全 文 ：第 19卷　第 4期
2007年 12月 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
塔　里　木　大　学　学　报
JournalofTarimUniversity 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
Vol.19No.4
Dec.2007
①　　文章编号:1009-0568(2007)04-0049-05
植原体翠菊黄化组分类研究进展
朱天生 1, 2　张萍 1　崔廷涛 2　高瑞2　李向东2＊
(1　塔里木大学植物科技学院 ,新疆 阿拉尔　843300)
(2　山东农业大学植物保护学院植物病理学系 ,山东 泰安　271018)
摘要　本文介绍了植原体翠菊黄化组分类研究概况及最新进展 ,四个遗传进化参数 16SrRNA、rp、tuf、secY基因应用于翠菊黄
化组植原体的分类 , 基于 16SrRNA、rp、tuf、secY序列的 RFLP分析 ,分别可将翠菊黄化组植原体划分为 15个 、8个 、10个 、8个
亚组 , 国际比较菌原体学研究计划署(IRPCM)提出将暂定种`CandidatusPhytoplasmaasteris 作为翠菊黄化植原体的分类参考
标准。
关键词　植原体;翠菊黄化;分类
中图分类号:S43216　　　　　　　　　　　　文献标识码:A
Advanceinresearchofphytoplasmataxonwithasteryelowsgroup
ZhuTiansheng1, 2　ZhangPing1　CuiTingtao2　GaoRui2　LiXiangdong2
(1 ColegeofPlantscienceandTechnology, TarimUniversity, Alar, Xinjiang, 843300 )
(2 DepartmentofPlantPathology, ColegeofPlantProtection,
ShandongAgriculturalUniversity, Tai an, Shangdong, 271018)
Abstract　Progressandadvanceinresearchofphytoplasmataxonwithasteryellowsgroupwasintroduced, Fourphylogeneticparame-
ters, namely16SrRNA, ribosomalprotein, tufandsecYgenes, havebeenevaluatedfortheirusefulnessindiferentiatingasteryelows
groupphytoplasmas.RFLPanalysisof16SrRNAsequencesdifferentiatedtheasteryellowsgroupphytoplasmasintofifteensubgroups.
TenRFLPsubgroupsweredifferentiatedonthebasisofribosomalproteinand8 weredifferentiatedusingtufgenesequences.and10
weredifferentiatedusingsecYgenesequences.itisproposedthattheasteryelowsphytoplasmarepresentsanoveltaxon, `Candidatus
Phytoplasmaasteris , InternationalResearchProgrammeforComparativeMycoplasmology, IRPCM.
Keywords　 phytoplasma;Asteryelows;taxon
　　植原体(Phytoplasma,原称类菌原体 Mycoplasma
-likeOrganism,简称 MLO)是一类没有细胞壁不能
人工培养的原核微生物 ,属于原核生物界(Procaiyo-
tae)柔膜菌纲(Molicutes)[ 1 ～ 2] 。主要由取食植物韧
皮部的昆虫传播 ,包括叶蝉 、飞虱和蚜虫等 ,常常引
起植株产生黄化 、变叶 、丛枝 、顶枯等症状。自 1967
年由 Doi报道以来 ,世界各地报道的植原体可引起
700多种植物的系统性病害 [ 3 ～ 6] ,我国已报道 100
多种植物上发生的病害与植原体有关 ,给经济作物
造成巨大的损失[ 7] 。
植原体的系统分类和命名一直是植原体研究的
热点 。Lee和 Gundersen等采取 17种限制性内切酶
对 34个植原体株系的 16SrRNA基因的 PCR扩增
物进行 RFLP(Restrictionfragmentlenthpolymor-
phism)分析 ,结果将 34个植原体株系划分为 14个
主要的组(16Sr组),其中翠菊黄化组(AY组 , 16Sr
Ⅰ)是植原体中最大的组 ,组内植原体变化最大 ,在
全世界分布最广 [ 2, 3, 6, 8] ,在世界范围内能引起 100
①收稿日期:2007-06-05
基金项目:山东省优秀中青年科学家奖励基金(编号:2004B06002;2005BS02007);高等学校博士学科点科研基金(编号:20050434003)
作者简介:朱天生(1974-),男 ,讲师 ,在读硕士 ,主要从事分子植物病理学研究。 　＊为通讯作者　E-mail:xdongli@stau.edu.cn
塔　里　木　大　学　学　报 第 19卷
多种经济上重要的植物病害。最早基于 16SrRNA
和核糖体蛋白基因(rp)的系统进化研究就是针对
AY组中的 Acholeplasmalaidlawi株系所开展的 [ 9] 。
20世纪 ,侵染中国翠菊的翠菊黄化植原体分布
遍及东方各地 [ 10] , 主要由翠菊叶蝉 (Macrosteles
quadrilineatusForbes)进行传播 ,后来为了和加利福
尼亚旱芹(celery)上发生的另一种黄化病进行区
别 ,被命名为东方翠菊黄化[ 11] 。而后者 ,由于昆虫
介体大范围的传播 ,遍及世界各地 ,在植物上引起的
症状也不同于前者 ,被命名为西方翠菊黄化 [ 12] 。现
在已经明确的是 ,东方翠菊黄化病和西方翠菊黄化
病分别是由 AY组(16SrⅠ)中的 16SrI-A亚组和
16SrI-B亚组植原体株系所引起的病害 。现在提到
的翠菊黄化植原体通常都是属于 16SrI-A亚组和
16SrI-B亚组中的株系 ,而 10年前 ,许多同 16SrI-
A亚组和 16SrI-B亚组中的植原体株系所引起的
症状相似的病害都被做为翠菊黄化病害加以报道 ,
当时只是基于一些生物学标准(如症状 、昆虫介体)
来推断引起这些病害的病原 ,其实这种诊断并不准
确 。直到分子生物学手段的应用 ,才发现引起许多
病害而被分类在 16SrI-A亚组和 16SrI-B亚组中
的一些株系与 16SrI-A亚组和 16SrI-B亚组的株
系明显不同 ,只是关系相近而已 。
1 　AY组基于 16SrRNA基因的分类
16SrRNA基因是原核生物染色体基因组中的
一种 rRNA编码区序列 ,在进化程度中高度保守 ,是
原核生物中最有效的遗传标记 ,它在原核生物不同
的属中其高度保守性可达至少 70%的同源性 ,在植
原体分类研究中常作为系统分类比较的主要特征 。
通过 16SrRNA基因的全序列分析 ,可得到不同植
原体之间的分类关系 ,还可构建系统进化树测算进
化距离 。AY组中大多数株系有共同的传播介体和
共同的寄主 ,有些有独特的寄主并由独特的介体来
传播的株系 ,通常受限在某些地理区域发生 。 AY
组植原体 16SrDNA序列的同源性在 97%以上 ,但
其遗传变异也很明显 , 不同生态环境下差异明
显 [ 13 ～ 15] 。因此 , Lee等认为差异很大的 AY组可能
是由很多单独的种所组成 ,是否 AY组内应划分为
更多的种至今意见不一。通过 16SrDNA系统进化
分析 ,发现 AY组内是由不连续的进化枝组成 ,有 6
个明显的亚组进化枝 。RFLP是一种用来区别植原
体并对将其进行分类的有效方法之一。根据比较得
到的限制性内切酶图谱的不同 ,来了解植原体的复
合侵染 ,区别和鉴定种内的植原体。通过 16SrDNA
序列 RFLP分析 , AY组可以明确地划分为 16SrI-
A、16SrI-B直到 16SrI-O等 15个亚组[ 6] 。
2　AY组基于 16SrRNA和 tuf基因的
分类
AY组内的进一步划分 ,仅用 16SrRNA类群作
为分类标准显得有些保守 , tuf基因同 16SrRNA基
因一样具有保守性 ,也常作为植原体分类及系统发
育研究的一个可靠标记 , 但 tuf基因序列比 16Sr
RNA序列的变异程度要高 ,因此 ,更适合研究亲缘
关系比较近的植原体亚组及株系之间的分类 。基于
16SrDNA和 tuf基因的 RFLP分析 , Marconeetal.认
为 AY组至少可以划分为 tufI-A、tufI-B、tufI-
C、tufI-D、tufI-E和 tufI-F6个独特的亚组[ 16] ,
亚组中因独特的地域差异所占的比例较多 [ 17] 。最
近 ,又新增了与大豆 、樱桃和草莓病害有关的 4个亚
组[ 18 ～ 20] 。
3　AY组基于 16SrRNA和 rp基因的
分类
核糖体蛋白操纵子基因(rp基因)与 16SrRNA
基因一样 ,也是反映植原体等原核生物本质特征的
基因 ,常用于植原体的分类研究。 rp基因序列的变
异性较大 ,进化速率较快 ,是进行亚组分类的有效手
段 , Lee, I.-M.基于少数保守序列的 rp基因系统
进行分析表明 , AY组内的遗传变异比通过高度保
守的 16SrRNA基因的系统进化分析表现出更多的
变化 , AY组内有 10个明显的系统进化分枝 ,各分枝
独特的生态环境与 rp亚组相一致 ,这种分类标准也
与 AY组应由更多的种组成相符 [ 21] 。
4　AY组基于 16SrRNA、rp和 tuf基因
的分类
在植原体种间使用多个系统进化分类参数就能
更准确的进行划分 。Leeetal.基于 16SrRNA基因 、
tuf基因和 rp基因 ,在 AY组内进行进一步的分类 ,
通过 RFLP分析 ,亚组内出现了更多的变化 ,如草莓
簇生植原体(STRAWB2),属于 16SrI-K亚组 , rpI
-J亚组和 tufI-F亚组。这样由多个系统进化参
数建立的亚组分类体系能更准确地反应植原体株系
50
第 4期 朱天生等:植原体翠菊黄化组分类研究进展
的分子特征 [ 6] (表 1)。
表 1 　AY组基于 16SrRNA、rp、tuf和 secY基因序列的 RFLP分析建立的分类体系
引起病害的株系 自然寄主 国家 ,地区 RFLP亚组分类 IsecY- 16SIa rpI tufI
阿尔波特翠菊黄化 , AY27 中国翠菊 加拿大 - A A A
菊花黄化 , CHRY 雏菊 德国 A A A A
东方翠菊黄化 , NAY 莴苣 加拿大 - A A -
灰山茱萸矮化 , GD1 灰山茱萸 纽约 , USA M A A M
八仙花变叶 , HYDP 八仙花 比利时 A A A A
新泽西翠菊黄化 , NJAY 莴苣 新泽西州 , USA - A A A
樱草花绿变 , PRIVB 樱草花 德国 - A A A
番茄巨芽 , BB 番茄 阿肯色州 , USA A A A A
仙人掌绿变 , CC 仙人掌 英国 - B - -
长春花绿变 , CVT 长春花 泰国 - B - B
长春花绿变 , CVL 长春花 秘鲁 - B - B
佛手瓜丛枝 , CWB 佛手瓜 哥斯达黎加 - B - -
菊花黄化 , CY 雏菊 意大利 - B - -
菊花黄化 雏菊 日本 - B - -
菊花丛枝 , GCWB 花冠雏菊 日本 - B - -
飞燕草绿变 , DEV 飞燕草 德国 - B - B
莳萝黄化 , DillD2 莳萝 德克萨斯州 , USA - B B -
马里兰翠菊黄化 , AY1 长春花 马里兰 , USA B B B -
矮翠菊黄化 , DAY 三叶草 加利福尼亚 , USA - B B -
茄子矮化 , ED 茄子 日本 - B - -
欧洲翠菊黄化 , EAY 中国翠菊 德国 - B - -
唐菖蒲丛枝 , GLAWB 唐菖蒲 比利时 - B - B
八仙花变叶 , HyPH1 八仙花 意大利 B B K B
玉米矮化 , MBS 玉米 墨西哥 L B L B
桑矮缩 , MD 桑树 中国;日本 - B B -
梨增生和衰退 , PPD 梨 立陶宛 - B - -
樱草花绿变 , PRIVC 樱草花 德国 B B B B
钻天杨丛枝 , PoWB 钻天杨 法国 - B - B
马齿苋黄化 , POY 马齿苋 意大利 - B - B
红花变叶 , SAFP 红花 以色列 - B - B
柳树增生 , SalP 柳树 立陶宛 - B - -
白檀长钉 , SAS 白檀 印度 - B - B
番茄黄化 , TY 番茄 日本 - B - -
芜菁绿变 , TPV 芜菁 意大利 - B - B
豆瓣菜丛枝 豆瓣菜 夏威夷 , USA - B - -
西方翠菊黄化 , TLAY 马铃薯 加利福尼亚 , USA - B B -
三叶草变叶 , CPh 红三叶草 加拿大 C C C -
三叶草变叶 , KVG 白三叶草 德国 C C C C
三叶草变叶 , KVE 白三叶草 法国 - C C C
橄榄树丛枝 橄榄树 意大利 - C - -
草莓绿瓣 , SGP 草莓 加拿大 - C C -
葡萄黄化 , GY 葡萄 德国 - C - C
泡桐丛枝 , PaWB 泡桐 台湾 ,中国 D D D B
越橘矮化 , BBS1 越橘 阿肯色州 , USA - E E D
51
塔　里　木　大　学　学　报 第 19卷
续表 1
引起病害的株系 自然寄主 国家 ,地区 RFLP亚组分类 IsecY- 16SIa rpI tufI
越橘矮化 , BBS3 越橘 密歇根州 , USA E E E D
杏褪绿卷叶 , ACLR-AY 杏 西班牙 N F N E
叶蝉卵 , CVB 叶蝉 德国 N F N -
菊花黄化 , CYb 雏菊 意大利 - H - -
草莓簇生 , STRAWB2 草莓 佛罗里达 , USA J K J F
翠菊黄化 , AV2192 中国翠菊 德国 B M B B
百慕大草白叶 , BGWL 百慕大草 泰国 - L - B
唐菖蒲黄化 , GlY 唐菖蒲 立陶宛 - L - -
樱草花黄化 , PRIVA 樱草花 德国 - L B B
翠菊黄化 , AVUT 中国翠菊 德国 B M B B
唐菖蒲绿变 , GlVir 唐菖蒲 立陶宛 - M - -
洋葱绿变 , OnPh 洋葱 立陶宛 - M - -
橡树增生 , QuerP 橡树 立陶宛 - M - -
颉草黄化 , ValY 颉草 立陶宛 - M B -
甘薯丛枝 , IOWB 甘薯 台湾 F N F G
大豆紫茎 , SPS 大豆 美国 - O - -
未知的马铃薯病害 马铃薯 德克萨斯州 , USA - P - -
樱桃小叶 , ChLL 酸樱桃 立陶宛 - Q - -
草莓叶状果 , StrawPhF 草莓 西佛吉尼亚 , USA - R - -
　　注:– , Notapplicable;16SrIa, 16SrRNAgeneRFLPgroupI;rpI, ribosomalproteingeneRFLPgroupI;secY-I,
secYgeneRFLPgroupI;tuf-I, tufgeneRFLPgroupI.
5　AY组基于 16SrRNA、rp和 secY基
因的分类
寻找较少的保守基因作为系统进化参数对种内
的系统进化关系就能更准确的进行划分 ,特别是适
用于划分一些进化关系相近而本应属于独特株系的
菌株。 secY基因在植原体中普遍存在 ,同 16SrRNA
一样具有保守性 ,但核苷酸序列变异比 16SrRNA
基因相对较大 ,因而 ,更适合研究亲缘关系比较近的
植原体亚组及株系之间的分类。 Lee等认为通过
secY基因序列分析能更好的划分 AY组内的株系 ,
通过 secY基因序列分析他在 AY组内划分出 secY-
IA、secY-IB、secY-IC、 secY-ID、 secY-IE、
secY-IF、secY-IJ、secY-IL、 secY-IM、secY-I
N10个独立的进化枝 ,这一结果与通过 rp基因的划
分相一致 ,但是基于 secY基因序列分析的系统进化
枝内有更多的变化 , 10个进化枝内存在 20个株
系 [ 8] 。
除以上几种基因作为系统进化参数外 , 16S/23S
间隔区序列的进化速率介于 16SrRNA序列和 rp基
因序列之间 ,也是一个变异程度较高的区域 ,是亚组
区分和检测植原体的一个有效手段。国际比较菌原
体学研究计划署(IRPCM)提出将暂定种 `Candida-
tusPhytoplasmaasteris作为翠菊黄化植原体的分类
参考标准 。随着植原体全基因组的合成和各基因功
能的破译 ,植原体分类体系将进一步完善 , AY亚组
内株系间的划分标准会更加明确而容易 。
参考文献
[ 1] 　Lee, I.-M., Davis, R.E, Chen, T.-A., etal..A
genotype-basedsystemforidentificationandclassifica-
tionofmycoplasmalikeorganisms(MLOs)intheaster
yelowsMLOstraincluster.Phytopathology(1992)82,
977 ～ 986.
[ 2] 　Lee, I.-M.＆Davis, R.E.Asteryelows.InEncyclo-
pediaofPlantPathology, pp.(2000)60 ～ 63.
[ 3] 　 Doi, Y., Teranaka, M., Yora, K.＆ Asuyama, H.
(1967).MycoplasmaorPLTgroup-likemicroorgan-
ismsfoundinthephloemelementsofplantsinfectedwith
mulberrydwarf, potatowitches broom, asteryelows, or
Paulowniawitches broom.AnnPhytopatholSocJpn33,
259 ～ 266.
[ 4] 　McCoy, R.E, Caudwel, A., Chang, C.J.etal.Plant
52
第 4期 朱天生等:植原体翠菊黄化组分类研究进展
diseasesassociatedwithmycoplasma-likeorganisms.In
TheMycoplasmas, (1989)vol.5, pp.
[ 5] 　Lee, I.-M., Davis, R.E.＆Gundersen-Rindal, D.
E.Phytoplasma:phytopathogenicmollicutes.AnnuRev
Microbiol(2000)54, 221 ～ 255.
[ 6] 　LeeI-M, Gundersen-RindalDE, DavisRE, etal.
`CandidatusPhytoplasmaasteris , anovelphytoplasma
taxonassociatedwithasteryelowsandrelateddisease.
IntJSystEvolMicrobiol(2004);54:1037 ～ 48.
[ 7] 　李永 , 田国忠 , 朴春根 , 朱水芳.我国几种木本植物植
原体的快速分子鉴别与鉴定的研究 [ J] .植物病理学
报 , 2005, 35 (4):293 ～ 299.
[ 8] 　Lee, I.-M., Y.Zhao, K.D.Bottner.secYgenese-
quenceanalysisforfinerdifferentiationofdiversestrains
intheasteryelowsphytoplasmagroup.Molecularand
CelularProbes20(2006)87 ～ 91.
[ 9] 　Lim, P.-O.＆Sears, B.B.16SrRNAsequenceindi-
catesthatplant-pathogenicmycoplasmalikeorganisms
areevolutionarilydistinctfromanimalmycoplasmas.J
Bacteriol(1989)171, 5901 ～ 5906.
[ 10] 　Kunkel, L.O.Studiesonasteryellows.AmJBot
(1926)23, 646 ～ 705.
[ 11] 　Kunkel, L.O.CeleryyellowsofCalifornianotidentical
withtheasteryelowsofNewYork.ContribBoyce
ThompsonInst(1932)4, 405 ～ 4, 414.
[ 12] 　Tsai, J.H.Vectortransmissionofmycoplasmalagents
ofplantdiseases.InTheMycoplasmas, (1979).vol.
3, pp.266– 307.EditedbyR.E.Whitcomb＆J.
G.Tully.SanDiego, CA:AcademicPress.
[ 13] 　Gundersen, D.E., Lee, I.-M., Rehner, S.A., et
al.Phylogenyofmycoplasmalikeorganisms(phyto-
plasmas):abasisfortheirclassification.JBacteriol
(1994)176, 5244 ～ 5254.
[ 14] 　Seemu¨ ler, E., Schneider, B., Ma¨urer, R.etal.
Phylogeneticclassificationofphytopathogenicmolicutes
bysequenceanalysisof16SribosomalDNA.IntJSyst
Bacteriol(1994)44, 440 ～ 446.
[ 15] 　Seemu¨ler, E., Marcone, C., Lauer, U., etal.Cur-
rentstatusofmolecularclassificationofthephyto-
plasmas.JPlantPathol(1998)80, 3～ 26.
[ 16] 　Marcone, C., Lee, I.-M., Davis, R.E., etal.
Classificationofasteryelows-groupphytoplasmas
basedoncombinedanalysesofrRNAandtufgenese-
quences.IntJSystEvolMicrobiol(2000)50, 1703 ～
1713.
[ 17] 　Lee, I.-M., Gundersen-Rindal, D.E.＆Bertacci-
ni, A.Phytoplasma:ecologyandgenomicdiversity.
Phytopathology(1998)88, 1359 ～ 1366.
[ 18] 　Lee, M.E., Grau, C.R., Lukaesko, L.A.＆Lee,
I.-M.Identificationofasteryelowsphytoplasmasin
soybeaninWisconsinbasedonRFLPanalysisofPCR-
amplifiedproducts.CanJPlantPathol(2002)24, 125
～ 130.
[ 19] 　Jomantiene, R., Maas, J.L., Takeda, F.＆Davis,
R.E..Molecularidentificationandclassificationof
strawberryphyloidfruitphytoplasmaingroup16SrI,
newsubgroupR.PlantDis(2002)86, 920.
[ 20] 　Valiunas, D.IdentificationofphytoplasmasinLithuania
andestimationoftheirbiodiversityandmolecularevolu-
tionaryrelationships.PhDthesis, InstituteofBotany,
Vilnius, Lithuania, 2003.
[ 21] 　Lee, I.-M., Gundersen-Rindal, D.E., Davis, R.
E.etal.Revisedclassificationschemeofphytoplasmas
basedonRFLPanalysesof16SrRNAandribosomal
proteingenesequences.IntJSystBacteriol(1998b)48,
1153 ～ 1169.
53