免费文献传递   相关文献

Survey and molecular detection of sugarcane virus diseases in Hainan Province

海南甘蔗病毒病的调查及其病原分子鉴定



全 文 :植物病理学报
ACTA PHYTOPATHOLOGICA SINICA  44(3): 323 ̄326(2014)
收稿日期: 2013 ̄04 ̄06ꎻ 修回日期: 2014 ̄02 ̄10
基金项目: 海南省重大科技专项课题(ZDZX2013023 ̄1 ̄23)ꎻ中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金课题( ITBB110303)ꎻ国家现
代农业产业技术体系建设专项资金(nycytx ̄24)
通讯作者: 刘志昕ꎬ博士生导师ꎬ研究方向为植物分子病毒学ꎻE ̄mail:liuzhixin@itbb.org.cnꎮ
􀤃􀤃􀤃􀤃􀤃􀤃
􀤃􀤃􀤃􀤃􀤃
􀤃
􀦃 􀦃
􀦃
􀦃
研究简报
海南甘蔗病毒病的调查及其病原分子鉴定
王洪星1 ꎬ2ꎬ 张雨良1ꎬ 余乃通1ꎬ 罗志文3ꎬ 王建华1ꎬ 杨文君1ꎬ 刘志昕1∗
( 1中国热带农业科学院热带生物技术研究所ꎬ海口 571101ꎻ 2海南大学应用科技学院(儋州校区)ꎬ儋州 571737ꎻ
3海南省农业科学院热带果树研究所ꎬ海口 571101)
Survey and molecular detection of sugarcane virus diseases in Hainan Province
WANG Hong ̄xing1ꎬ2ꎬ ZHANG Yu ̄liang1ꎬ YU Nai ̄tong1ꎬ LUO Zhi ̄wen3ꎬ WANG Jian ̄hua1ꎬ YANG Wen ̄jun1
LIU Zhi ̄xin  (1 Institute of Tropical Bioscience and Biotechnologyꎬ CATASꎬ Haikou 571101ꎬ Chinaꎻ 2 College of Applied Science
and Technologyꎬ Hainan Universityꎬ Danzhou 571737ꎬ Chinaꎻ 3 Institute of Tropical Fruitꎬ Hainan Academy of Agricultural Scienceꎬ
Haikou 571101ꎬ China)
Abstract: In order to identify the viruses that infected sugarcane in Hainanꎬ fourteen pairs of primer specific to
SCMVꎬ SrMVꎬ MDMVꎬ JGMVꎬ SCBVꎬ SSVꎬ SCSVꎬ SDVꎬ SFDVꎬ ScYLV and ScSMV  were designed and
used to detect 108 sugarcane samples which might be infected by virus diseases(including 20 experimental varie ̄
ties)ꎬ Ten health samples from 8 main cultivars in Hainan island were used as negative controls. RT ̄PCR
products showed that 42 samples were SrMV infection with the rate of 38.8 %ꎬ 24 samples of ScYLV infection
with the rate of 22.2% and SrMV and ScYLV co ̄infection with the rate of 6.4%. The result indicates that SrMV
is the major pathogen of sugarcane mosaic disease in Hainan Province. The study provides a scientific basis for
sugarcane virus detection and virus ̄free seedling cultivation.
Key words: Sorghum mosaic virusꎻ Sugarcane yellow leaf virusꎻ molecular identificationꎻ sequence analysis
文章编号: 0412 ̄0914(2014)03 ̄0323 ̄04
    海南是我国重要的甘蔗生产省份之一ꎬ但其甘
蔗主要种植区感染病毒的种类和数量尚不十分清
楚ꎬ且海南甘蔗花叶病病原病毒缺乏分子水平的系
统鉴定ꎮ 为明确海南甘蔗病毒病的种类、数量、分
布及危害情况ꎬ本研究拟建立较为完整的甘蔗病毒
病检测技术体系ꎬ对海南甘蔗病毒病展开调查ꎬ为
甘蔗抗病毒基因工程及健康种苗发展提供参考ꎮ
1  材料与方法
1.1  甘蔗病毒病调查
    对甘蔗病毒病展开了 4 次调查和采样ꎮ 第一
次是 2010年 2月甘蔗的收获期ꎻ第二次是 2010 年
5月甘蔗幼苗期ꎻ第三次是 2010 年 8 月甘蔗生长
期ꎻ第四次是 2011 年 12 月ꎬ主要针对甘蔗主栽品
种病毒感染情况ꎮ 调查的甘蔗品种为海南蔗区主
栽品种 ROC22 和粤糖 93 ̄159 ꎬ以及少量的
ROC10、ROC16和粤糖 00 ̄236 等品种ꎮ 采集样品
共计 108 份ꎬ分别采自海南岛的 8 个县市 28 个乡
镇ꎬ主要包括定安、龙河、琼中、白沙、邦溪、昌江、王
五、两院科技园、东威ꎮ 采样方式避开田边ꎬ以对角
线或 S型路线为准则ꎬ选择生长基本正常、基本无虫
害、具典型花叶或黄叶特征的甘蔗植株ꎬ同时对病样
 
植物病理学报 44卷
采集地点表现为无症状的植株也进行叶片样品采
集ꎬ每份样品采集(20~200) gꎬ去除表面尘土和生物
污染ꎬ放入保鲜袋运回实验室ꎬ-80℃冰箱保存ꎮ
1.2  引物的设计
    根据相关文献和 GenBank 中病毒的基因组序
列ꎬ以 CP、MP、NIb、ORFI、ORFII 核苷酸序列作为
靶标设计了鉴定病毒的多对特异引物ꎬ包括 8 种
RNA病毒ꎬ3 种 DNA 病毒以及马铃薯 Y 病毒科
(Potyviridae)通用引物[1~3]ꎮ 具体引物见表 1ꎮ
1.3  显症病样总 DNA和总 RNA提取
    DNA、RNA 提取参照 wang 等[5]方法ꎮ 根据
引物说明ꎬ设置不同退火温度和 PCR 反应程序ꎬ对
疑似甘蔗病毒样品进行 PCR / RT ̄PCR检测ꎮ
1.4  海南 SrMV与 ScYLV CP基因克隆
    以病株 cDNA 为模板ꎬ利用所设计 SrMV 与
ScYLV CP基因引物(表 2)进行 PCR检测、测序和
序列分析ꎮ
Table 1  Primers design of virus infected sugarcane
Virus Type Primer sequence(5′-3′) Position(nt) Accession No / Reference
Potyviridae RNA
F:GGXAAYAAYAGYGGXCAZCC
- [1]
R:GTTTTCCCAGTCACGAC
SrMV RNA
F:GCAGGAGGCGGTACAGTAGATGCAG
7781 ̄8445
NC_004035.1ꎬ DQ530434.1ꎬ
U57358.2R:GTGATGCTGCTGCACTCCAAGAAGG
SCMV RNA
F:TCCGGAACTGTGGATGCAGGAGCCC
8676 ̄9450 JN021933.1ꎬ GU474635.1
R:GTGGTGCTGCTGCACTCCCAACAGA
ScSMV RNA
F:GCCAAGGCAAAGCAGATGATGAG
8882 ̄9232 GQ246187.1ꎬ NC ̄014037
R:CCGCTACGAACCGAGAACTGAAC
ScYLV RNA
F:ATGAATACGGGCGCTAACCGCTCAC
2130 ̄2720 DQ768748ꎬAY236971
R:CTATTTGGGATTCTGGAAAAGGCAT
SFDV RNA
F:CCGAGTTACGGTCAGACTGTTCTT
- [2]
R:CAAGTGGTGACGAAATGATGGCAG
SDV RNA
F:CGAATTGCTGCAAAGTGCTCTTG
13205 ̄13992 AM110758
R:TGGATCAACCAGTTGTTATGGGAGG
SCSV DNA
F:TTTATGTGCTGGAGGCCGCAAG
6039 ̄7057 NC_001 634ꎬU13988
R:GGGAACACTTTGTTCGCCACAC
SSV DNA
F:GTCCACCCTTGCAGAATAGCCA
- [3]
R:GAACATCCGACCCAATCCGAC
SCBV DNA
F:GCTTGTAATGCCATTCGGACTG
5471 ̄6068 AJ277091ꎬM89923
R:CCATCCTTCCATACATCCGTCA
MDMV RNA
F:TCCCTCAATACCGTCTTGARGC
8106 ̄9212 [4]
R:CAGCTGTGTGNCKYTCTGTATT
JGMV RNA
F:TCRGGCAATGARGAYGCTGG
8396 ̄9260 [4]
R:CAGCTGTGTGNCKYTCTGTATT
  X=A\G \C \Tꎻ Y=T \Cꎻ Z=A\Gꎻ V=A\C \Gꎻ H=A\C \Tꎻ R=A\Gꎻ N=A\C \G \Tꎻ K=G\T.
Table 2  Primers design of virus infected sugarcane
Primer Target gene Position Squence(5′-3′) Product size / bp
ScYLV ̄CP ̄P1 CP
ScYLV ̄CP ̄P2 CP
SrMV ̄CP ̄F CP
SrMV ̄CP ̄R CP
3649 ̄3673
8424 ̄9389
ATGAATACGGGCGCTAACCGCTCAC
CTATTTGGGATTCTGGAAAAGGCAT
GAAGAATTCGCAGGGGGCGGTACGGT
GCCAAGCTTTCAGTGGTGCTGTTGC
591
987
423
 
  3期     王洪星ꎬ等:海南甘蔗病毒病的调查及其病原分子鉴定
2  结果与分析
2.1  采集样品的症状
    2010年 2 月至 2011 年 12 月从海南甘蔗主要
种植区采集样本 108份ꎬ均为糖蔗ꎮ 花叶症状植株
叶片出现黄绿相间不规则的嵌纹和条斑ꎬ长短大小
不同ꎬ布满整个叶片ꎻ甘蔗黄叶病罹病植株的症状
是叶片中脉呈鲜黄色ꎬ部分染病叶片中脉两侧呈现
红褐色ꎮ 甘蔗病毒病受甘蔗品种、病毒株系类型和
环境条件等多种因素影响ꎬ症状表现差异较大ꎬ从
发病程度上可分成严重、一般、轻微和隐症ꎮ
2.2  病毒种类分子鉴定
    DNA 病毒ꎬ以提取的 DNA 为模板ꎬ分别采用
3对 DNA 病毒引物进行 PCR 扩增ꎬ结果显示ꎬ均
没有扩增条带ꎮ RNA病毒ꎬ以设计的 RNA病毒引
物进行 RT ̄PCR 扩增ꎬ3 次试验结果表明ꎬ样品中
扩增到 ScYLV 和 SrMV 病毒的特异片段(图 1)ꎮ
SrMV引物扩增的条带大小约为 1 kbꎬScYLV引物
扩增的条带约为 400 bpꎬ大小正确ꎮ 3 次试验结果
表明ꎬ用马铃薯 Y病毒科病毒(Potyviridae)通用引
物扩增出约为 1 800 bp的条带ꎬ测序结果表明也为
海南 ScYLV和 SrMV病毒序列ꎮ
2.3  CP基因克隆及同源性比较
2.3.1  SrMV  高粱花叶病毒海南分离物(暂命名
SrMV ̄HN)CP 基因全长 987 bpꎬ推测编码 329 个
氨基酸ꎬ其基因登录号为 KC576803ꎮ 将其经NCBI
(http: / / www.ncbi.nlm.nih.gov / ) 中的 BLAST 序
列分析ꎬ比较已报道的SrMV分离物ꎬ结果表明该
段序 列 与 中 国 南 方 甘 蔗 的 高 粱 花 叶 病 毒
(Sorghum mosaic virusꎬSrMV)分离物(EF419179)
同源性最高ꎬ达到 95%ꎻ与中国云南、中国杭州高
粱花叶病毒(Sorghum mosaic virusꎬSrMV)分离物
同源性次之ꎮ 海南各地样品测序结果表明ꎬ不同病
株的产物序列基本相同ꎬ同源性达到 99%以上ꎬ说
明海南各地 SrMV 感染甘蔗均为海南分离物
(SrMV ̄HN)ꎮ
2.3.2  ScYLV  CP 编码区核苷酸序列(基因登录
号为 KC576804)与 18 个中国其他地区已报道的
ScYLV CP 核苷酸序列 ( JQ266229、 JQ266228、
JQ266227、 JQ266226、 HQ245337、 HQ245334、
HQ245331、 HQ245330、 HQ245323、 HQ245319、
HM640267、 GU190165、 GU190162、 GU190159、
AY236971、 AF369923、 AF157029、 DQ302757 )
分别进行了亲缘关系分析ꎮ 结果显示ꎬCP 段核苷
酸序列的同源性较高ꎬ同源性达到 99%ꎮ
3  讨论
    本研究针对海南岛甘蔗病毒病首次进行了系
统的调查、检测ꎬ在海南 28个乡镇所取疑似病毒样
品的病毒检测结果表明ꎬ80%以上的样点都被病毒
侵染ꎬ甘蔗花叶病在生长中期大面积发生ꎬ部分田
块的症状特别明显ꎬ在海南甘蔗产区的收获期和幼
苗期均观察到黄叶病状ꎬ大部分田块病株零星分
布ꎬ病株率 1% ~ 10%ꎬ少数田块的病株率超过
50%ꎮ 甘蔗收获期感染黄叶病占 75%ꎬ幼苗期 10%
左右ꎮ 与 2007年吴伟怀调查结果相比ꎬ甘蔗黄叶
病在海南有明显加重迹象ꎬ其对海南甘蔗产业的发
展已经构成威胁ꎮ
Fig.1  Electrophoresis of RT ̄PCR products from sugarcane samples
523
 
植物病理学报 44卷
    本研究设计或引用了 SCMV、SrMV、MDMV、
JGMV、 SCBV、SSV、SCSV、SDV、SFDV、ScYLV、
ScSMV等 11种病毒引物和马铃薯 Y 病毒科的通
用简并引物进行分子水平系统验证ꎮ 对海南 28 个
乡镇甘蔗 (糖蔗)病毒疑似病样进行了 PCR 和
RT ̄PCR毒源检测和鉴定ꎬ根据检测和序列分析结
果ꎬ初步确定侵染并危害海南甘蔗(糖蔗)的病毒
主要为甘蔗黄叶病毒、高粱花叶病毒ꎬ与吴伟怀等
(2007)调查结果相同ꎬ首次在分子水平确立海南
岛甘蔗花叶病的病原主要是高粱花叶病毒ꎬ没有发
现 SCMV、MDMV、JGMV、ScSMV等病毒ꎮ 在 108
个甘蔗样品中 SrMV 检出率为 38.8% (42 / 108)ꎬ
ScYLV的检出率为 22. 2% ( 24 / 108)ꎬ ScYLV 和
SrMV的复合侵染率为 6.4%(7 / 108)ꎬ且同一植株
所带不同病毒的量存在差异ꎮ
    本次调查和检测糖蔗中未检测到 SCMV、
MDMV、JGMV、 SCBV、SSV、SCSV、SDV、SFDV、
ScSMV的侵染ꎮ 因此加强海南地区甘蔗的病毒防
御工作任重道远ꎬ由于采样方法或采集区域的局
限ꎬ海南甘蔗病原病毒种类应该不限于本研究所鉴
定出的 2种ꎮ 本研究为建立一套较为完整的海南
甘蔗病毒病检测技术体系奠定了基础ꎬ同时对甘蔗
病毒病的防治、无毒健康种苗推广、种质资源的流
动、甘蔗抗病育种等具有重要意义
参考文献
[1]   Chen JꎬChen J Pꎬ Adams M J. Auniversal PCR primer
to detect members of the Potyviridae and its use to
examine the taxonomic status of several members of
the family[ J] . Archives of Virologyꎬ2001ꎬ146 ( 4):
757-766.
[2]   McQualter R Bꎬ Bums Pꎬ Smith G Rꎬ et al. Molecular
analysis of Fiji disease virus genome segments 5ꎬ6ꎬ
8and10[J] . Arch Virolꎬ2004(149): 713-721.
[3]   Shamloul A Mꎬ Abdallah N Aꎬ Madkour M Aꎬ et al.
Sensitive detection of the Egyptian species of sugarcane
streak virus by PCR ̄probe capture hybridization(PCR ̄
ELISA)and its complete nucleotide sequence[J] . Jour ̄
nal of Virological Methodsꎬ2001(92): 45-54.
[4]   Jiang J XꎬXie YꎬQue H Y. Molecular identification of
the pathogen of sugarcane mosaic disease in Jiangxi
province( in Chinese)[ J] .Acta Phytopathologica Sini ̄
ca(植物病理学报)ꎬ 2009ꎬ39(2):203-206.
[5]   Wang H XꎬZhang Y LꎬGong Dꎬet al. Detection of
ScYLV and SrMV by multiplex RT ̄PCR( in Chinese)
[J] . Guangdong Agricultural Science (广东农业科
学)ꎬ 2011ꎬ38(10):128-131.
责任编辑:于金枝
   
623