全 文 :三叶半夏的2种病毒检测
申屠苏苏1,2,王海丽1,3,陈集双2,何煜波4,高必达4
(1.浙江大学,浙江 杭州 310029;
2.浙江理工大学 生物工程研究所,浙江 杭州 310018;
3.浙江万里学院,浙江 宁波 315100;
4.湖南农业大学 生物安全科技学院,湖南 长沙 410128)
[摘要] 目的:研究我国主产地栽培及野生三叶半夏的2种病毒病害发生情况和病毒种类。方法:症状观察
法,DASELISA及RTPCR。结果与结论:侵染我国半夏的病毒主要为黄瓜花叶病毒 CMV(cucumbermosaicvirus)
的天南星科株系和大豆花叶病毒SMV(soybeenmosaicvirus)的天南星科株系,后者与以前报道的芋花叶病毒DsMV
(dasheenmosaicvirus)和SMV都有血清学阳性反应。人工栽培的三叶半夏普遍受到这2种病毒的侵染。其中,在
早春检测的浙江宁波栽培半夏21个样品中CMV与SMV的检出率分别为714%和143%,浙江萧山栽培半夏18
个样品中的检出率分别为100%和444%;河北栽培半夏21个样品中的检出率分别为619%和333%;安徽栽培
半夏12个样品中的检出率分别为500%和417%;四川栽培半夏12个样品中2种病毒的检出率均为167%;北
京栽培半夏16个样品中 SMV的检出率为313%,未检测到 CMV。25个来自全国各地的野生三叶半夏样品中
CMV和SMV的平均检出率为200%。
[关键词] 三叶半夏;黄瓜花叶病毒;大豆花叶病;DASELISA;RTPCR
[中图分类号]S567 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2007)08066404
[收稿日期] 20060328
[基金项目] 国家“863”项目资助(2002AA24112A)
[通讯作者] 陈集双,Tel:(0571)86843195,Email:chenjs@
zist.edu.cn
无性繁殖作物感染病毒后,由于其通过营养体
连续传代,病毒会不断积累,因而对植物生长的影响
不断加重,造成品质衰退。三叶半夏 Pineliaternata
(Thunb.)Breit.为多年生宿根草本植物,主要以块
茎和珠芽方式进行无性繁殖。之前相关报道,根据
血清学反应,认为侵然半夏的主要病毒为黄瓜花叶
病毒(cucumbermosaicvirus,CMV)和芋花叶病毒
(dasheenmosaicvirus,DsMV)[1]。但作者在实验中
进一步发现:用DASELISA检测样品时,DsMV呈阳
性的样品,大豆花叶病毒(soybeanmosaicvirus,
SMV)均为阳性。为了进一步确定该线状病毒,用
Potyvirus通用引物和 CMV基因组 RNA3全长序列
扩增引物,通过 RTPCR方法扩增出了 CMV及 Po
tyvirus的相应片段。通过测序和序列比对进一步确
定其分别为 CMV与 SMV,而后者不是之前报道的
DsMV。本研究通过使用多种检测手段对我国几个
半夏主产区进行了病毒病害检测、分析,以期确定以
上主要病毒病的发生以及对半夏的影响。
1 材料与方法
1.1 材料收集与保存
2003年12月分别收集北京、河北、安徽、浙江宁
波等地的人工栽培三叶半夏(均为旱半夏),2004年
12月分别收集浙江萧山、四川等地的人工栽培半夏
及全国各地的野生三叶半夏种球(均为旱半夏),种植
于防虫温室,分别于2004年3月与2005年4月,半夏
生长早期进行抽样观察和病毒检测。2005年9月对
当年检测半夏样品进行再次进行DASELISA检测。
1.2 人工栽培三叶半夏植株发病情况统计
在三叶半夏的生长早期对各来源地的人工栽培
半夏随机取样,对表现花叶、皱缩等典型病毒病症状
的植株进行统计,并划分5个症状等级,见表1。按
照以下公式计算病情指数(diseaseindex,DI)。
病情指数= ∑(症状等级×代表数值)株数总和×发病最重级的代表数×100
1.3 DASELISA检测
病毒检测采用双抗体夹心酶联免疫吸附测定方
法进行。DsMV,SMV及 CMV抗体试剂盒购自美国
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表1 症状等级划分
病级 发病程度 代表数值
1 无明显症状 0
2 叶斑驳或轻花叶 1
3 典型花叶、沿脉变色 2
4 重花叶、皱缩、小叶、畸叶 3
5 重花叶,植株明显矮化或伴随严重畸形 4
agdia公司。取新鲜样品01g加1mLPBST,充分
研磨,然后5000r·min-1离心5min。每个样品设
3个重复。反应结果用连续波长生物测读仪(Amer
shamMolecularDevicesspectramaxplus384,USA)于
405nm波长读取 A值。阳性对照采用接种 DsMV
和CMV的水半夏 Typhoniumflageliforme(Lodd.)
Blume及接种SMV的大豆;阴性对照采用脱病毒半
夏或健康烟草;空白对照采用 PBST缓冲液。具体
操作方法参照试剂盒说明书。
1.4 病毒基因克隆
1.4.1 RNA模板制备 病毒 RNA制备采用常规
Trizol方法制备[2]。
1.4.2 引物设计 SMV参照已发表 Potyvirus的通
用 引 物[3]:5′端 上 游 引 物 Sprimer:5′
GGXAAYAAYAGYGGXCAZCC3′(X=A,T,CorG;
Y=TorC;Z=AorG);3′端反向引物 M13:5′
GTTTTCCCAGTCACGAC3′。
1.4.3 cDNA合成与 PCR扩增 以提取的病毒
RNA为模板,在Oligo(dT)引导下,参照试剂盒说明
合成cDNA第一链。取10μL逆转录产物为模板,
用引物ZF和ZR进行常规PCR扩增。
1.4.4 PCR产物克隆 扩增产物经PCR回收试剂
盒纯化后,按 PromegaTeasy载体试剂盒说明进行
连接反应,转化到 E.coliTG1感受态细胞。在 LB
培养基上37℃培养16h,挑取白色菌落,碱法提取
质粒DNA,经PCR扩增及EcoRⅠ鉴定重组质粒。
1.5 序列分析
采用 BigDyeterminatorv20测序试剂在 ABI
PRISM377-96型 DNA自动测序仪上进行序列测
定。
1.6 同源性比较
采用DNAstar序列分析软件对所测序列与已经
报道的14个SMV分离物和2个DsMV分离物(Gen
Bank序 列 号:AH008448,AH008447,AH008450,
AH008449, AB181492, AH008408, AF241739,
AH008402, AH008403, AB181493, AJ628755,
AJ628752,AJ628754,AJ628753,AF169832,U08124)在
CP氨基酸水平进行同源性比较。
2 结果与分析
2.1 人工栽培三叶半夏发病情况统计
3月底,在杭州地区栽培的大部分三叶半夏样
品均长出2~3片叶片,许多已出现病毒侵染的典型
症状,如花叶、皱缩等。对来自不同地区的栽培三叶
半夏进行发病情况统计的结果见表2,3。
表2 不同地区来源栽培三叶半夏自然发病情况
来源地 统计株数 发病株数 发病率/%
宁波(浙江) 24 17 7083
萧山(浙江) 43 23 5349
河北 21 13 6190
北京 31 12 3871
安徽 18 13 7222
四川 47 8 1702
表3 不同地区来源栽培三叶半夏病情指数
来源地 调查株数 1 2 3 4 5 病情指数
宁波(浙江) 35 3 12 15 5 0 5429
萧山(浙江) 65 24 10 1516 5 4154
河北 23 1 6 7 9 1 5543
北京 14 3 6 3 2 0 4286
安徽 18 0 16 2 0 1 3333
四川 47 39 8 0 0 0 1702
由表2和表3可知,各地区来源的栽培三叶半
夏均受到不同程度的病毒感染,其中萧山(浙江)、
宁波(浙江)、河北省、安徽省等地区的栽培半夏发
病率及病情指数均较高,发病较为严重。另外,病毒
侵染的植株出现花叶症状包括叶斑驳、花叶或沿着
脉褪绿,有的出现叶表面皱缩,并伴随叶片变小或形
成畸形叶,部分植株出现明显畸形、矮化等症状。
2.2 不同地区的栽培三叶半夏病毒检测
2005年3月用DsMV和 CMV抗血清对不同地
区的栽培半夏进行病毒检测,结果见表4。
表4 不同地区自然发病的栽培三叶半夏病毒检测
来源地 样品数 DsMV CMV
DsMV+
CMV
DsMV
/%
CMV
/%
DsMV+
CMV/%
宁波(浙江) 21 7 15 7 143 714 143
萧山(浙江) 18 6 18 6 444 100 444
河北 21 7 13 7 333 619 333
安徽 12 5 6 5 417 500 417
四川 12 2 2 2 167 167 167
北京 16 5 0 0 313 0 0
2005年9月,用SMV抗血清对当年3月检测的
样品进行检验,发现 DsMV检测结果呈阳性的样品
在SMV的检验中均呈阳性。但是,也没有从 DsMV
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检测为阴性的样品中检测到SMV。
根据以上ELISA检测结果,所有来源地的栽培
半夏样品中均检测到病毒的存在。来自于表4中前
5个地区的栽培半夏均有DsMV(SMV)与CMV同时
检出的样品,而来自于北京的16个栽培半夏样品中
有5个样品检测到DsMV(SMV),检出率为313%,
但是未检测到 CMV。DASELISA检测结果无法确
定侵然半夏的线状病毒是 DsMV还是 SMV或者是
两者复合侵然。
2.3 不同地区的野生三叶半夏病毒检测
2005年3月用DsMV与 CMV抗血清对随机采
取的全国各地的25个野生半夏样品 DASELISA病
毒检测,结果见表5。
表5 不同地区自然发病的野生三叶半夏DASELISA
来源 DsMV CMV 来源 DsMV CMV
四川重庆 + + 湖南岳阳 - -
云南昭通 + + 贵州六盘水 - -
湖南张家界 + + 贵州息烽 - -
浙江杭州 + + 湖南长沙 - -
湖南桃源 + - 湖南新化 - -
四川达州 - - 江西萍乡 - -
浙江宁波 - - 贵州安顺 - -
湖北神农架 - - 湖北武昌 - -
湖北十堰 - - 湖南石门 - -
湖南湘潭 - - 湖南怀化 - -
江西鹰潭 - - 浙江杭州 + -
陕西安康 - + 湖南永州 - -
江西弋阳 - +-
注:+.阳性结果;-.阴性结果;+-.接近于阳性结果
2005年9月用SMV抗血清对2005年3月检测
的样品进行检验,发现 DsMV检测结果成阳性的样
品在 SMV的检验中均成阳性。但是,也没有从
DsMV检测为阴性的样品中检测到SMV。
由以上结果可知:25个野生半夏样品中,来自
于四川重庆、云南昭通、湖南张家界、浙江杭州、湖南
桃源等地的野生半夏样品中DsMV(SMV)检出率为
200%;来自于四川重庆、云南昭通、湖南张家界、浙
江杭州、陕西安康、江西弋阳等地的野生半夏样品
CMV检出率为200%;四川重庆、云南昭通、湖南张
家界、浙江杭州等地来源的野生半夏样品同时检测
到2种病毒存在,复合感染率160%。2005年9月
SMV的检测结果表明,DASELISA检测结果无法表
明侵染半夏是 DsMV还是 SMV或者是两者复合侵
然。
2.4 克隆和序列分析结果
对SMV阳性重组质粒的插入片断进行序列测
定,获得一个1754bp片断。确认其包括部分 NIB
基因,完整的 SMVCP基因和3′末端非编码区。利
用DNAstar序列分析软件进行序列同源性分析,结
果与其文献报道的 SMV3′末端序列吻合。序列的
GenBank登录号为DQ360820。
将DQ360820序列与文献报道的14个 SMV分
离物的CP氨基酸序列进行比较的结果表明:15个
SMV分离物根据其序列同源性分在了2个不同的
组中。其中,10个大豆 SMV分离物为一组,包括
DQ360820在内的5个SMV半夏分离物为一组。相
对来说,DQ360820与 SMV大豆分离物有较大的差
异,氨基酸同源性在801% ~813%;而10个大豆
分离物的同源性较高,氨基酸同源性为 955% ~
100%。DQ360820与半夏分离物的同源较高,核苷
酸氨基酸同源性为943% ~957%。DQ360820与
DsMV的 2个分离物 AF169832,U08124的比较表
明:DQ360820与 DsMV的同源性较低,分别为
637%,643%。15个SMV分离物和2个DsMV分
离物的CP基因氨基酸序列同源性聚类分析结果见
图1。
图1 15个SMV分离物及2个DsMV的外
基酸序列同源性聚类分析
3 小结与讨论
本研究采用不同的检测方法检验自然侵染半夏
的病毒,DASELISA检测时,DsMV阳性的样品,
SMV检测也呈阳性,通过 RTPCR克隆测序的结果
为SMV,这和陈炯的报道也基本一致[4]。以上结果
说明 DsMV和 SMV可能有相同的抗原决定簇,
DsMV和 SMV同属 Potyvirus,其外壳蛋白的同源性
较高,因此有相同的抗原决定簇也有可能。这同时
也说明 DASELISA检测具有局限性。在检测一种
病毒的时候,要运用多种检测手段,才能明确病毒的
种类。本试验选择半夏生长早期,在2004年3月与
2005年3月,对不同来源地的三叶半夏人工栽培品
种与野生样品病毒病害调查的结果表明:不同来源
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地的栽培品种样品与野生品种样品均受到不同程度
的病毒侵染,在栽培品种样品中三叶半夏病毒的感
染率呈很明显的区域性分布。在一些病毒病害严重
的地区如萧山(浙江),病毒检出率高达100%,且通
常是CMV与SMV复合侵染。这说明在三叶半夏规
模化种植过程中,一旦发生病毒侵染,就可能导致大
面积扩散,危及整个种植地。而三叶半夏以无性繁
殖为主,病毒侵染会逐代累积导致严重减产。这是
在一些三叶半夏主产地产量逐年减低的主要原因。
对野生三叶半夏的病毒检测结果可知:2种病毒在
各地的野生半夏中也普遍存在。
三叶半夏作为我国特有的一种传统药用植物,
需求量较大,能产生巨大的经济效益。由于三叶半
夏一直采用无性繁殖方式栽培繁殖,其病毒感染后
会大量积累,病害日趋严重,导致产量和品质下降,
因此有必要建立三叶半夏的脱毒及快速繁殖体系,
并通过病毒发生的生态学研究,建立避免病毒扩散
的技术体系,为提高药材生产质量服务。
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DetectionoftwovirusesinfectingPineliaternatainChina
SHENTUSusu1,2,WANGHaili1,3,CHENJishuang2,HEYubo4,GAOBida4
(1.ZhejiangUniversity,Hangzhou3100293,China;
2.InstituteofBioengineering,ZhejiangSciTechUniversity,Hangzhou310018,China;
3.ZhejiangWanliUniversity,Ningbo315100,China;
4.ColegeofBioSafetyScienceandTechnology,HunanAgriculturalUniversity,Changsha410128,China)
[Abstract] Objective:TostudyvirusesinfectingPineliaternatainChina.Method:Symptomobservation,DASELISAand
RTPCRdetectionwereapplied.Resultandconclusion:Duringasurveyinearlyspring,SMVandCMVwerebothcommonlydistrib
utedasmainvirusesinfectingP.ternatacolectedfromdiferentareasinChina.ButDsMVwastheviruswhichinfectedP.ternatein
naturalcondition.TheinfectionratioofcultivatedP.ternatebySMVandCMVwere714% and143% respectivelyfor21samples
colectedfromNingbo,Zhejiangprovince;100% and444% for18samplesfromXiaoshan,Zhejiangprovince;619% and333%
for21samplesfromHebeiprovince;500% and417% for12samplesfromAnhuiprovince;167% and167% for12samplesfrom
Sichuanprovince;313% andnonefor16samplesfromBeijing.Andtheinfectionratioof25wildsamplesfromdiferentareasofChi
nainfectedbySMVandCMVwereboth200%.
[Keywords] Pineliaternata;cucumbermosaicvirus;soybeanmosaicvirus;DASELISA;RTPCR
[责任编辑 张宁宁
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