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A real-time (SYBR Green I) PCR assay for detection and quantification of jujube witches’-broom phytoplasma in the grafted jujube cultivar scions with different resistance

实时荧光定量PCR(SYBR Green I)检测不同抗枣疯病枣树品种嫁接接穗中的植原体浓度



全 文 :植物病理学报
ACTA PHYTOPATHOLOGICA SINICA  45(5): 520 ̄529(2015)
收稿日期: 2014 ̄06 ̄06ꎻ 修回日期: 2015 ̄05 ̄14
基金项目: 国家“863”计划(2012AA101501)ꎻ北京市林业科学技术推广项目[京园绿推(2011)03号]
通讯作者: 田国忠ꎬ研究员ꎬ主要从事植原体研究ꎻ E ̄mail:tiangz@caf.ac.cn
第一作者: 任争光ꎬ男ꎬ博士ꎬ主要从事植物病原细菌学研究ꎻ E ̄mail:zgren2005@126.comꎮ
doi:10.13926 / j.cnki.apps.2015.05.010
实时荧光定量 PCR(SYBR Green I)检测不同
抗枣疯病枣树品种嫁接接穗中的植原体浓度
任争光1ꎬ 王 合2ꎬ 林彩丽1ꎬ 刘 曦2ꎬ 宋传生1ꎬ
冯术快3ꎬ 于少帅1ꎬ 卢绪利3ꎬ 田国忠1∗
( 1中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所ꎬ国家林业局森林保护学重点实验室ꎬ北京 100091ꎻ
2北京市林业保护站ꎬ北京 100029ꎻ 3北京市昌平区园林绿化局ꎬ北京 102200)
摘要:在枣疯植原体 16S rDNA 片段内设计并合成引物对 DZ16SF ̄2 / DZ16SR ̄2(扩增 190 bp 片段)ꎬ用重组质粒 pMD18 ̄
DZ16S为模板建立标准曲线ꎬ并建立枣疯植原体实时荧光定量 PCR(SYBR Green I)检测体系ꎮ 溶解曲线分析显示:该引物
特异性好ꎬ该体系对质粒模板的检测灵敏度达 102 copies / μLꎮ 利用该体系对不同月份、不同发病级别的嫁接接种枣树接穗
样品进行植原体含量测定ꎮ 通过对高抗品种‘星光’ꎬ中抗品种‘黑腰子枣’、‘嘎嘎枣’和‘葫芦枣’ꎬ感病品种‘月光枣’、
‘马牙枣’、‘莲蓬子’、‘北流西冬枣’和高感品种‘大红袍枣’嫁接到发病‘冬枣’砧木上所表现出的不同病级、病情指数和
病原浓度比较结果发现ꎬ表现无症状的样品中植原体的含量在每克鲜重 105 ~ 106个ꎬ发病Ⅰ ~Ⅱ级枝条中植原体浓度在
106 ~107个 / gꎬⅢ~Ⅳ级发病枝条含量在 107 ~108个 / g鲜重ꎬ而 V级发病枝条达到每克鲜重 109个ꎬ表明接种发病的接穗症
状严重度与其体内植原体浓度积累密切相关ꎮ 高抗枣疯病‘星光’品种嫁接接穗体内病原浓度明显低于感病品种ꎬ而且有
较多‘星光’接穗嫁接的发病砧木症状有所减轻ꎬ植原体浓度也有所降低ꎮ 本研究可为探索枣树品种的抗病机制、抗病性鉴
定及枣疯病植原体的防治提供参考ꎮ
关键词:枣疯病ꎻ 植原体ꎻ 抗病品种ꎻ 实时荧光定量 PCRꎻ 嫁接传病
A real ̄time (SYBR Green I) PCR assay for detection and quantification of jujube
witches’  ̄broom phytoplasma in the grafted jujube cultivar scions with different
resistance   REN Zheng ̄guang1ꎬ WANG He2ꎬ LIN Cai ̄li1ꎬ LIU Xi2ꎬ SONG Chuan ̄sheng1ꎬ FENG
Shu ̄kuai3ꎬ YU Shao ̄shuai1ꎬ LU Xu ̄li3ꎬ TIAN Guo ̄zhong 1   ( 1Research Institute of Forest Ecologyꎬ Environment
and Protectionꎬ Chinese Academy of Forestryꎬ Beijing 100091ꎬ Chinaꎻ 2Beijing Forestry Protection Stationꎬ Beijing 100029ꎬ
Chinaꎻ 3Changping  District Landscape and Forester Bureauꎬ Beijing 102200ꎬ China )
Abstract: Jujube witches’ ̄broom (JWB) disease is one of the destructive diseases in Jujube fruit tree. In this
studyꎬ primer pair DZ16SF ̄2/ DZ16SR ̄2 was designed and synthesizedꎬ which could amplify 190 bp fragments
of 16S rDNA sequence of JWB phytoplasma by PCR. The real ̄time (SYBR Green I) quantitative PCR detection
system was constructed by using the recombinant plasmid of pMD18 ̄DZ16S as the template for establishing
standard curve. All the results showed that the primer pair DZ16SF ̄2/ DZ16SR ̄2 had good specificity and sensi ̄
tivity for the detection of JWB phytoplasma. The phytoplasma concentrations as well as disease index were quan ̄
titively detected and compared in the graft inoculated different cultivar scions with different grades of disease in ̄
cluding the JWB ̄highly ̄resistant cultivar ‘Xingguang’ꎻ moderate resistant cv. ‘Heiyaozizao’ꎬ ‘Gagazao’ and
 
  5期 任争光ꎬ等:实时荧光定量 PCR(SYBR Green I)检测不同抗枣疯病枣树品种嫁接接穗中的植原体浓度
‘Huluzao’ꎻ susceptible cv. ‘Yueguangzao’ꎬ ‘Mayazao’ꎬ ‘Lianpengzizao’ and ‘Beiliuxidongzao’ and the
highly susceptible cv. ‘Dahongpaozao’ . In generalꎬ the phytoplasma concentrations in the asymptomatic scions
were about 105-106 cells per gram of plant tissuesꎬ 106-107 and 107-108 cells per gram of tissues in the gradeⅠ~
Ⅱand Ⅲ~Ⅳ infected scions respectivelyꎬ and up to 109 per gram of tissues in the most severe grade V diseased
scionsꎬ which suggested that the degree of infection and phytoplasma accumulation in different jujube scions was
closely correlated with the level of visual witches’ ̄broom symptoms. The results of the detailed investigation and
detection of the JWB ̄highly ̄resistant cultivar ‘Xingguang’ indicated that the phytoplasma concentrations in the
infected scions were obviously lower than other susceptible cultivarsꎬ furthermoreꎬ the grafting of the ‘Xing ̄
guang’ scions caused a reduction in the symptom severity and phytoplasma concentration in the rootstocks. This
work will give the hands of exploring the jujube resistance mechanismꎬ cultivar selection and help to control the
phytoplasma disease.
Key words: Jujube witches’  ̄broomꎻ phytoplasmaꎻ resistant cultivarꎻ real ̄time quantitative PCRꎻ graft
transmission of disease
中图分类号: S432.4          文献标识码: A          文章编号: 0412 ̄0914(2015)05 ̄0520 ̄10
    枣树是我国重要的经济林树种之一ꎬ种植广
泛ꎮ 枣果营养丰富ꎬ富含糖份、维生素 C 及铁钙等
矿物质元素ꎬ深受人们喜爱ꎮ 因其抗逆性强ꎬ可以
兼顾经济和生态效益ꎬ是我国重要的特色优势果树
之一ꎮ 然而由枣疯植原体引起的枣疯病( Jujube
witches’  ̄broom diseaseꎬJWB)在各树龄枣树田间
条件下发生普遍ꎬ导致叶片黄化、小枝丛生、花器返
祖、果实畸形ꎬ严重者 1 ~ 3 年即可整株枯死ꎬ经济
损失巨大[1ꎬ 2]ꎮ
    植原体 ( Phytoplasmaꎬ原称 Mycoplasma ̄like
organismꎬ简称 MLO)ꎬ是一类无细胞壁的植物病
原细菌ꎮ 该病菌主要存在于植物筛管细胞和介体
昆虫体内ꎬ通过营养繁殖材料(接穗、砧木、根蘖苗
及嫁接苗)和介体昆虫进行传播[3]ꎮ 由于枣疯病
的自然传播媒介主要是传毒昆虫叶蝉ꎬ而通过消灭
传毒昆虫的方法防止枣疯病的传播和蔓延在生产
上很难实施ꎬ另外枣树一旦染病后很快整株带毒和
终身带毒ꎬ利用剪除病枝和四环素类抗生素药物滴
注等治疗方式也无法避免其复发ꎮ 脱毒苗木的应
用也不能避免其再次受到感染ꎮ 筛选抗病种质资
源ꎬ选育抗病优良品种ꎬ是目前防治枣疯病最为经
济有效的措施[4]ꎮ 本研究选取北京市枣树主要栽
培品种ꎬ以及河北农业大学中国枣研究中心选育的
抗病品种‘星光’为试材ꎬ通过嫁接接穗的方法将
各品种接穗嫁接到北京市昌平区重症疯枣园中ꎬ并
调查嫁接后枣接穗的发病情况ꎮ 最后以枣疯植原
体为研究对象ꎬ建立非特异性实时荧光 ( SYBR
Green I)定量 PCR检测体系ꎬ检测不同枣树样品接
穗中的植原体含量ꎬ探索枣树品种抗性与植原体浓
度之间的关系ꎮ
1  材料与方法
1.1  质粒、菌株和枣树接穗、砧木
    CTAB植物基因组 DNA快速提取试剂盒购自
北京博迈德生物技术有限公司ꎻPCR 产物纯化试
剂盒、质粒提取试剂盒、RT ̄PCR 试剂盒 SuperReal
PreMix Plus ( SYBR Green)和大肠杆菌 Escheri ̄
chia coli DH5α 感受态细胞购自天根生物科技公
司ꎻ克隆载体 pMD18 ̄T vector 购自宝生物(大连)
有限公司ꎮ
    待测枣树接穗品种见表 1ꎬ各品种接穗均为健
康枣树上采集ꎻ选择的砧木为‘冬枣’品种ꎮ 检测
时用健康枣树样品作为阴性对照ꎬ健康枣树样品采
自北京市海淀区娘娘府干休所内未表现任何症状
的枣树上ꎬ经直接和巢氏 PCR均未检测到植原体ꎮ
1.2  砧木选择及嫁接方法
    ‘星光’品种嫁接时间为 2011 年 5 月ꎬ其余样
品接穗的嫁接时间为 2012年 5月(表 1)ꎮ 嫁接地
点选择北京市昌平区北流村重症疯枣园中ꎬ砧木品
种为感病‘冬枣’ꎬ砧木发病级别均在 IV 至 V 级ꎬ
其中‘北流西冬枣’品种为疯枣园中表现为抗枣疯病
‘冬枣’树上采集的接穗ꎮ嫁接方法选用劈接的方
125
 
植物病理学报 45卷
Table 1  The scions selected from different cultivars
Cultivar Resistant type Graft date Survival of grafting
Dahongpao HS 2012.05 3
Mayazao S 2012.05 8
Beiliuxidongzao S 2012.05 4
Yueguangzao S 2012.05 10
Lianpengzizao S 2012.05 14
Heiyaozizao R 2012.05 6
Gagazao R 2012.05 9
Huluzao MR 2012.05 9
Xingguang HR 2011.05 22
  HS=high susceptibleꎻ S=susceptibleꎻ R=resistantꎻ MR=moderate susceptibleꎻ HR=high resistant.
式[5]ꎬ在砧木上中下分别选取合适发病枝干进行
嫁接ꎬ每棵砧木上嫁接同一品种接穗ꎬ每种样品嫁
接 10~15个接穗(接穗成活个数见表 1)ꎮ 将‘星
光’接穗分别嫁接在多株砧木上ꎬ每个砧木嫁接不
同数量的接穗ꎮ ‘星光’1为 1 号砧木 2011 年嫁接
后至 2012年 5月份存活 1 个‘星光’接穗ꎻ‘星光’
2为 2号砧木共存活 6个接穗ꎻ‘星光’4 为 4 号砧
木存活 8个接穗ꎬ‘星光’8为 8号砧木存活 7 个接
穗ꎮ 田间调查时间始于 2012 年 5 月初ꎬ采样和植
原体定量检测时间从 2012年 7月开始ꎬ此时距‘星
光’品种嫁接 13个月ꎬ其余品种嫁接 2个月ꎮ 根据
枣疯病分级标准调查发病情况ꎬ计算病情指数ꎬ接
穗枝叶进行室内常规 PCR和 RT ̄PCR检测ꎮ
1.3  枣疯病分级和病情指数计算
    接穗发病级别分为 5 级[6]ꎮ 0 级ꎬ无明显症
状ꎻI 级ꎬ新发枝花梗明显延长ꎬ或顶梢叶变小、变
淡ꎬ小叶比率低于整枝的 10%ꎻⅡ级ꎬ新梢小叶、节
间缩短、腋芽明显伸长或花变叶比率达 11% ~
20%ꎻⅢ级ꎬ丛枝小叶比率达 21% ~ 50%ꎻⅣ级ꎬ丛
枝小叶比率达 51% ~ 90%ꎻⅤ级ꎬ丛枝小叶比率达
91%~100%(图 1)ꎮ 各品种接穗的病情指数计算
公式:
病情指数=∑(病级
×该病级接穗数)
调查总接穗数×最高病级
×100
1.4  枣疯植原体 DNA的提取与常规 PCR检测
    称取枣树幼嫩枝梢顶部枝叶 1~ 2 gꎬ用液氮冷
冻并充分研磨混匀ꎬ取 0.15 g 研磨粉末ꎬ用 CTAB
植物基因组 DNA快速提取试剂盒进行总 DNA 的
提取ꎬ以此 DNA为模板进行 PCR检测ꎮ 常规 PCR
方法(直接 PCR和巢氏 PCR)参考文献[7]和[8]ꎮ
1.5  荧光定量 PCR 检测体系的建立与枣树带病
样品检测
    利用植原体特异性引物 R16mF2 / R16mR1[7]
PCR 扩增‘冬枣’发病砧木(病级为 V 级)样品
DNAꎬ得到 1.4 kb大小的枣疯植原体 16S rDNA片
段ꎬ将其克隆到 pMD18 ̄T 载体上得到质粒
pMD18 ̄DZ16Sꎬ测序后在 1.4 kb 片段内部分别设
计 引 物 对 DZ16SF ̄2 / DZ16SR ̄2 ( 5′ ̄AAGT ̄
GTCGGGGCAACTCGGTA ̄3′ / 5′ ̄TGATAACCTC ̄
CACTATATTTCTATAGCT ̄3′ꎬ扩增片段大小为
190 bp )ꎮ 用 DNAMAN 软 件 计 算 重 组 质 粒
pMD18 ̄DZ16S的分子量ꎬ根据质粒 DNA 浓度ꎬ依
照公式计算每微升含有质粒的拷贝数ꎮ 最后以质
粒 pMD18 ̄DZ16S的梯度稀释液为模板进行实时
荧光(SYBR Green Ⅰ)定量 PCRꎬ建立标准曲线ꎮ
同时分别用直接和巢氏 PCR 的方法ꎬ以质粒
pMD18 ̄DZ16S的梯度稀释液为模板进行扩增ꎬ比
较分析 3 种 PCR 的检测灵敏度ꎮ 对枣树样品
DNA进行荧光定量 PCR检测ꎬ用荧光定量 PCR仪
自带软件进行溶解曲线分析并计算 DNA 样品中
对应的植原体数量ꎮ 将得出的植原体含量除以
DNA提取时组织的重量ꎬ再除以 2(植原体中 16S
rDNA 为双拷贝[9] )ꎬ就是单位组织鲜重中的植原
体含量ꎬ每个样品设 3个重复ꎮ 质粒拷贝数的计算
公式:
质粒拷贝数= DNA浓度
DNA摩尔质量
×6.02E+23
225
 
  5期 任争光ꎬ等:实时荧光定量 PCR(SYBR Green I)检测不同抗枣疯病枣树品种嫁接接穗中的植原体浓度
Fig. 1  The symptoms of grafting scions of jujube
Five grades of disease were established: aꎬ 0 grade with normal flowersꎬ asymptomaticallyꎻ bꎬ grade I with
the pedicel stretched obviouslyꎻ cꎬ grade Ⅱ with phyllody and the ratio was from 11% to 20%ꎻ
dꎬ grade Ⅲꎬ the ratio of the phyllody or the witches’ broom was 21%-50%ꎻ eꎬ grade Ⅳꎬ the ratio got to
51%-90%ꎻ fꎬ grade Ⅴ with the ratio of witches’  ̄broom between 91% and 100%.
    荧光定量 PCR 所用仪器为 Rotor Gene 6000
(CORBETTꎬ Australia)ꎮ PCR反应体系 25 μLꎬ含
有 12.5 μL 2×SuperReal PreMix Plus (SYBR Green
Ⅰ)ꎬ上下游引物终浓度均为 3 μmol / LꎬDNA模板
1 μLꎬ补充 ddH2O至 25 μLꎮ PCR反应条件:95℃
预变性 15 minꎻ95℃变性 10 sꎬ 55℃退火 25 sꎬ
72℃延伸 20 sꎬ40个循环ꎻ72℃至 95℃进行溶解曲
线检测ꎮ
2  结果与分析
2.1  实时荧光定量 PCR标准曲线的建立
    以‘冬枣’砧木发病样本 DNA为模板ꎬ用直接
PCR 的方法扩增到枣疯植原体 1. 4 kb 的 16S
rDNA片段ꎬ将其克隆到 pMD18 ̄T 载体上得到重
组质粒 pMD18 ̄DZ16Sꎬ经测序和对克隆序列
Blastn比对分析发现ꎬ该序列与 NCBI 中其他枣疯
植原体ꎬ如 Xiangshan、 Pingyi、 LK1 菌株的 16S
rDNA 序 列 ( GenBank 登 录 号: FJ573229、
FJ154846、EU999743)相似率达 99%ꎮ
    对构建的重组质粒 pMD18 ̄DZ16S 进行纯化ꎬ
最后计算出 1 μL质粒 DNA溶液含有 3.17×109个
质粒ꎮ 以该质粒梯度稀释液 (3. 17 × 108 ~ 3. 17 ×
102)为模板ꎬ用引物对 DZ16SF ̄2 / DZ16SR ̄2 进行
SYBR Green I荧光定量 PCRꎬ建立有效的标准曲
线(拷贝数对数与 Ct值相关性 R2 = 0.998)图 2 ̄Aꎮ
溶解曲线分析结果显示:DZ16SF ̄2 / DZ16SR ̄2 扩
增带病样品溶解曲线峰较为单一ꎬ健康枣树 DNA
样品检测未出现溶解曲线峰 (图 2 ̄B)ꎬ表明
DZ16SF ̄2 / DZ16SR ̄2引物特异性理想ꎮ
2.2  实时荧光定量 PCR检测植原体灵敏度
    分析了 3 种 PCR(直接、巢氏和实时荧光定量
PCR)检测灵敏度ꎬ结果显示当 DNA 模板浓度在
3.17×105 copies / μL 时ꎬ直接 PCR 已无法扩增出产
物ꎬ巢氏 PCR的扩增灵敏度能达到 DNA 模板浓度
为 3.17×104 copies / μLꎬ比直接 PCR提高了 100倍ꎬ
而荧光定量 PCR 在 DNA 模板浓度为 3. 17 ×102
copies / μL时仍有良好的荧光信号ꎬCt值 34.47(小于
35)ꎬ说明荧光定量 PCR比直接和巢氏 PCR灵敏度
高ꎬ本试验建立的荧光定量 PCR检测体系检测枣疯
植原体的限度为 3.17×102 copies / μL(表 2)ꎮ
325
 
植物病理学报 45卷
Fig. 2  The standard curve (A) of cycle threshold (Ct) values calculated from amplifications
of serial dilutions of pMD18 ̄DZ16S DNA and the characteristic melt curves
(B) generated by primer pair DZ16SF ̄2 / DZ16SR ̄2
Template DNA: 1ꎬ The standard template DNA of pMD18 ̄DZ16Sꎻ 2ꎬ Diseased jujube DNAꎻ 3ꎬ Healthy jujube DNA.
Table 2  The sensitivity of the directꎬ nest and real ̄time PCR for JWB phytoplasma detection
Detecting
method
DNA template concentration (3.17×) / μL
108 107 106 105 104 103 102 NC
RT ̄PCR + + + + + + + -
Ct value 12.65 16.18 18.92 23.23 27.30 31.10 34.47
Direct PCR + + + - - - - -
Nest PCR + + + + + - - -
  NC: Negative controlꎻ “+”: Positive resultꎻ “-”: Negative result.
2.3  不同品种接穗嫁接样品中的植原体浓度比较
    2011年 5月嫁接存活的高抗品种‘星光’接穗
在 2012年 5月初开始调查时皆未发病ꎬ且开始萌
芽ꎬ其嫁接砧木可见上一年枯死病枝ꎻ到 6 月份全
部正常展叶、开花ꎬ个别枝条出现花梗延长现象ꎬ7
月份接穗未见典型病症ꎬ并有枝条正常结果ꎮ 2012
年 5月嫁接的不同品种接穗当月中旬萌芽、展叶ꎬ
但症状皆不明显ꎻ6 月份开始发病ꎬ表现为花梗延
长、腋芽萌生、叶片变小或褪绿ꎻ7 月份进入发病盛
期ꎬ症状加重ꎬ其中抗性品种‘嘎嘎枣’接穗分化较
为明显ꎬ接穗在 0~Ⅴ发病级间各有表现ꎬ而高感品
种‘大红袍枣’所有接穗发病均在Ⅳ级以上ꎮ 因 7
月份不同品种间的症状分化最明显ꎬ故选择此时采
集嫁接接种后的样品做实时荧光定量检测对象ꎬ以
期获得对不同品种抗性的客观判断ꎮ 对各品种接
穗 7月份发病级样品中植原体含量检测结果显示
(表 3):大部分样品无论抗病性程度高低在未表现
症状(0 级)时的枝条中植原体的含量在每克鲜重
105 ~106个ꎬⅠ~Ⅱ级发病枝条含量 106 ~ 107个ꎬⅢ~Ⅳ
级发病枝条含量 107 ~ 108个每克鲜重ꎬ而 V 级发病
枝条一般达到每克鲜重 109个植原体ꎮ 高抗品种‘星
光’ꎬ植原体浓度达到 2.17×107时仍旧没有发病迹
象ꎮ ‘黑腰子枣’带菌含量达 8.30×108个 / g 鲜重时ꎬ
其症状表现只有Ⅱ级ꎬ这意味着抗病‘星光’、‘黑腰
子枣’具有耐受更高浓度植原体的能力ꎬ表现为一定
的耐病性ꎮ 感病品种‘月光枣’其发病枝条呈现 0级
和Ⅱ、Ⅲ级分布ꎬ体内植原体含量却皆维持在 106个数
量级ꎬ即在低浓度下就可表现出较高的发病级别ꎬ这
与该品种的感病性相吻合ꎮ 高感品种‘大红袍枣’
和‘冬枣’砧木中植原体含量高达 109个每克鲜重ꎬ
表明它们对植原体抵抗能力低且非常适宜植原体的
繁殖ꎮ 健康枣树样品中未检测到植原体ꎮ
425
 
  5期 任争光ꎬ等:实时荧光定量 PCR(SYBR Green I)检测不同抗枣疯病枣树品种嫁接接穗中的植原体浓度
2.4  ‘星光’品种抗病性表现与植原体浓度关系
    对嫁接传病的‘星光’品种接穗周年生长和病
状调查发现(图 3、表 4)ꎬ‘星光’接穗的数量不仅
影响自身的发病表现ꎬ还影响砧木的症状表现ꎮ
‘星光’1号ꎬ仅嫁接 1个接穗ꎬ随着时间的推移ꎬ接
穗对枣疯植原体的抵抗能力逐渐减弱ꎬ且叶片黄化
和叶卷现象明显ꎬ在 9月份病情指数一度达到 60ꎬ
但在 10月份随着气温的下降ꎬ‘星光’1 号病情指
数又开始回落ꎮ 而‘星光’2、4、8 号分别嫁接成活
了 4、8 和 7 个接穗ꎬ接穗的抗病表现较好ꎬ为不发
病或发病较轻(‘星光’8 号)ꎮ 至 7 月初ꎬ‘星光’1
号砧木发病已达 V 级ꎬ7 -10 月份病情指数均为
100ꎮ 而‘星光’2、4、8 号砧木 7 ~ 8 月份发病明显
较轻(表 4)(未嫁接前各砧木发病均为 V 级)ꎻ其
中表现最好的 8号砧木ꎬ1 枝与接穗最近的砧木枝
条 7月份尚未表现病症(0 级) (表 5)ꎮ 至 9 月和
10月份这些砧木病情指数才整体上升ꎬ这可能与
植原体数量的累积增加ꎬ砧木抵抗能力下降或后期
‘星光’接穗抵抗能力变弱有关ꎮ
Table 3  The phytoplasma detection of the different jujube plant sampling
in July after grafting onto diseased rootstocks
Samlpe
The phytoplasma concentration in the scions
with different disease degrees (cells per gram of plant tissues)
0 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
Dahongpaozao (HS) - - - - 3.90×108 3.33×109
Beiliuxidongzao (S) - - 7.30×107 9.45×108 4.38×109 -
Lianpengzizao (S) - 1.30×106 1.63×106 2.58×108 6.10×107 5.20×108
Mayazao (S) 4.37×105 1.19×107 - 1.12×107 - -
Yueguangzao (S) 4.45×106 - 2.69×106 2.22×106 - -
Huluzao (MR) 1.99×105 8.70×107 - 1.43×108 - -
Heiyaozizao (R) - 1.83×106 8.30×108 - - -
Gagazao (R) 2.38×106 2.54×106 7.60×106 1.12×107 8.60×107 4.46×109
Xingguang (HR) 2.17×107 - - - - -
Healthy jujube 0 - - - - -
Dongzao rootstocks(S) - - - - - 2.80×109
  HS=high susceptibleꎻ S=susceptibleꎻ R=resistantꎻ MR=moderate susceptibleꎻ HR=high resistant.
Table 4  The disease index of ‘Xingguang’ scions and the rootstocks in different months in 2002
Samlpe
Disease index in different month
Jul. Aug. Sep. Oct.
Xg1 0.0 20.0 60.0 40.0
Rst1 100.0 100.0 100.0 100.0
Xg2 0.0 0.0 0.0 0.0
Rst2 70.0 60.0 80.0 80.0
Xg4 0.0 0.0 0.0 0.0
Rst4 28.0 30.0 28.6 60.0
Xg8 0.0 0.0 5.7 8.6
Rst8 20.0 40.0 100.0 90.0
  Xg:Xingguangꎻ Rst: The rootstock for Xingguang scions grafting.
525
 
植物病理学报 45卷
Fig. 3  The growth and symptom development of cv ‘Xingguang’ scions and rootstocks
during 2012 after grafting onto infected ‘Dongzao’ rootstocks in 2011
a: Tree Xingguang (Xg)1 showing the asymptomatic scion and dead diseased shoot in May 2ꎬ 2012ꎻ b: Tree Xg1 and
Xg2 in May 24ꎻ c & d: The normal flowering of Xg4 scions and diseased rootstock of grade I in June 8 respectivelyꎻ
e & f: Xg1 and asymptomatic scion of Xg4 producing normal fruits in July 5ꎬ respectivelyꎻ g & h: Asymptomatic scion (up)
and grade IV rootstock (down) of Xg8 and symptom suppression in rootstock of Xg4 in August 2ꎬ respectivelyꎻ
i & j: Grade II scion and rootstock in September 4ꎬ respectivelyꎻ k & l: Yellows of Xg1 scion and phyllody of Xg8
scion in October 8ꎬ respectively.
Table 5  The phytoplasma concentrations in ‘Xingguang’ scions and the rootstocks
Samlpe
Phytoplasma concentration and grade of disease in different month
Jul. Aug. Sep. Oct.
Xg1 2.17×107(0) 4.32×109(Ⅰ) 1.88×109(Ⅲ) 3.48×109(Ⅱ)
Rst1 2.80×109(Ⅴ) 2.28×1010(Ⅴ) 1.16×1010(Ⅴ) 9.55×109(Ⅴ)
Xg2 1.40×105(0) 8.05×105(0) 2.54×106(0) 1.81×106(0)
Rst2 1.65×108(Ⅲ) 2.19×109(Ⅱ) 5.00×108(Ⅲ) 4.46×109(Ⅳ)
Xg4 1.72×105(0) 6.05×105(0) 4.71×106(0) 1.45×105(0)
Rst4 7.50×107(Ⅰ) 2.36×108(Ⅱ) 1.66×109(Ⅲ) 4.36×109(Ⅳ)
Xg8 5.45×105(0) 6.55×106(0) 2.14×108(0) a 3.21×109(0) a
Rst8 1.97×107(0) 1.14×109(Ⅳ) 2.04×108(Ⅳ) 1.93×109(Ⅲ)
  Xg: Xingguangꎻ Rst: The rootstock for Xingguang scions graftingꎻ a: There were 3 diseased scions (with disease degree of
grade I) and 4 asymptomatic scionsꎬ only the asymptomatic scions were identified.
625
 
  5期 任争光ꎬ等:实时荧光定量 PCR(SYBR Green I)检测不同抗枣疯病枣树品种嫁接接穗中的植原体浓度
    ‘星光’接穗和砧木中植原体实时荧光定量
PCR检测结果见表 5ꎮ ‘星光’1 号接穗植原体含
量 7月份达 2.17×107个 / g 鲜重ꎬ8~ 10 月份均高于
1.88×109个 / g鲜重ꎮ 而‘星光’1 号砧木的植原体
浓度最高时达 2.28×1010个 / g鲜重ꎮ 对‘星光’2号
和 4号接穗的检测结果发现ꎬ尽管其砧木的植原体
浓度达到 108 ~109个 / g鲜重ꎬ嫁接接穗的植原体含
量却一直在 105 ~ 106个 / g 鲜重ꎬ说明‘星光’品种
具有抑制植原体在其枝条内繁殖的能力ꎬ并且这种
能力与接穗的数量相关ꎮ 与‘星光’2 号和 4 号不
同的是ꎬ‘星光’8 号接穗后期(9 月和 10 月份)植
原体浓度也达到和砧木相当的水平(108 ~ 109个 / g
鲜重)ꎬ该砧木嫁接的接穗中有 3 枝发病已达Ⅰ
级ꎬ4 枝接穗未见发病症状ꎬ这也说明‘星光’品种
具有较强的耐病能力ꎮ
3  讨论
    据报道ꎬ我国枣树品种达 900 余种ꎬ酸枣品种
或类型达 35个ꎬ这为选育优良抗病品种提供了丰
富的资源[10ꎬ 11]ꎮ 目前选育抗枣疯病品种采用的抗
病性鉴定和评价方法ꎬ主要是通过嫁接接种、症状
观察和病原菌检测[6ꎬ 12]ꎮ Liu 等[13]利用在病树上
嫁接待鉴定种质的高强度筛选法从骏枣变异单株
中选育出高抗枣疯病新品种‘星光’ꎬ其综合性状
良好ꎬ既可作为抗病品种进行栽培ꎬ也可用于染病
植株和感病品种的高接改造ꎮ Tian 等[6]对 2008 ~
2010年收集的我国不同枣树品种(系)的健康繁殖
材料进行了筛选鉴定ꎬ认定‘骏枣’和‘壶瓶枣’为
高抗枣疯病品种ꎻ‘蛤蟆枣’、‘蜂蜜罐’为中抗品
种ꎻ‘灵宝大枣’、‘磨盘枣’及‘尜尜枣’为普抗品
种ꎻ‘金丝小枣’、‘交城酸枣’和‘尖枣’为感病品
种ꎬ‘赞皇大枣’为高感品种ꎮ 本研究通过嫁接接
种和发病调查进一步确定了 10个不同枣树品种的
抗病性ꎬ建立了枣疯病植原体 SYBR Green I 荧光
定量 PCR检测体系ꎬ并率先将该技术用于抗枣疯
病鉴定研究ꎬ明确了枣树发病级别与植原体浓度之
间的关系ꎬ证实了‘黑腰子枣’的耐病力及‘星光’
品种的高抗病能力ꎮ 建立的 SYBR Green I荧光定
量 PCR检测技术体系将是深入探讨枣树品种抗病
机理、准确筛选和评价品种抗性的重要手段ꎬ也是
筛选有效治疗药剂防控病害的有效工具ꎮ 另外ꎬ该
检测体系的检测灵敏度比常规 PCR 有了很大提
高ꎬ可在植原体病害的检验检疫上发挥作用ꎮ
    实时荧光定量 PCR 技术依其高效性、灵敏性
及高特异性的特点ꎬ使其在植原体的检测特别是应
对含量较低样品的检测中越来越重要[14~18]ꎮ
SYBR Green I荧光定量 PCR是相对于 TaqMan 探
针荧光定量 PCR 更为经济简便的荧光定量 PCR
技术ꎮ 但 SYBR Green I 荧光定量 PCR 的缺点是
SYBR Green I 荧光染料能够结合所有的双链
DNAꎬ在使用 16S rDNA 为靶标基因时ꎬ由于序列
的保守性强ꎬ特别是野外采集的样品ꎬ细菌 DNA
的污染以及植物样本 DNA 的干扰都会严重影响
检测结果ꎬ所以在 SYBR Green I 荧光定量 PCR中
引物的特异性至关重要ꎮ 本研究分别在枣疯病植
原体 16S rDNA 序列内部设计了 2 对引物
(DZ16SnF / DZ16SnR 和 DZ16SF ̄2 / DZ16SR ̄2)ꎬ
通过建立荧光定量 PCR检测体系来检测枣疯病样
品的植原体浓度ꎬ在利用溶解曲线分析时发现引物
DZ16SnF / DZ16SnR特异性差ꎬ健康植物本身也出
现了溶解峰(数据未显示)ꎬ推测该引物能扩增到
植物基因组中的相似或同源基因序列ꎬ比如叶绿体
基因ꎬ或污染细菌的相关保守序列[19]ꎬ而引物
DZ16SF ̄2 / DZ16SR ̄2具有较高的特异性ꎬ适合枣
疯病样品的检测ꎮ 目前ꎬ多数荧光定量 PCR 都以
质粒模板建立标准曲线ꎬ原因是质粒模板容易操
作ꎬ定量分析方便ꎬ然而相对于质粒模板ꎬ待测样品
中含有大量的植物 DNA 或其他干扰物质ꎬ势必会
影响 PCR 的扩增效率ꎬ造成系统误差ꎮ 本试验建
立的荧光定量 PCR 检测体系ꎬ很可能低估了枣树
样品中的植原体含量ꎮ 另外ꎬ本试验统一采取枣树
枝条顶部幼嫩的枝叶来提取总 DNAꎬ一方面这些
枝条韧皮部是植原体侵染繁殖最为旺盛的部位ꎬ另
一方面减小了因采样部位不同而造成不同样品间
的误差ꎬ然而ꎬ这样也出现了样品的代表性误差ꎮ
但是ꎬ鉴于植原体的严格寄生特性和嫁接接穗的生
长时间短ꎬ枝条生长量较小(一般枝条长度小于 30
cm)等特点ꎬ本试验建立的荧光定量 PCR 体系对
样品检测的结果在一定程度上反映了植原体在嫁
接接穗中的扩展繁殖情况ꎮ
    在抗病性筛选和植原体病害防治实践中ꎬ了解
植原体的侵染和浓度变化至关重要ꎮ 迄今ꎬ关于植
原体浓度变化与植物抗病性的相关研究报道还很
少ꎮ 本研究揭示的枣疯病组织中植原体浓度范围
725
 
植物病理学报 45卷
与之前侵染其他植物的植原体或细菌的定量分析
结果基本吻合ꎮ 例如ꎬ在发病为 IV至 V 级的感病
砧木及所测定的感病接穗‘大红袍枣’的植原体ꎬ
最高含量可达 109 ~ 1010个 / g 鲜重ꎬ其他研究报道
在植原体侵染感病的长春花和苹果体内ꎬ及感染柑
橘黄龙病韧皮部杆菌(Ca. Liberibacter asiaticus)的
严重褪绿叶片内都检测到相近浓度范围的菌体数
量[20ꎬ 21]ꎮ 而在抗病‘黑腰子枣’等品种表现出的
较高浓度下发病症状较轻的现象ꎬ也可能反映出不
同抗性的寄主植物对不同浓度植原体的耐受能力
存在差异ꎬ或者在植原体与寄主互作过程中存在着
不同的互作方式[22]ꎮ 以‘星光’、‘壶瓶枣’为代表
的骏枣和壶瓶枣种源具有对枣疯病的高抗特性已
被充分证实[6ꎬ 13ꎬ 23ꎬ 24]ꎬ并发现一些可能的抗病反
应ꎬ包括抗病相关基因、表达蛋白及代谢物质
等[1]ꎬ但要完全揭示其抗病机理尚待试验证实ꎮ
本研究对高抗品种‘星光’的调查发现ꎬ随着‘星
光’接穗数量增加ꎬ不仅很好地维持接穗自身的正
常健壮生长ꎬ而且还表现出更明显的减轻感病砧木
症状的效应ꎬ如砧木内植原体已达到 109个 / g 鲜重
时ꎬ‘星光’2 号和‘星光’4 号接穗虽然已被感染ꎬ
但仍能正常开花结果ꎬ植原体含量也维持较低水平
(105~6个细胞)ꎮ 而‘星光’ 1 号由于接穗较少ꎬ后
期叶片黄化丛枝加重ꎬ植原体繁殖数量增加迅速ꎬ
以至于和砧木的植原体含量相当(109个 / g 鲜重)ꎮ
但是相对于发病为 V 级的砧木ꎬ‘星光’1 接穗发
病仍然较轻(仅为Ⅱ级)ꎮ 值得注意的是ꎬ‘星光’8
号处理ꎬ嫁接接穗虽然较多ꎬ但是在调查后期(10
月份)植原体也逐渐繁殖至与砧木相当水平ꎬ个别
接穗出现发病症状(仅为Ⅰ级)ꎬ但仍有接穗发病
为 0级ꎬ这反映出寄主接穗与植原体长时间较量的
复杂性和波动性ꎮ 根据上述调查结果ꎬ推断‘星
光’品种可能具有或诱导合成ꎬ并能通过输导组织
向砧木运转的抗病物质或信号来抵御植原体繁殖和
致病ꎬ比如水杨酸、酚类等次生代谢物质ꎬ以及活性
氧和植保素等ꎬ这些物质对植原体的抗性关系密
切[24~27]ꎻ而植原体浓度与症状严重度之间的正相关
性ꎬ可能与植原体的生长和繁殖条件或植原体效应
子分泌、运转和诱导寄主植物致病或抑制寄主的抗
病反应有关[3]ꎮ 这都是值得深入开展的研究课题ꎮ
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责任编辑:于金枝
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