全 文 :植物保护学报 Journal of Plant Protection, 2016, 43(1): 162 - 167 DOI: 10 13802 / j. cnki. zwbhxb. 2016 01 024
基金项目:山东省自然科学基金(ZR2015CQ022),国家公益性行业(农业)科研专项(201303028),山东省农业重大应用技术创新课题
∗通讯作者(Authors for correspondence), E⁃mail: zhjlovely@ 163. com, lyj@ sdau. edu. cn
收稿日期: 2015 - 10 - 09
山东寿光地区 Q型烟粉虱对番茄褪绿病毒的传播
代惠洁1,2 刘永光2 竺晓平1 刘永杰1∗ 赵 静2∗
(1.山东农业大学植物保护学院, 山东省蔬菜病虫生物学重点实验室, 泰安 271018;
2.潍坊科技学院, 山东 潍坊 262700)
摘要: 为明确山东寿光地区 Q型烟粉虱对番茄褪绿病毒(Tomato chlorosis virus,ToCV)感病流行的
影响及其传毒特性,于 2014 年调查了该地区设施番茄上烟粉虱种群动态与 ToCV 发病情况,利用
特异引物对烟粉虱体内 ToCV进行了 RT⁃PCR 检测;并在室内测定了带毒 Q 型烟粉虱取食时间和
种群数量对 ToCV感病株率的影响。 结果表明,在番茄发病植株上采集的烟粉虱种群体内可检测
到 ToCV;春茬番茄 ToCV发病株率随烟粉虱种群数量增加而逐渐升高,4—6 月是 ToCV 发生高峰
期,6 月 22 日发病株率达 100% ;秋茬番茄烟粉虱种群数量从 10 月下旬明显下降,而 ToCV发病株
率升高,11 月 12 日发病株率达 100% ;室内试验表明,ToCV感病株率随着带毒 Q 型烟粉虱数量与
取食时间的增加而明显升高。 研究表明,Q 型烟粉虱能有效传播 ToCV,且其种群数量对 ToCV 发
病株率存在显著影响,可通过防控烟粉虱以控制 ToCV的危害。
关键词: Q型烟粉虱; 番茄褪绿病毒; 种群动态; 传毒
Tomato chlorosis virus (ToCV) transmitted by Bemisia tabaci biotype Q
of Shouguang in Shandong Province
Dai Huijie1,2 Liu Yongguang2 Zhu Xiaoping1 Liu Yongjie1∗ Zhao Jing2∗
(1. Shandong Provincial Key Laboratory for Biology of Vegetable Diseases and Insect Pests, College of Plant Protection,
Shandong Agricultural University, Tai’an 271018, Shandong Province, China; 2. Weifang University of
Science & Technology, Weifang 262700, Shandong Province, China)
Abstract: In order to clarify the effect of Bemisia tabaci on Tomato chlorosis virus (ToCV) incidence and
transmission in Shouguang, Shandong Province, the population dynamics of B. tabaci and ToCV
incidence rate were investigated and ToCV from B. tabaci was detected by RT⁃PCR. The effects of B.
tabaci populations and feeding time of viruliferous B. tabaci biotype Q on tomato plant infection rate were
studied in the laboratory in 2014. The results showed that ToCV could be detected in B. tabaci on ToCV⁃
infected tomato plants. ToCV incidence rate was enhanced with increasing B. tabaci population in
spring, and the peak period was from April to June, and ToCV incidence rate was 100% on June 22. In
autumn, B. tabaci populations decreased obviously in late October; however, ToCV incidence rate was
increasing, and reached to 100% on November 12. The tomato plant infection rate increased significantly
with increasing viruliferous B. tabaci biotype Q population and extended feeding time. The results
indicated that ToCV could be effectively transmitted by B. tabaci biotype Q and the populations of B.
tabaci had significant effects on ToCV incidence rate. The prevention and control of B. tabaci was an
effective measure for controlling the ToCV in the field.
Key words: Bemisia tabaci biotype Q; Tomato chlorosis virus; population dynamics; viral transmission
烟粉虱 Bemisia tabaci (Gennadius)是一种由多
种生物型组成的世界性农业害虫(McKenzie et al. ,
2009;刘银泉和刘树生,2012),其中 B 型和 Q 型烟
粉虱入侵性最强、为害性最大(Hu et al. ,2011;Sun
et al. ,2013)。 B 型烟粉虱于 20 世纪 90 年代末入
侵我国,Q 型烟粉虱于 2003 年在云南首次发现
(Chu et al. ,2006),随后迅速扩散,由于 Q 型烟粉虱
寄主适应性较好、传毒效率较高、化学农药适应性较
强(刘佰明,2012),逐渐取代 B 型烟粉虱成为我国
主要的烟粉虱优势种(Pan et al. ,2011;Rao et al. ,
2011)。 烟粉虱主要通过刺吸植物汁液、分泌蜜露
诱发煤污病以及传播植物病毒等方式进行为害,其
中通过传播植物病毒造成的危害最严重(刘树生
等,2005)。 烟粉虱可传播 200 多种植物病毒,主要
以双生病毒 Geminivirus 为主( Jones,2003;卫静等,
2015)。
番茄褪绿病毒(Tomato chlorosis virus,ToCV)属
于长线形病毒科 Closteroviridae 毛形病毒属 Crinivir⁃
us,可以侵染茄科 Solanaceae、菊科 Asteraceae等 7 科
25 种植物,主要以茄科为寄主植物(Wintermantel &
Wisler,2006)。 该病毒在美国佛罗里达州首次被报
道(Wisler et al. ,1998),目前已扩散至全球多个国
家(周涛等,2014)。 我国首先在台湾报道了 ToCV
的发生(Tsai et al. ,2004),近年又在北京(Zhao et
al. ,2013)、江苏(Karwitha et al. ,2013)、山东(Zhao
et al. ,2014)、天津(高利利等,2015)、河南(胡京昂
等,2015)、河北(孙国珍等,2015)等地番茄植株上
检测出了该病毒。 国内外对 ToCV 的报道主要集中
在其分类、寄主范围、分子鉴定检测、基因组和病毒
粒子特性以及传播方式等方面(Jacquemond et al. ,
2009;Papayiannis et al. ,2011;Orílio et al. ,2014)。
ToCV 主要通过自然传毒虫媒如烟粉虱、纹翅粉虱
Trialeurodes abutilonea和温室白粉虱 T. vaporariorum
等传播,Wintermantel & Wisler(2006)研究表明 B型
烟粉虱、纹翅粉虱传毒效率较高,温室白粉虱传毒效
率较低;纹翅粉虱带毒时间长达 5 d,B 型烟粉虱带
毒时间为 2 d,温室白粉虱带毒时间仅 1 d。
山东省寿光市是我国重要的设施蔬菜生产基
地,2013—2015 年 ToCV在当地设施番茄上暴发,造
成了巨大的损失(刘永光等,2014)。 本课题组前期
利用 mtCOI基因以 PCR⁃RFLP 方法进行分子鉴定,
表明该地区番茄 Lycopersicon esculentum、辣椒 Capsi⁃
cum annuum、茄子 Solanum melongena、黄瓜 Cucumis
sativus、西葫芦 Cucurbita pepo 等主栽设施蔬菜上烟
粉虱均为 Q型(未发表),因此为明确传毒介体烟粉
虱种群动态对 ToCV 发病流行的影响,本试验调查
了山东寿光春茬和秋茬设施番茄上烟粉虱的发生与
ToCV发病情况,并对烟粉虱体内 ToCV 进行了检
测;此外还在室内测定了带毒 Q 型烟粉虱种群数量
和取食时间对 ToCV 感病株率的影响,以期阐明 Q
型烟粉虱对 ToCV的传播特性,为明确 ToCV流行机
制及田间有效防控该病毒提供理论依据。
1 材料与方法
1 1 材料
供试昆虫:Q型烟粉虱由北京市农林科学院植
物保护环境保护研究所天敌昆虫研究室提供,在室
内以棉花为寄主建立试验种群,继代饲养,利用
mtCOI 基因且定期进行生物型检测 ( Chu et al. ,
2010)。 饲养条件为温度 26 ± 1℃、RH(70 ± 5)% 、
光周期 L 16 h ∶ D 8 h。 带毒 Q型烟粉虱:将无毒羽
化 3 h的 Q型烟粉虱成虫接在番茄 ToCV 发病植株
上取食 48 h后,备用。
供试植物:棉花品种为冀棉⁃616,由河北省农林
科学院棉花研究所提供;番茄品种为齐达利,瑞士先
正达公司,用 105 穴育苗盘将番茄种子播在育苗基
质中,置于 25 ~ 27℃的智能温室内培养,待植株长
至 2 ~ 3 片真叶移植到直径 12 cm 花盆中,备用。
ToCV发病番茄植株:将温室内症状明显且经分子检
测只有 ToCV 侵染的番茄植株移植于室内直径 25
cm花盆中,在温度 26 ± 1℃、RH(70 ± 5)% 、光周期
L 16 h ∶ D 8 h条件下培养。
试剂及仪器:TRIzol、氯仿、异丙醇和乙醇,天根
生化科技 (北京)有限公司;RTase MMLV (RNase
H - )、dNTP mixture、RNase Inhibitor、M⁃MLV Buffer、
Taq DNA聚合酶和 DL5000 DNA Ladder,日本 TaKa⁃
Ra公司。 Mastercycler gradient 型 PCR 仪,德国 Ep⁃
pendorf公司;DDY⁃6C 型电泳仪、WD⁃9413B 凝胶成
像分析仪,北京市六一仪器厂。
1 2 方法
1 2 1 烟粉虱种群动态与 ToCV发病情况调查
试验于 2014 年在寿光现代农业产业园(E118°
39′24″,N36°55′28″)温室内进行,调查番茄上烟粉虱
种群动态与 ToCV 发病情况,温室内番茄种植面积
3611 期 代惠洁等: 山东寿光地区 Q型烟粉虱对番茄褪绿病毒的传播
为 667 m2,株距 45 0 cm,行距 60 0 cm。 土壤类型
为壤土,表面覆盖 EVA塑料薄膜,按常规生产管理。
采用五点取样法进行调查,每点随机选取 10 株
番茄,根据生长发育期和长势调查植株上、中、下各
3 片叶,共 9 片叶,记录每株番茄叶片上烟粉虱的成
虫数量,同时调查番茄植株发病情况,并采集叶片进
行室内分子检测,方法同 1 2 2。 ToCV 侵染番茄典
型症状是导致叶片褪绿、黄化,ToCV 诊断采用症状
观察结合室内 RT⁃PCR 检测,方法同 1 2 2。 春茬、
秋茬调查时间分别为 3 月 5 日—7 月 2 日和 7 月 26
日—12 月 3 日,10 d调查 1 次,分别调查 13、14 次。
1 2 2 番茄发病株及烟粉虱体内 ToCV的 RT⁃PCR检测
利用 TRNzol 法提取叶片总 RNA(赵黎明等,
2014)。 取0 1 g发病番茄植株叶片,加液氮研磨成粉
末,装入 1 5 mL 离心管,加入 TRNzol 1 mL,放置 5
min,取上清,加入氯仿 0 2 mL 后震荡 15 s,4℃
12 000 r / min离心 10 ~15 min,加入等体积异丙醇,混
匀,室温放置 20 ~ 30 min,4℃ 12 000 r / min 离心 10
min,去上清,加入75%乙醇1 mL洗涤沉淀,4℃ 5 000
r / min离心 3 min,晾干,加入 RNase⁃Free ddH2O 30 ~
100 μL充分溶解 RNA, -80℃保存备用。
采用 TRIzol 法提取总 RNA,在番茄发病植株上
采集 50头烟粉虱置于 1 5 mL离心管中,加入 TRNzol
10 μL充分研磨,放置 5 min,加入氯仿混合物 50 μL
(氯仿 ∶ 异戊醇 = 24 ∶ 1)混匀后静置 3 min,4℃
12 000 r / min离心 10 min,取上清液 100 μL于另一离
心管中,加异丙醇 100 μL 混匀,放置 10 min,4℃
12 000 r / min离心 10 min,去上清,加入 75%乙醇 1
mL洗涤沉淀,晾干,加入 RNase⁃Free ddH2O 30 ~ 100
μL充分溶解 RNA, -80℃保存,用于 cDNA合成。
反转录体系共 10 μL:模板 RNA 3 0 μL,下游
引物 ToCV⁃R: 5′⁃GCTAAATCAACGGGAAAC⁃3′ 1 0
μL,RNase⁃free H2O 2 0 μL,70℃变性 10 min,冰浴
2 min,再加入 5 × M⁃MLV Buffer 2 μL,10 mmol / L
dNTP Mixture 0 5 μL, 200 U / μL RTase M⁃MLV
(RNase H - )0 5 μL,40 U / μL RNase Inhibitor 0 25
μL。 42℃温浴 60 min后 70℃温浴 15 min。
ToCV检测采用特异引物 ToCV⁃F:5′⁃GAAATTC⁃
TACTCTGCCTGAT⁃3′, ToCV⁃R: 5′⁃GCTAAATCAACG⁃
GGAAAC⁃3′,所用引物由北京三博远志生物技术有限
公司合成。 扩增体系总体积 25 μL:cDNA 2 0 μL、上
下游引物各 1 0 μL、10 × Buffer 2 5 μL、dNTP 1 0
μL、DNA聚合酶 0 5 μL、ddH2O 17 μL。 PCR反应程
序:94℃预变性 3 min;94℃变性 45 s,52℃退火 45 s,
72℃延伸 90 s,循环 30 次;72℃延伸 10 min。 PCR扩
增产物进行 1 0%琼脂糖凝胶电泳检测并拍照。
1 2 3 带毒 Q型烟粉虱数量对 ToCV发病的影响
将有 3 ~ 4 片真叶的健康番茄苗置于养虫笼内
(60 cm ×60 cm ×60 cm),分别将10、20、40、60头带毒
Q型烟粉虱成虫接在番茄苗上,48 h 后移除带毒成
虫,以健康番茄植株自然发病作对照。 番茄苗继续培
养 30 d,用 ToCV 特异性引物检测番茄感病株数,方
法同 1 2 2,并计算感病株率。 每处理用 10 株番茄
苗,每个处理重复 5 次。 所有处理均在 26 ± 1℃、RH
(70 ±5)%、光周期 L 16 h ∶ D 8 h条件下进行。
1 2 4 带毒 Q型烟粉虱取食时间对 ToCV发病的影响
将微虫笼(直径 3 2 cm,100 目纱网)夹在有
2 ~ 3片真叶的健康番茄苗叶背,将 2 头(雌 ∶雄 = 1∶
1)带毒 Q型烟粉虱成虫接入微虫笼中,取食 0 5、1、
2、4、6、12、24、48 h 后取下微虫笼,以健康番茄植株
自然发病作对照。 培养 30 d,用 ToCV 特异性引物
检测番茄感病株数,方法同 1 2 2,并计算感病株
率。 每个处理 15 株番茄苗,每处理重复 5 次。 所有
处理均在 26 ± 1℃、RH(70 ± 5)% 、光周期 L 16 h ∶ D
8 h条件下进行。
1 3 数据分析
利用 SPSS 17 0 统计软件进行数据分析,采用
单因素方差法(One⁃way ANOVA)进行方差分析,
Duncan氏新复极差法进行差异显著性检验。
2 结果与分析
2 1 烟粉虱种群动态与 ToCV发病流行关系
春茬番茄 ToCV发病株率随田间烟粉虱种群数
量的增加而升高。 3 月未发现 ToCV 发病植株,从 4
月 3 日开始番茄 ToCV 发病株率明显升高,为
21 8% ,6 月 22 日发病株率达 100% ,4—6 月是
ToCV 发生高峰期;秋茬番茄上烟粉虱种群数量从
10 月中下旬明显下降,而 ToCV 发病株率一直呈升
高趋势,7—8 月未发现 ToCV 发病植株,9 月 3 日开
始发病株率明显升高,为 35 6% ,10 月 22 日发病株
率达 94 5% ,11 月 12 日发病株率达 100% (图 1)。
2 2 烟粉虱体内 ToCV检测
以反转录得到的 cDNA 为模板,利用 ToCV 特
异引物进行 PCR检测,在寿光地区番茄发病植株上
采集的 Q 型烟粉虱样品中扩增得到1 000 bp 左右
的条带,与感染 ToCV 番茄阳性对照样品的扩增结
果一致(图 2)。 表明在该地区发病番茄植株上采集
的烟粉虱体内携带有 ToCV。
461 植 物 保 护 学 报 43 卷
图 1 春茬、秋茬番茄上 Q型烟粉虱种群动态
与 ToCV发病株率关系
Fig. 1 The relationships between population dynamics of
Bemisia tabaci biotype Q and ToCV incidence on
tomato plants in spring and autumn
图 2 RT⁃PCR检测烟粉虱体内 ToCV
Fig. 2 Detection of ToCV in Bemisia tabaci by RT⁃PCR
M: DL5000 DNA Ladder; 1: ToCV 阳性番茄样品;
2: 无毒烟粉虱; 3 ~ 6: 温室 ToCV 发病番茄植株上的烟
粉虱。 M: DL5000 DNA Ladder; 1: positive control of to⁃
mato sample; 2: non⁃viruliferous B. tabaci; 3 - 6: B. tabaci
on ToCV⁃infected tomato plants.
2 3 烟粉虱数量和取食时间对 ToCV感病株率的影响
在健康番茄植株上分别接 10、20、40、60 头带毒
Q型烟粉虱成虫后,检测番茄植株 ToCV 感病株率
分别为 14% 、46% 、80%和 98% ,且 4 个处理组间感
病株率均差异极显著,表明带毒 Q 型烟粉虱数量对
ToCV发病株率存在显著影响,番茄发病株率随着种
群数量的增加而升高(图 3)。
在健康番茄植株上接带毒 Q型烟粉虱成虫 0 5
h后,ToCV 感病株率仅为 6 7% ;接带毒 Q 型烟粉
虱成虫 48 h,感病株率高达 98 0% ,获毒 24、48 h后
感病株率极显著高于其它处理。 表明在获毒 0 5 ~
48 h后,番茄感病株率随着取食时间的增加而显著
升高(图 3)。
图 3 带毒 Q型烟粉虱数量和取食时间
对番茄感病株率的影响
Fig. 3 Effects of adult populations and feeding time of
viruliferous Bemisia tabaci biotype Q on tomato
plant infected rate
图中数据为平均数 ±标准误。 不同小写字母表示经
Duncan氏新复极差法检验在 P <0 01水平差异显著。 Data
are mean ± SE. Different letters indicate significant difference
at P <0 01 level by Duncan’s new multiple range test.
3 讨论
近年来,随着番茄褪绿病毒的迅速传播,该病毒
已成为我国番茄生产中重要的新生病毒,防控形势
严峻(周涛等,2014)。 ToCV 侵染番茄导致叶片褪
绿、黄化,症状与植物缺素症类似,因此田间不易对
其进行正确诊断,而且其传毒介体烟粉虱在保护地
周年发生,更加剧了该病毒病的发生和蔓延。 本研
究调查发现,山东寿光地区春茬番茄植株 ToCV 发
病株率随烟粉虱种群数量的增加而升高,4—6 月气
候条件有利于烟粉虱大量繁殖,成为 ToCV 发病高
峰期,这与 2013 年山东省 ToCV 发生规律一致(刘
5611 期 代惠洁等: 山东寿光地区 Q型烟粉虱对番茄褪绿病毒的传播
永光等,2014);10 月下旬烟粉虱种群数量虽明显下
降,但此时番茄植株带毒率已经很高,因此发病株率
持续保持高水平。 ToCV除在寿光暴发外,还在山东
泰安、聊城、青岛、烟台等地迅速蔓延(Zhao et al. ,
2014;赵黎明等,2014;李洁等,2015)。 李洪冉等
(2015)田间系统调查表明 Q 型烟粉虱在山东各地
已广泛取代 B 型烟粉虱成为优势种群,这也可能是
ToCV在该地区迅速传播蔓延的重要原因之一。
目前,国际上尚未有抗病品种,因此,防控传毒
介体烟粉虱成为控制 ToCV 流行的重要方法。 生产
中通常使用杀虫剂防治烟粉虱,但有时田间仅能够
有效控制烟粉虱,却不能有效防控 ToCV,可能在防
治前烟粉虱已传播了该病毒(周涛等,2014)。 ToCV
的诊断可通过症状观察结合 RT⁃PCR、 Real⁃Time
PCR和 LAMP 等分子生物学检测方法(Papayiannis
et al. ,2011;Zhao et al. ,2015),血清学检测技术也
可应用于 ToCV 的检测( Jacquemond et al. ,2009)。
李洁等 (2015)建立的通过媒介昆虫烟粉虱检测
ToCV的方法,可在尚未发现或 ToCV 发病不明显地
区进行检测,弥补了传统 ToCV 诊断技术的不足,为
该病毒的快速、高效检测提供了一种可行思路。 本
试验也通过 RT⁃PCR 检测技术发现,在山东寿光地
区的发病番茄植株上采集的烟粉虱体内携带有
ToCV。
本研究室内试验表明,番茄植株 ToCV 感病株
率随着取食带毒 Q 型烟粉虱成虫种群数量增加和
时间延长而显著升高,这与 Fortes et al. (2012)研究
结果一致,即将获毒 48 h 的 10、25、50 头 Q 型烟粉
虱成虫分别接在健康辣椒植株上,辣椒植株 ToCV
感病株率随带毒 Q 型烟粉虱数量增加而升高。
ToCV除单一侵染外,与番茄黄化曲叶病毒(Tomato
yellow leaf curl virus,TYLCV)还可以复合侵染番茄
植株 ( Marítnez⁃Zubiaur et al. , 2008; 赵黎明等,
2014)。 ToCV与 TYLCV均可以由烟粉虱传播,这 2
种病毒的复合侵染将对番茄生产造成更为严重的损
失。 我国对 ToCV 的研究尚处在开始阶段,关于
ToCV流行、烟粉虱传毒机制、烟粉虱 -寄主植物 -
植物病毒之间的互作机制及烟粉虱对 TYLCV 和
ToCV传播竞争机制等方面的研究亟待开展。
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(责任编辑:王 璇)
7611 期 代惠洁等: 山东寿光地区 Q型烟粉虱对番茄褪绿病毒的传播