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Molecular identification of Tomato chlorosis virus on eggplants in Beijing

北京地区茄子感染番茄褪绿病毒的分子鉴定



全 文 :植物保护学报 Journal of Plant Protection, 2016, 43(1): 168 - 172 DOI: 10􀆰 13802 / j. cnki. zwbhxb. 2016􀆰 01􀆰 025
基金项目:北京市农林科学院青年科研基金(QNJJ 201320)
∗通讯作者(Author for correspondence), E⁃mail: zhouying16_2013@ 163. com
收稿日期: 2015 - 09 - 20
北京地区茄子感染番茄褪绿病毒的分子鉴定
周  莹∗  黄金宝  乔广行  罗  晨  李明远
(北京市农林科学院植物保护环境保护研究所, 北京 100097)
摘要: 为明确北京地区茄子感染番茄褪绿病毒(Tomato chlorosis virus,ToCV)的情况,于 2015 年 3—
6 月收集了 10 份疑似感染 ToCV 的设施茄子样品,通过 PCR 分子鉴定法进行检测,并进一步对扩
增阳性样品 ToCV 的 CP 基因采用邻接法进行了系统进化分析。 结果表明,10 个检测样品中有 4
个扩增得到约 463 bp 的特异条带,经测序与 GenBank 中 ToCV 序列相似性达到 99􀆰 0%以上,表明
这 4 个样品均携带有该病毒,检出率为 40% ;ToCV 茄子分离物的 CP 基因序列大小为 774 bp,
GenBank 登录号为 KT751008,与 ToCV北京番茄分离物(KC311375)同源性最高,达到 99􀆰 9% ,确认
该序列为 ToCV 片段;系统进化树显示,ToCV 茄子分离物与 ToCV 日本分离物(AB513443)处于同
一分支,具有密切的亲缘关系,表明不同国家 ToCV分离物之间的亲缘关系与地理距离具有一定的
相关性。
关键词: 番茄褪绿病毒; 分子鉴定; 茄子分离物; 系统进化
Molecular identification of Tomato chlorosis virus on eggplants in Beijing
Zhou Ying∗   Huang Jinbao  Qiao Guanghang  Luo Chen  Li Mingyuan
(Institute of Plant and Environmental Protection, Beijing Academy of Agriculture and
Forestry Sciences, Beijing 100097, China)
Abstract: In order to observe the disease occurrence of Tomato chlorosis virus (ToCV) from eggplants in
Beijing, ten samples of eggplants were collected in greenhouses from March to June in 2015. These
samples were detected with PCR and the CP gene of positive samples was analyzed by using neighbor⁃
joining method. The results showed that four samples were positive for ToCV and the positive percentage
was 40% . The CP gene of positive samples were cloned and sequenced, which shared more than 99􀆰 9%
nucleotide identity with an isolate of tomato from Beijing (KC311375). Phylogenetic analyses showed
that the isolate of eggplant (KT751008) was closer to the isolate from Japan (AB513443), and there was
a correlation between nucleotide identity and the distance between countries.
Key words: Tomato chlorosis virus ( ToCV ); molecular identification; isolate of eggplant;
phylogenetic analysis
    番茄褪绿病毒(Tomato chlorosis virus,ToCV)隶
属于长线形病毒科毛形病毒属 Crinivirus。 ToCV 引
起的植物早期症状表现为脉间褪绿黄化,与生理性
缺素症状很类似,常被认为是营养元素缺乏所致,因
此在早期很容易被误诊;病害发展到后期,叶片除严
重褪绿黄化外还出现坏死枯斑,严重影响植株生长,
造成减产。 该病毒病于 1998 年在美国佛罗里达州
首次被报道(Wisler et al. ,1998a),随后在西班牙
(Navas⁃Castillo et al. ,2000)、葡萄牙(Louro et al. ,
2000)、意大利(Accotto et al. ,2001)、希腊(Dovas et
al. ,2002)、法国(Dalmon et al. ,2005)、巴西(Freitas
et al. ,2012)等国家相继报道了 ToCV的发生。 我国
ToCV 的发生首次报道于 2013 年 ( Zhao et al. ,
2013),目前北京(Zhao et al. ,2013)、山东(Karwitha
et al. ,2014)、南京(Zhao et al. ,2014)、河北(孙国珍
等,2015)以及天津地区(高利利等,2015)番茄、辣
椒作物上已有 ToCV 的发生,造成减产和果实商品
性下降,引起严重的经济损失(刘永光等,2014)。
ToCV传播介体有烟粉虱 Bemisia tabaci(包括
A、B和 Q生物型)、温室白粉虱 Trialeurodes vaporari⁃
orum和纹翅粉虱 Trialeurodes abutilonea等(Wisler et
al. ,1998b;Navas⁃Castillo et al. ,2000),不通过病毒
汁液摩擦传播。 ToCV 寄主范围有茄科(主要包括
番茄、辣椒、烟草、矮牵牛、酸浆等)、番杏科、苋科、
夹竹桃科、藜科、菊科和蓝雪科等植物 (Morris et
al. ,2006;Wintermantel & Wisler,2006),Zhou et al.
(2015)也报道了茄子 Solanum melongena L.是 ToCV
的自然寄主,验证了 ToCV 可以从感病番茄通过烟
粉虱传播到茄子上,并能表现出 ToCV 的典型症状。
茄子是设施栽培中的重要蔬菜作物,在我国蔬菜生
产中占有重要的地位。 随着近几年我国设施农业的
快速发展,特别是北方保护地设施茄子栽培面积的
不断扩大,加之重茬连作及设施栽培管理措施不当,
导致设施茄子生产中出现了许多新问题亟待解决,
尤其是茄子病毒病发生严重,已成为生产中的重要
限制因子。
目前设施茄子对 ToCV的感染及携带情况尚不
明确。 因此,为明晰当前北京地区设施茄子感染
ToCV的情况,本研究于 2015 年 3—6 月收集了疑似
感染 ToCV的设施茄子样品进行 RT⁃PCR分子鉴定,
并分析 ToCV茄子分离物与其它分离物之间的亲缘
关系,以期在了解不同寄主感染 ToCV 的情况以及
不同寄主分离物亲缘关系的基础上对 ToCV 的扩散
风险进行评估,为番茄褪绿病害的综合防治提供基
础数据。
1 材料与方法
1􀆰 1 材料
供试植物:在北京平谷区马昌营镇和通州区张
家湾镇设施茄子大棚中观察到大量茄子叶片出现褪
绿症状,经初步调查表现该症状的植株占到 40% ~
50% ,同时大棚中也发现有粉虱的存在。 采集疑似
感染 ToCV的茄子叶片样品共 10 份,保存在 - 80℃
冰箱待用。 选取北京海淀区番茄病样为阳性对照,
经测序确认被 ToCV 感染;未表现褪绿症状且经检
测为 ToCV阴性的健康茄子样品为阴性对照。
试剂及仪器:植物 RNA 提取试剂盒、一步法
RT⁃PCR试剂盒、琼脂糖凝胶 DNA 纯化回收试剂
盒、载体 pMD18⁃T、连接酶、大肠杆菌 Escherichia coli
DH5α,宝生物工程(大连)有限公司;其余试剂均为
国产分析纯。 PCR 仪、Gel Doc XR 凝胶成像系统、
PowerPac系列电泳仪,美国 Bio⁃Rad公司。
1􀆰 2 方法
1􀆰 2􀆰 1 茄子感染 ToCV的症状观察
为明确设施茄子感染 ToCV 后表现症状的发生
发展规律,于 2015年 1—9月于平谷区马昌营镇设施
大棚中设点观察茄子生长周期中 ToCV 症状的发展
过程,茄子于 1 月开始播种,分别于苗期、开花期、结
果期进行 ToCV 症状的观察。 设施大棚采用常规栽
培管理,整个生长季棚室中有少到中量烟粉虱存在。
1􀆰 2􀆰 2 样品 RNA的提取及 RT⁃PCR检测
提取 10 个待测茄子样品及 2 个对照样品的总
RNA,每个样品称取 100 mg,使用植物 RNA提取试剂
盒,参照说明书提取各样品的总 RNA。 采用 ToCV检
测通用引物 Toc5:5′⁃GGTTTGGATTTTGGTACTACAT⁃
TCAGT⁃3′和 Toc6:5′⁃AAACTGCCTGCATGAAAAGTC⁃
TC⁃3′(Dovas et al. ,2002)对供试样品进行RT⁃PCR检
测,确认样品是否携带 ToCV,阳性样品预期 PCR 扩
增产物大小为 463 bp。 利用引物 Top9:5′⁃GAAGT⁃
GAGAGATTTCTTGAGG⁃3′和 ToCPm:5′⁃CGAGCAG AG⁃
ATCCTCTT⁃3′(Jacquemond et al. ,2009)扩增外壳蛋
白(coat protein,CP)基因,预期 PCR扩增产物大小为
883 bp。 所用引物均由生工生物工程(上海)股份有
限公司合成。
按照试剂盒说明进行一步法 RT⁃PCR,RT⁃PCR
反应体系为:2 × 1 Step Buffer 反应缓冲液 25 μL、
PrimeScript 1 Step Enzyme Mix 2 μL、20 μmol / L上下
游引物各 1 μL、总 RNA 1 μL,加 RNase Free H2O至
总体积为 50 μL。 充分混匀后于 PCR 仪上进行反
应。 PCR 反应程序为:50℃ 30 min; 94℃ 2 min;
94℃变性 45 s, 58℃退火 30 s,72℃延伸 30 s,30 个
循环;72℃延伸 5 min。 PCR反应以感染 ToCV番茄
样品为阳性对照,以健康茄子样品为阴性对照。
1􀆰 2􀆰 3 PCR扩增产物的克隆测序及分析
将 PCR 扩增产物回收克隆到载体 pMD18⁃T
上,筛选阳性克隆委托博迈德科技发展有限公司进
行测序。 所得序列利用 ORF Finder 软件预测分析
其开放阅读框;以 DNAMAN 6􀆰 0 软件对所得序列进
9611 期 周  莹等: 北京地区茄子感染番茄褪绿病毒的分子鉴定
行比较分析;为了分析 ToCV 茄子分离物系统进化
关系及分类地位,选取国内外不同地区有代表性的
ToCV番茄分离物,基于 ToCV CP 基因序列,采用
MEGA 5􀆰 05 软件以邻接法构建系统发育进化树,各
分支置信度(bootstrap)进行 1 000 次重复分析。
2 结果与分析
2􀆰 1 感染 ToCV的茄子植株田间症状
经观察,茄子于苗期未表现明显症状,开花期开
始叶片逐渐显现褪绿症状,被感染的茄子植株表现
出与感病番茄相似的症状,下部叶片首先表现脉间
褪绿变黄(图 1⁃A),类似于生理性缺素,逐渐从下部
叶片扩展到上部叶片;随着症状的发展,除了叶脉保
持绿色外,整个叶片呈黄色,同时叶片变脆,后期出
现坏死斑点等典型的 ToCV 症状(图 1⁃B),随着枯
黄的叶片逐渐落叶,整个植株长势越来越弱,果实营
养供应受到影响。 而健康茄子植株叶片颜色翠绿正
常(图 1⁃C)。
图 1 北京地区设施茄子感染 ToCV后的症状表现
Fig. 1 Symptoms of ToCV on eggplants in the greenhouse in Beijing
A: 茄子感染 ToCV的早期症状; B: 茄子感染 ToCV的后期症状; C: 健康茄子植株。 A: The early symptoms of eggplant
plants infected by ToCV; B: the late symptoms of eggplant plants infected by ToCV; C: healthy eggplant plants.
 
2􀆰 2 供试茄子样品中 ToCV的检测
用 Toc5 / Toc6 引物对供试 10 个样品进行了 RT⁃
PCR检测,其中 4 个茄子样品扩增得到约 463 bp 的
特异条带(图 2),经测序后比对,扩增出的特异条带
序列与 GenBank 中的 ToCV 序列相似性均达到
99􀆰 0%以上,表明所扩增到的基因片段属于 ToCV,
所测样品中 ToCV的检出率为 40% 。
图 2 利用 ToCV特异性引物对北京地区
设施茄子样品的 RT⁃PCR检测结果
Fig. 2 Detection results of RT⁃PCR of ToCV on eggplants
in the greenhouse in Beijing by using specific primers
M: DL2000; 1 ~ 10: 茄子样品; 11: 阳性对照; 12:
阴性对照。 M: DL2000; 1 - 10: eggplant samples; 11:
positive control; 12: negative control.
 
2􀆰 3 ToCV茄子分离物 CP基因的扩增结果
选取 ToCV 检测为阳性的 2 个茄子样品,采用
Top9( + ) / ToCPm( - )引物扩增其 CP 基因,得到
883 bp的目的条带(图 3),将条带进行回收、连接转
化,测序所得序列经开放阅读框软件分析获得 774
bp 的 CP 基因, 2 个样品的 CP 基因同源性为
100% ,提交至 GenBank获得登录号为 KT751008。
图 3 北京地区设施茄子样品 ToCV CP
基因的扩增结果
Fig. 3 Amplification of CP gene of ToCV from eggplants
in the greenhouse in Beijing
M: DL2000; 1 ~ 2: 茄子阳性样品; 3: 阳性对照;
4: 阴性对照。 M: DL2000; 1 - 2: eggplant samples;
3: positive control; 4: negative control.
 
2􀆰 4 ToCV CP基因序列的进化分析
将获得的 ToCV 茄子分离物 CP 基因序列进行
BLAST N检索,与 ToCV北京番茄分离物(KC311375)
071 植  物  保  护  学  报 43 卷
同源性最高,达到 99􀆰 9%,确认该序列为 ToCV片段。
系统发育进化树显示,北京地区设施茄子样品的
ToCV序列与北京番茄 ToCV 分离物处于同一分支,
并且二者与 ToCV日本分离物(AB513443)处于同一
大支,亲缘关系较近,而且进化树分支与国家地理位
置具有一定的相关性,我国 ToCV 分离物与希腊、以
色列、土耳其、黎巴嫩等国 ToCV 分离物的亲缘关系
要近于远在北美洲的美国 ToCV分离物(图 4)。
图 4 基于 CP基因序列构建的 ToCV茄子分离物及其相关分离物的系统进化树
Fig. 4 Phylogenetic analysis based on CP gene of ToCV and related isolates on eggplants
 
3 讨论
番茄褪绿病毒是北方地区蔬菜上继番茄黄化曲
叶病毒(Tomato yellow leaf curl virus,TYLCV)之后另
一种重要的病毒。 该病毒具有广泛的寄主范围,可
危害包括番茄、辣椒、烟草等重要的蔬菜、经济作物
以及一些花卉、杂草,而且多种粉虱均是其传播介
体,这为 ToCV 的传播和流行提供了有利条件。 目
前,ToCV在我国蔬菜主产地山东番茄种植区已呈暴
发状态(刘永光等,2014),河北省部分地区番茄上
ToCV普遍发生(孙国珍等,2015),北京地区番茄受
害地块发病率普遍在 50%以上(周涛等,2014),天
津地区番茄种植区 ToCV 零星发生 (高利利等,
2015)。 本课题组继证实茄子为 ToCV 自然寄主之
后(Zhou et al. ,2015),对北京地区设施茄子感染
ToCV的情况进行了分子检测,结果表明,平谷区马
昌营镇与通州区张家湾镇 2 地设施茄子上已有
ToCV的发生,检出率达 40% ;调查中也发现采集地
设施番茄上 ToCV 普遍发生,设施大棚中均观察到
少到中量的烟粉虱,因此关注 ToCV 侵染番茄的同
时,应警惕茄子上该病毒的发生与扩展,避免 ToCV
在多种作物上的大发生。
根据 ToCV茄子分离物 CP 基因构建的系统进
化树显示,北京地区设施茄子样品的 ToCV 序列与
北京番茄 ToCV分离物(KC311375)处于同一分支,
前期的虫传试验证明番茄上的 ToCV 可以经烟粉虱
传播到茄子上致病(Zhou et al. ,2015),结合田间观
察结果以及不同寄主上 ToCV 最早发生时间,2013
年北京地区番茄上检测到 ToCV,随后 2014 年该地
区茄子上也发现了 ToCV,综合以上情况可初步判
断,茄子感染 ToCV 很可能由感病番茄通过烟粉虱
传播而引起,但 ToCV 是否可以从感病茄子经由烟
粉虱传播到番茄上致病还有待进一步研究。 ToCV
北京分离物与 ToCV 日本分离物(AB513443)处于
同一大支,亲缘关系较近,而我国 ToCV 分离物与希
腊、以色列、土耳其、黎巴嫩等国 ToCV 分离物的亲
缘关系要近于美国 ToCV 分离物,表明进化树分支
与国家地理位置之间具有一定的相关性,这进一步
说明 ToCV可能通过粉虱或种苗调运在临近国家间
传播,因此粉虱防控及种苗检测是控制该病害的重
要环节。
当前 ToCV在我国有局部发生到大面积普遍发
生的势头,而我国对于 ToCV 的研究仍处于起步阶
段,亟需开展相关工作控制该病的大发生,诸如
ToCV寄主范围的进一步调查、对不同寄主的致病力
差异以及流行过程中不同寄主中 ToCV 重组、变异
等情况的研究;另外在生产上发病地区应全面开展
ToCV综合防控工作,如粉虱防控、现有品种抗性评
价以及综合防治措施实施等,未发生地区则应慎重
从发病区引入种苗,并做好种苗监测和粉虱防控
工作。
1711 期 周  莹等: 北京地区茄子感染番茄褪绿病毒的分子鉴定
参 考 文 献 (References)
Accotto GP, Vaira AM, Vecchiati M, Finetti Sialer MM, Gallitelli
D, Davino M. 2001. First report of Tomato chlorosis virus in
Italy. Plant Disease, 85(11): 1208
Dalmon A, Bouyer S, Cailly M, Girard M, Lecoq H, Desbiez C,
Jacquemond M. 2005. First report of Tomato chlorosis virus and
Tomato infectious chlorosis virus in tomato crops in France. Plant
Disease, 89(11): 1243
Dovas CI, Katis NI, Avgelis AD. 2002. Multiplex detection of crini⁃
viruses associated with epidemics of a yellowing disease of toma⁃
to in Greece. Plant Disease, 86(12): 1345 - 1349
Freitas DMS, Nardin I, Shimoyama N, Souza⁃Dias JAC, Rezenda
JAM. 2012. First report of Tomato chlorosis virus in potato in
Brazil. Plant Disease, 96(4): 593
Gao LL, Sun GZ, Wang Y, Gao W, Zhang CX, Zhang AS, Zhu
XP. 2015. Molecular detection and identification of Tomato
chlorosis virus in Tianjin. Acta Agriculturae Boreali⁃Sinica, 30
(3): 211 - 215 ( in Chinese) [高利利, 孙国珍, 王勇, 高
苇, 张春祥, 张安胜, 竺晓平. 2015. 天津地区番茄褪绿病
毒的分子检测和鉴定. 华北农学报, 30(3): 211 - 215]
Jacquemond M, Verdin E, Dalmon A, Guilbaud L, Gognalons P.
2009. Serological and molecular detection of Tomato chlorosis
virus and Tomato infectious chlorosis virus in tomato. Plant Pa⁃
thology, 58(2): 210 - 220
Morris J, Steel E, Smith P, Boonham N, Spence N, Barker I.
2006. Host range studies for Tomato chlorosis virus, and Cu⁃
cumber vein yellowing virus transmitted by Bemisia tabaci (Gen⁃
nadius). European Journal of Plant Pathology, 114(3): 265 -
273
Karwitha M, Feng ZK, Yao M, Chen XJ, Zhang WN, Liu XF, Tao
XR. 2014. The complete nucleotide sequence of the RNA1 of a
Chinese isolate of Tomato chlorosis virus. Journal of Phytopa⁃
thology, 162(6): 411 - 415
Liu YG, Wei JP, Qiao N, Li MQ, Liu XM, Zhu XP. 2014. Out⁃
break and control measures of Tomato chlorosis virus in Shan⁃
dong Province. China Vegetables, (5): 67 - 69 ( in Chinese)
[刘永光, 魏家鹏, 乔宁, 李美芹, 刘晓明, 竺晓平. 2014.
番茄褪绿病毒在山东暴发及其防治措施. 中国蔬菜, (5):
67 - 69]
Louro D, Accotto GP, Vaira AM. 2000. Occurrence and diagnosis
of Tomato chlorosis virus in Portugal. European Journal of Plant
Pathology, 106(6): 589 - 592
Navas⁃Castillo J, Camero R, Bueno M, Moriones E. 2000. Severe
yellowing outbreaks in tomato in Spain associated with infections
of Tomato chlorosis virus. Plant Disease, 84(8): 835 - 837
Sun GZ, Gao LL, Lu WL, Wang Y, Zhang AS, Zhu XP. 2015.
Molecular detection and identification of Tomato chlorosis virus
infecting greenhouse⁃grown tomato plants in Hebei Province.
Northern Horticulture, (9): 95 - 98 ( in Chinese) [孙国珍,
高利利, 陆文利, 王勇, 张安胜, 竺晓平. 2015. 河北省设
施番茄褪绿病毒分子检测和鉴定研究. 北方园艺,
(9): 95 - 98]
Wintermantel WM, Wisler GC. 2006. Vector specificity, host
range, and genetic diversity of Tomato chlorosis virus. Plant
Disease, 90(6): 814 - 819
Wisler GC, Duffus JE, Liu HY, Li RH. 1998b. Ecology and epide⁃
miology of whitefly⁃transmitted closteroviruses. Plant Disease,
82(3): 270 - 280
Wisler GC, Li RH, Liu HY, Lowry DS, Duffus JE. 1998a. Tomato
chlorosis virus: a new whitefly⁃transmitted, phloemlimited, bi⁃
partite closterovirus of tomato. Phytopathology, 88(5):
402 - 409
Zhao LM, Li G, Gao Y, Liu YJ, Sun GZ, Zhu XP. 2014. Molecu⁃
lar detection and complete genome sequences of Tomato chloro⁃
sis virus isolates from infectious outbreaks in China. Journal of
Phytopathology, 162(10): 627 - 634
Zhao RN, Wang R, Wang N, Fan ZF, Zhou T, Shi YC, Chai M.
2013. First report of Tomato chlorosis virus in China. Plant Dis⁃
ease, 97(8): 1123
Zhou T, Yang PY, Zhao RN, Shi YC, Yuan K, Fan ZF. 2014.
Alarming the transmission and damage of Tomato chlorosis virus
in China. Plant Protection, 40(5): 196 - 199 ( in Chinese)
[周涛, 杨普云, 赵汝娜, 师迎春, 原锴, 范在丰. 2014. 警
惕番茄褪绿病毒在我国的传播和危害. 植物保护, 40(5):
196 - 199]
Zhou Y, Yan JY, Qiao GH, Liu M, Zhang W, Li XH. 2015. First
report of Tomato chlorosis virus infecting eggplant ( Solanum
melongena L. ) in China. Plant Disease, 99(11): 1657
(责任编辑:李美娟)
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