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我国烟区病毒病种类的血清学鉴定

2012-09-14罗朝鹏金立锋魏春阳林福呈

烟草科技 2012年12期
关键词:烟区感染率侵染

罗朝鹏,杨 军,王 燃,李 峰,金立锋,魏春阳,林福呈

中国烟草总公司郑州烟草研究院,郑州高新技术产业开发区枫杨街2号 450001

烟草病毒病是危害烟草的主要病害之一,给烟叶生产造成巨大损失[1-2]。2010年我国烟草病毒病发生面积57140 hm2,造成产量损失3632.5 t,产值损失3911.05万元,占烟草病虫害总损失率的18.99%[3]。国外报道侵染烟草的病毒有近40种[2,4],我国发现的有20种左右[5-16],其中,烟草普通花叶病毒(Tobacco mosaic virus,TMV)、黄瓜花叶病毒(Cucumber mosaic virus,CMV)和马铃薯Y病毒(Potato virus Y,PVY)3种病毒发生最为普遍,是侵染我国烟草的主要病毒种类[5-6,17-24]。烟草蚀纹病毒(Tobacco etch virus,TEV)在我国主要烟区均有发生,但不同烟区严重程度不同,四川、陕西和山东烟区感染率较高[5,21-23,25-26]。而对于其他病毒的报道较少。近年来,随着全球气候的变化、耕作制度变革和农业产业结构的调整,烟草病毒病发生呈现3种明显特征。首先,新病毒不断出现,并且在一些地区造成严重危害。由烟草丛顶病毒(Tobacco bushy top virus,TBTV)和烟草扭脉病毒(Tobacco vein distorting virus,TVDV)复合侵染引起的烟草丛顶病,给云南烟叶生产造成巨大损失[12,16]。烟草曲茎病毒(Tobacco curly shoot virus,TbCSV)、云南烟草曲叶病毒(Tobacco leaf curl Yunnan virus,TLCYNV)及中国番茄黄化曲叶病毒(Tomato yellow leaf curl China virus,TYLCCNV)等双生病毒单独或复合侵染引起的烟草曲叶病已在云南、广西等省烟区爆发流行[7-11]。最近,首次在我国烟草上检测出芜菁花叶病毒(Turnip mosaic virus,TuMV)和番茄花叶病毒(Tomato mosaic virus,ToMV)2种病毒,侵染率高达36.84%和34.59%[6,27]。其次,优势毒原不断变化,偶发性病毒病害危害扩大。1989~1991年进行的“全国烟草侵染性病害调查研究”项目研究结果表明,TMV和CMV是危害我国烟草的主要病毒种类,马铃薯X病毒(Potato virus X,PVX)病只是云南、四川、贵州和重庆等烟区的偶发性病毒病害。近年的研究发现,PVY已经成为我国烟草的优势毒原[6,20-21],PVX在湖南、河南和山东等烟区逐渐开始流行,河南和山东烟区检出率较高[20-22]。我国烟草病毒病发生的第三个特征是病毒病田间复合侵染十分严重,田间症状表现更加复杂。青玲等[6]对我国7个主要烟区5种病毒检测结果表明,共存在9种复合侵染类型,复合侵染率为62.26%。其中5种病毒共同侵染的样品比例高达55.63%,复合侵染极为严重,病毒病表现出复杂的大田症状,其他研究也得到相似的研究结果[17-18,20-25]。1989~1991年,“烟草侵染性病害调查研究协作组”对全国烟区病毒病种类进行了系统调查和研究,明确了侵染我国烟草的病毒种类及发生分布情况。其后,未曾进行过类似研究。近年的研究结果显示,一些烟区主要病毒病种类已经发生了明显变化,新病毒在一些烟区爆发并造成严重损失,复合侵染日趋严重,症状表现更加复杂。因此,亟需对全国范围内烟草病毒病发生情况进行研究,以摸清当前我国烟区烟草病毒主要种类和变化趋势、病毒种群区系分布及复合侵染情况,为制定病毒病的防控策略提供依据。

1 材料方法

1.1 样品采集

2010和2011年从云南、贵州、福建、湖南、湖北、安徽、陕西、河南、山东、黑龙江、辽宁、广西、浙江等13个主要产烟省采集病毒病烟叶样品,新鲜样品直接进行血清学检测,其余样品保存于-80℃冰箱,备用。

1.2 样品ELISA鉴定

使用Agdia公司PVY,TEV,TMV和TEV ELISA检测试剂盒,对采集的烟叶样品进行血清学鉴定,具体参照使用说明。双波长测定OD值(405 nm和630 nm)。结果判定标准为待检样品OD值(P)比阴性对照 OD值(N)P/N≥2.1为阳性,1.5≤P/N<2.1为疑似感染,P/N<1.5为阴性。

2 结果与分析

2.1 样品采集

从13个主要烟区采集了病毒病烟叶样品409份,其中2010年采集样品154份,2011年采集样品255份。从采样点和采样数量来看,2011年较2010年采样数量和覆盖率都有所增加。详细信息见表1。

根据两年采样调查结果,可以将烟草病毒病田间症状分为6类:①植株矮化。该症状常与其他症状同时表现,尤其是和坏死及畸形等症状伴随出现较为常见;②叶片畸形。包括叶尖变细,叶片扭曲皱缩、叶面疱斑等症状;③脉坏死,叶脉褐色坏死。症状首先从支脉表现,发展到主脉。严重时叶片从下到上依次黄化萎蔫,最后整株死亡;④花叶。包括叶片局部褪绿黄化、局部颜色变深等症状;⑤环斑。包括褪绿环斑和坏死环斑等症状;⑥蚀纹。表现为点状白色线条或不规则环状线。其主要病毒病的症状见图1。

图1 烟草病毒病的主要症状类型

2.2 我国烟草病毒病的发生状况

4种烟草病毒ELISA检测结果(表2)显示,TMV侵染率最高,2010年样品总侵染率高达63.6%,2011年为48.2%。2010年样品CMV总侵染率为32.1%,2011年为28.2%;PVY的总侵染率2010年为15.6%,2011年为11.4%;TEV的侵染率最低。可见,TMV和CMV仍然是侵染我国烟草的主要病毒种类,这与1989~1991年进行的“全国烟草侵染性病害调查研究”项目研究结论一致[5],也与刘勇[18]等的研究结果一致,说明侵染我国烟草的病毒主要种类没有发生变化。

表1 采集烟草样品的详细信息

表2 侵染我国烟草的主要病毒种类及其感染率 (%)

从检测结果来看,每种病毒都有疑似侵染,而且疑似侵染率较高。TEV的总侵染率和单侵染率都很低,但疑似侵染率甚至高于总侵染率。疑似侵染检测结果的出现,可能是ELISA本身检测限较高、待测样品病毒含量较低、操作过程也可能造成一些影响等原因所致。此外,所有检测样品中未检出待测4种病毒(未确定病毒种类)的比例很高。2010年样品有20.8%未确定病毒种类,2011年样品未确定种类的更是高达32.2%。造成如此高的未检出率,推测主要有两方面的原因,一是样品无病毒感染,症状是由于烟株生理等原因造成;二是说明侵染我国烟草的病毒种类除了TMV,CMV,PVY和TEV 4种外,还存在其他病毒种类。

2.3 我国烟草病毒侵染类型

2.3.1 单一侵染类型

在所有侵染类型中,单侵染类型发生率最高(表3),2010年单侵染率为49.4%,2011年为45.9%,单侵染率约50%。由于所有样品中未确定病毒种类的比例很高,因此推测大田病毒病单侵染率应该远高于50%。

在所有样品中,TMV单侵染率最高(表2),2010和2011年单侵染率分别29.9%和25.1%;其次为CMV,两年单侵染率分别11.7%和7.1%;再次为PVY,两年单侵染率分别为1.3%和2.8%;TEV的单侵染率最低,2010年没有检测出单侵染,而2011年也只有0.4%,这与TEV总侵染率低有关。

2.3.2 复合侵染类型

病毒病大田复合侵染较为普遍(表4),2种、3种和4种病毒复合侵染类型均有检出。共有PVY/TEV,TEV/TMV, TMV/CMV, PVY/TEV/TMV, TEV/TMV/CMV,PVY/TMV/CMV和PVY/TEV/TMV/CMV 7种复合侵染类型。2010年和2011年,所有样品复合侵染率(PVY/TEV,TEV/TMV,TMV/CMV,PVY/TEV/TMV,TEV/TMV/CMV,PVY/TMV/CMV和PVY/TEV/TMV/CMV侵染率之和)分别为34.9%和28.6%。在所有复合侵染类型中(表3,表4),2种病毒复合侵染的比例最高,2010和2011年分别为21.4%和17.3%,其中TMV和CMV复合侵染最为普遍,这两种病毒两年复合侵染率分别为21.4%和15.7%;3种病毒复合侵染的比例分别为5.2%和3.9%。值得重视的是,2010年和2011年分别有1.3%和0.8%的样品同时检测出4种病毒,说明大田烟草病毒病复合侵染比较严重。

表3 不同烟区烟草病毒感染率 (%)

表4 我国烟草病毒复合侵染类型及感染率 (%)

2.4 烟草病毒病的发生情况

不同烟区烟草病毒病发生的情况见表3。

云南:作为我国最大的烟草种植区,TMV和CMV是侵染该省烟草的主要病毒种类,这与刘勇等[18]的研究结果一致。TMV感染率2010年和2011年分别为38.9%和77.3%,CMV感染率分别为5.6%和15.9%,可以看出2011年云南省烟草上TMV和CMV发生情况较2010年严重。从检测结果来看,2010年样品中不能确定有PVY和TEV两种病毒侵染,而且2010年只检测到TMV或CMV单侵染。值得注意的是2010年样品中有55.6%的样品没有确定病毒种类,这是否说明2010年有某种病毒(除检测4种外)大流行,还有待进一步研究确定。从测定数据也可以看出,2010年云南样品只有单侵染一种类型,2011年样品发生单侵染和3种病毒、4种病毒复合侵染的比例要高于全国平均水平。

贵州:TMV和CMV是贵州烟区的主要病毒种类,与青玲等[6]的研究结果一致。2010年贵州省所有样品均检出TMV,39.1%的样品检出CMV,PVY的检测率为26.1%,均高于同期全国水平,而且3种病毒和2种病毒复合侵染率分别为13%和39.1%,也高于同期全国水平。2011年贵州省样品没有检测到PVY和TEV。2010年样品2种和3种病毒复合侵染率高于全国平均水平,2011年样品没有检出3种和4种病毒复合侵染的类型。

河南:2010年河南省样品CMV的感染率最高,为52.9%,其次为TMV,感染率为44.1%,TEV感染率为11.8%,发生情况较为严重。说明2010年侵染河南烟草的病毒以CMV和TMV为主。2011年CMV侵染率为17.6%,在检测的4种病毒中侵染率最高,但有76.5%的样品未确定病毒种类,这一比例远高于CMV,说明存在某种或几种病毒大流行的可能。2011年的样品未检出TEV。

福建:福建省两年的样品均只检出TMV和TEV感染,并且两年TMV的感染率都为86.7%。2011年所有样品只有单侵染类型,这一比例2010年也高达93.3%,远远高于全国平均水平。说明福建省烟草病毒以单侵染为主,TMV是福建省的主要病毒种类,与陈顺辉[17]、刘勇[18]等的研究结论一致。

湖南:2010年湖南样品只检出TMV和CMV两种病毒,而且CMV的感染率远高于TMV,该年没有检出复合侵染。2011年样品TMV侵染率最高,TEV和CMV侵染率相同,该年TEV发生较为严重。两年检测结果与刘勇[18]、巢进[22]等的研究结论稍有不同。2010年41.2%的样品没有确定病毒种类,2011年这一比例高达52.4%,说明可能存在检测病毒种类外的病毒种类,而且这种病毒有上升趋势。

湖北:2010年湖北样品只检测出TMV感染,但CMV疑似感率为33.3%。2011年样品中TMV和CMV检出率最高。TMV和CMV是危害湖北烟草的主要病毒种类。2011年样品病毒复合感染率高于全国平均水平,复合侵染较为严重。

山东:山东省两年的样品都只检测出TMV和CMV两种病毒。2010年TMV侵染率最高,为50.0%,CMV侵染率为25.0%。2011年TMV侵染率为12.5%,CMV为31.3%。值得注意的是,2010年样品只有单侵染,2011年有62.5%样品未确定病原种类。

陕西:2010年陕西样品TMV感染率最高,为78.6%,其次为PVY,感染率为50%,没有检测出TEV。2011年CMV的危害上升,感染率最高,感染率为47.1%,TMV感染率有所下降。这两年的样品中均没有检测出4种病毒复合侵染的类型。

安徽:TMV和CMV是危害安徽烟区的主要病毒种类。2010年安徽样品TMV和CMV的感染率高达100%和90.9%,感染率远高于全国同期平均水平。对于不同侵染类型,单侵染的比例只有9.1%,而复合感染率均高于全国平均水平,4种病毒的复合感染率更是高达18.2%,病毒复合侵染严重。2011年样品TMV和CMV的感染率也高于同期全国平均水平。

辽宁:2010年辽宁省样品只有两个。2011年样品TMV感染率最高,为46.7%。CMV和PVY的感染率均为40%,高于全国平均水平。

广西、黑龙江、浙江新昌等烟区样品太少,结果不具有代表性。

3 结论与讨论

(1)TMV和CMV是侵染我国烟草的主要病毒种类,PVY为次要病毒病害,TEV危害较小。

(2)有些烟区,如湖北、云南、贵州等不同年份主要病毒种类和复合侵染类型不同,说明不同年份病毒病流行情况不同。

(3)许多样品没有确定病毒种类。如2011年河南就有高达76.5%的样品未确定种类。可能原因一是采集的样品无病毒感染,症状由生理原因产生;二是检测的病毒种类太少,还存在其他病毒感染。因此,为了全面反映我国烟草病毒病的发生现状,尚需要增加待测病毒范围。

(4)检测结果中存在许多疑似感染,如2010年湖北省就有33.3%的样品为疑似CMV感染,说明ELISA检测方法还需要进一步优化,以提高灵敏度,增加准确性,降低疑似感染率。

(5)一些烟区如河南、湖南和山东,两年未确定病毒种类的样品比例都很高,由此可推测有其它病毒在流行,而且呈加重趋势,需要对这3个烟区进行重点监控。

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