0.52 μg/mL;对菌丝生长的EC₅₀值在0.17~0.31 μg/mL,平均值为0.24 μg/mL,不同敏感性菌株所占频率呈正态分布,可作为甘薯长喙壳菌对咯菌腈的敏感基线。50% 咯菌腈WP 在有效成分500 mg/L 下浸苗处理,对薯苗黑斑病的防治效果可达90.24%,显著高于500 g/L甲基硫菌灵悬浮剂 (SC) 同浓度下的处理。采用浸薯块法防治储藏期黑斑病,50% 咯菌腈WP 500 mg/L连续两年的防治效果分别达到84.41%和82.30%,也显著高于同浓度的甲基硫菌灵。药剂处理后60和90 d,甘薯块中咯菌腈的残留量低于其最大残留限量 (MRL) 标准。本研究表明,咯菌腈具有防治甘薯生长期和储藏期黑斑病的潜力。     

甘薯卷叶病毒江苏分离物基因组全长序列测定及其外壳蛋白基因在大肠杆菌中的表达

为了制备甘薯卷叶病毒(SPLCV)的特异性抗体,克隆了甘薯卷叶病毒江苏分离物SPLCV(JS∶XZ∶3-2)的全长基因,并对其基因结构及分子变异情况进行分析,同时对外壳蛋白(CP)基因进行了克隆和表达。利用PCR方法扩增并克隆了SPLCV(JS∶XZ∶3-2)的全基因组,测序分析表明,SPLCV(JS∶XZ∶3-2)基因组全长为2 834bp,含有6个开放阅读框架,与已发表的SPLCV其他分离物相比,全基因组核苷酸序列相似性为82.7%～94.4%。其中,CP基因由765个核苷酸组成,共编码254个氨基酸残基。SPLCV CP基因核苷酸序列与其他分离物的相似性在89.2%～90.6%,其中与SPLCV美国分离物(HQ333135)的相似性最高,为90.6%;与日本分离物(AB433788)的相似性最低,为89.2%;与中国大陆分离物(FJ515896)CP基因的核苷酸序列相似性为90.2%。将SPLCV CP基因克隆到原核表达载体pGEX-4T-3上,获得重组质粒,经IPTG诱导表达、SDS-PAGE分析得到了大小约为54.3kD的融合蛋白条带,说明CP基因在大肠杆菌中得到了高效表达。     

中国甘薯病毒种类的血清学和分子检测

 2009～2010年,从我国18个省（市）采集了176份表现病毒病症状的甘薯样品。利用血清学、PCR和核苷酸序列测定的方法,对上述样品中的病毒种类进行了鉴定。血清学检测结果表明,供试样品中甘薯羽状斑驳病毒（SPFMV）的阳性率最高,达56.3%,其次为甘薯G病毒（SPVG）和甘薯类花椰菜花叶病毒(SPCaLV),阳性率分别为34.1%和33.5%。PCR和核苷酸序列测定结果表明,我国甘薯上至少存在SPFMV、SPVG、甘薯潜隐病毒（SPLV）、甘薯褪绿斑病毒（SPCFV）、甘薯褪绿矮化病毒（SPCSV）、黄瓜花叶病毒（CMV）、甘薯脉花叶病毒（SPVMV）和甘薯卷叶病毒（SPLCV）8种病毒。此外,供试样品中没有检测出甘薯轻斑驳病毒（SPMMV）,是否存在甘薯轻斑点病毒(SPMSV)、SPCaLV和C 6病毒尚不能确定。     

甘薯褪绿矮化病毒RNase3蛋白的原核表达及抗血清制备

以本实验室保存的重组质粒为模板,利用PCR方法扩增获得了甘薯褪绿矮化病毒SPCSV的RNase3基因,RNase3基因由690个核苷酸组成,编码229个氨基酸。将RNase3基因克隆到原核表达载体pET-28a(+),转化大肠杆菌BL21(DE3),经IPTG诱导,对诱导产物进行SDS-PAGE分析。结果表明,RNase3在大肠杆菌中能高效表达,融合蛋白分子量约为26.5kD。以表达的融合蛋白为抗原,免疫家兔,制备了SPCSV-RNase3的特异性抗血清。ACP-ELISA检测结果表明,制备的抗血清对RNase3融合蛋白的效价达10万倍。     

甘薯褪绿斑病毒外壳蛋白的分子变异及其特异抗血清制备

 甘薯褪绿斑病毒(Sweet potato chlorotic fleck virus,SPCFV)是侵染甘薯的主要病毒之一。本研究利用RT-PCR方法克隆了SPCFV中国4个分离物的外壳蛋白(CP)基因。序列分析表明,cp基因全长900 bp,编码299个氨基酸残基。4个分离物cp基因的核苷酸序列一致性为78.3%～89.9%,推导的氨基酸序列一致性为91.3%～95.7%,存在较大的分子变异。不同分离物CP氨基酸序列N末端的第3-32位氨基酸为多变区。将四川分离物的cp基因克隆到原核表达载体pET-28a(+)上,SDS-PAGE分析表明,经IPTG诱导,cp基因在大肠杆菌BL21(DE3)中得到了高效表达。以表达的蛋白为抗原免疫家兔,制备了SPCFV CP的特异性抗血清。ACP-ELISA检测结果表明,制备的抗血清效价达1∶128 000,可用于田间甘薯样品的检测。     

烟粉虱中甘薯双生病毒(sweepoviruses)半巢式PCR快速检测技术的建立与应用

甘薯双生病毒(sweepoviruses)是侵染甘薯的一类重要病毒,通过烟粉虱以持久方式传播,我国甘薯上至少存在8种甘薯双生病毒.本研究根据我国已报道的8种甘薯双生病毒基因组保守区设计了一组引物,建立了单头烟粉虱中甘薯双生病毒的半巢式PCR快速检测方法.特异性和灵敏性分析结果表明,半巢式PCR具有较高的特异性和灵敏性,...     

黑麦幼苗对铬的吸收与分布

【目的】为重金属污染区的生物修复提供科学依据。【方法】采用含不同浓度K2CrO4(0(对照),0.4,0.8和1.2 mmol/L)的Hoagland营养液处理黑麦幼苗,测定Cr在黑麦体内的亚细胞分布、Cr的化学形态及其不同部位的积累。【结果】黑麦幼苗地上部和根部Cr含量随Cr处理浓度的增加而显著增大,并且根部的Cr含量均明显大于地上部。0.4,0.8和1.2 mmol/L Cr处理黑麦幼苗地上部Cr含量分别是对照的3.3,27.8和29.5倍,其根部Cr含量分别是对照的8.8,18.7和19.6倍。Cr在亚细胞中的分布表现为F1(细胞壁及残渣)>F3(可溶性部分)>F2(细胞器及膜部分)。不同处理黑麦地上部和根部F1(细胞壁及残渣)中的Cr含量所占比率均在50%以上。1 mol/LNaCl、体积分数2%醋酸和0.6 mol/L盐酸3种提取态Cr的比例较高。【结论】黑麦对Cr的吸收主要积累在根部和细胞壁中,Cr在黑麦体内以多种形态存在,其中在盐酸提取态的草酸盐类Cr含量相对较高。     

甘薯羽状斑驳病毒O株系和RC株系中国分离物全基因组 序列分析及其遗传特征

【目的】对甘薯羽状斑驳病毒（Sweet potato feathery mottle virus,SPFMV）O株系中国分离物（SPFMV-O-Ch1）和RC株系中国分离物（SPFMV-RC-Ch1）的基因组全序列进行克隆,明确SPFMV-O-Ch1和SPFMV-RC-Ch1的基因组结构特征及其遗传变异情况,为研究甘薯羽状斑驳病毒的致病机制打下基础。【方法】根据GenBank中登录的SPFMV基因组全序列设计2对简并引物和3对特异性引物,利用RT-PCR方法,从感染SPFMV的甘薯叶片中扩增SPFMV O株系和RC株系中国分离物的基因组全长序列,将目的片段分别克隆到pMD19-T载体上,经序列测定、分析和拼接,获得SPFMV-O-Ch1和SPFMV-RC-Ch1的全序列,利用DNAMAN和MEGA7对SPFMV基因组全序列及不同编码区序列进行遗传变异和系统进化树分析,利用RDP软件分析SPFMV基因组重组情况。【结果】经序列测定和拼接,结果表明SPFMV-O-Ch1和SPFMV-RC-Ch1基因组分别包含10 922和10 851 nt,均包含一个开放阅读框,分别由10 557和10 482 nt组成,编码一个多聚蛋白,分别由3 518和3 493个氨基酸残基组成。两个分离物均在P1蛋白内编码一个P1N-PISPO蛋白,在P3蛋白内编码一个P3N-PIPO蛋白。基因组全序列核苷酸一致性分析表明,SPFMV-O-Ch1与SPFMV-RC-Ch1的一致性为87.3%,与GenBank登录的其他分离物基因组全序列一致性为86.0%—95.8%,与Ruk73分离物的一致性最高,为95.8%,与11-1分离物的一致性最低,为86.0%。SPFMV-RC-Ch1与GenBank登录的其他分离物基因组全序列一致性为85.9%—98.7%,与IS90分离物的一致性最高,为98.7%,与Aus1-2B分离物的一致性最低,为85.9%。基于多聚蛋白基因核苷酸序列的遗传进化树分析表明,SPFMV-O-Ch1与Ordinary、10-O和17-O等O株系的分离物形成一个分支,SPFMV-RC-Ch1与S、IS90和CW137等RC株系的分离物形成一个分支。重组分析结果表明,O-Ch1分离物中发现3个重组事件,分别发生在7 731—9 710、135—10 012和4 825—6 948 nt,RC-Ch1没有发现重组事件。【结论】我国的SPFMV-O-Ch1和SPFMV-RC-Ch1分离物的基因组结构与其他分离物相同,O-Ch1与O株系分离物一致性较高,RC-Ch1与RC株系分离物一致性较高,O-Ch1分离物检测到3个重组事件,RC-Ch1未发现重组事件。