芋病毒病研究进展

施世明，洪霓

（华中农业大学植物科学技术学院，湖北武汉，430070）

芋 （Colocasia esculentaL.Schott.） 是天南星科（Araceae）芋属（Colocasia）多年生宿根草本植物，属典型的无性繁殖作物，又名芋头、芋艿、毛芋等，原产于中国、印度、马来半岛等热带沼泽地区，现在世界各国广泛种植。芋主要以其膨大的肉质球茎供食用，有的种类叶柄和花梗也可作蔬菜食用，是一种具有地域特色的水生蔬菜。芋多采用球茎无性繁殖，已发现在栽培芋植株上存在多种病毒侵染，有的病毒可通过介体传播，在长期的无性繁殖过程中植株病毒含量不断积累、种类增加，导致病毒病为害逐年加重，造成产量和品质下降，出现严重的品种退化。因此，随着芋种植业的不断发展，对芋病毒病的防治也引起人们的高度重视。本文就芋病毒种类的鉴定、病毒病防治等相关方面的研究现状进行了概述。

1 芋病毒种类及分类地位

目前，国内外文献上共报道过的芋病毒有近10种，分别是：①芋花叶病毒 （Dasheen mosaic virus，DsMV），马铃薯Y病毒属 Potyvirus成员[13]。

②芋羽状斑驳病毒 （Taro feathery mottle virus，TFMoV），马铃薯Y病毒属 Potyvirus的一个暂定种[14]。

③ 香 蕉 束 顶 病 毒 （Banana bunchy top virus，BBTV），环状 DNA 病毒科（Circoviridae）矮缩病毒属（Nanovirus）[15]。

④大杆（菌）状病毒（Taro Large bacilliform virus,TLBV）[16]。

⑤小杆（菌）状病毒（Taro Small bacilliform virus，TSBV）[16]。

⑥芋叶脉缺绿病毒 （Taro vein chlorosis virus，TaVCV），弹状病毒科（rhabdovirus）细胞核弹状病毒属（Nucleorhabdovirus）[16,21]。

⑦芋杆状病毒（Taro bacilliform virus，TaBV），花椰菜花叶病毒科（Caulimoviridae）杆状DNA病毒属（Badnavirus）[23]。

⑧ 黄 瓜 花 叶 病 毒 （Cucumber mosaic virus，CMV），雀麦花叶病毒科（Bromoviridae）黄瓜花叶病毒属（Cucumovirus）[7,10]。

⑨芋瘦小病毒（Colocasia bobone disease virus，CBDV）[21]。

⑩ Taro reovirus ，TaRV（暂无汉译名）[21]。

其中有的病毒还没有正式确认，因此其分类地位还未明确，如Revill等[21]认为大杆（菌）状病毒（Taro Large bacilliform virus，TLBV） 和芋瘦小病毒（Colocasia bobone disease virus，CBDV）实际上是同一种病毒。而且有的病毒还存在着争议，如Ram等[15]认为芋也是香蕉束顶病毒（BBTV）的寄主，只是不表现症状，而Hu等[20]通过蚜虫传毒试验，证明芋并不是BBTV的寄主，因此，芋到底是不是BBTV的寄主，还有待进一步的研究确定。国内报道发现的以芋为寄主的病毒只有芋花叶病毒（DsMV）和黄瓜花叶病毒（CMV）[7,10]。 其中芋花叶病毒（DsMV）分布最广，为害最大。

2 芋主要病毒的生物学、分子生物学特点及检测方法

芋花叶病毒 （Dasheen mosaic virus，DsMV）于20世纪 60年代由Zettler等在美国佛罗里达州发现并确定为马铃薯Y病毒属（Potyvirus）的成员，是世界上天南星科植物的重要病毒病原，能侵染广东万年青属、海芋属、魔芋属、花叶芋属、芋属、花烛属、天南星属、隐棒花属、花叶万年青属、龟背竹属、喜林芋属、苞叶芋属和马蹄莲属等植物，寄主多达16属以上，病害遍及世界各地。此病毒可经种苗、种子、机械和蚜虫等媒介传播，对主要以无性繁殖为生产方式的植物具有潜在的威胁。由于芋等天南星科作物主要是靠营养繁殖体分株、切割或组织培养来繁殖，所以病毒随着这些小苗、小芽或植物组织传播是主要的传播方式。此外在栽培、田间管理期间的劳作也可造成机械摩擦传播病毒。自然界中此病毒在天南星科植物间的传播是靠桃蚜、棉蚜、豆蚜等以非持久方式传播。

芋花叶病毒（Dasheen mosaic virus，DsMV）病毒粒子呈弯曲线状，无包膜，长 750 nm，直径12 nm，呈螺旋对称结构。病毒粒子中RNA总含量约为5%，蛋白质总含量约为95%。DsMV含有约10 kb的单链正义RNA基因组，RNA的5'端有一基因组连结蛋白（VPg），3'端为 Poly（A）结构，该基因组为一长的ORF，可翻译一个约350 kD的多聚蛋白前体。基因所编码的蛋白自5'端至3'端分别是31 kD 蛋白，辅助蛋白（HC），胞质内含体蛋白（CI），基因组连结蛋白（Vpg），2个核内含体蛋白（蛋白酶和复制酶）及位于3'非翻译区上游的外壳蛋白（CP）。

目前常用的病毒检测方法有：直观测定法、指示植物接种法、电子显微镜检测法、血清学检测法和核酸检测法。其中血清学检测法主要包括ELISA、快速免疫滤纸测定、免疫胶体金技术、免疫毛细管区带电泳、免疫PCR等。核酸检测法主要包括PCR、分子标记、实时RT-PCR和核酸杂交等[4]。而芋病毒由于种类多，复合侵染严重，症状不明显，缺乏指示植物，所以直观测定法和指示植物接种法不但时间长，结果准确性也差。此外，由于对侵染芋的病毒研究尚不够深入，其不同病毒的生物学、血清学及分子生物学性状差异还很不明确，因此给检测方法也带来了很大的困难。目前，侵染芋的10种病毒中只对芋花叶病毒（DsMV）研究得比较深入，其基因组全长序列已经获得，其抗体及相应检测试剂盒也已研制成功[6]，因此其检测方法相对成熟，而其他病毒有的并不是以芋为主要寄主，如BBTV和CMV，因此其在芋上的检测方法尚比较缺乏。而另外几种病毒如TaBV、TaVCV只在国外有过用于PCR检测的报道[21,23]，在国内尚处于空白。鉴于国内芋产业的发展需要，结合芋及芋病毒的自身特性，笔者认为应着重研究芋病毒的电子显微镜检测法、血清学检测法及核酸检测法，以便快速高效地鉴定芋种苗的带毒情况，减少芋生产过程中由于芋病毒造成的损失，促进芋产业持续健康地快速发展。

3 防治对策

由于缺乏直接杀死芋病毒的农药，因此对于已经感染病毒的芋植株是无能为力的，结合芋病毒的传播途径，具体可从以下3个方面寻找防治对策：培育无病毒种苗、培育抗病毒品种和减少病毒田间传播。

目前大田生产使用较多的防治方法主要是减少病毒的田间传播。芋病毒田间传播介体以蚜虫和粉蚧为主，因此积极防治田间蚜虫和粉蚧的发生可有效地阻断芋病毒的田间传播，达到良好的防治效果。此外，及时清理田间感染病毒的种球和植株，使用防虫网进行隔离栽培都是阻止芋病毒田间传播的有效手段[11]。

芋病毒另一个主要传播途径为种传，也是造成芋生产中损失最大的传播方式，因此培育无病毒种苗用于生产具有良好的经济效益。早在20世纪70年代末，日本、美国等就先后研究了芋花叶病毒对芋产量的影响，开始用茎尖离体培养结合高温脱毒来生产芋脱毒种苗，脱毒种苗经组织培养快繁获得大量种苗，在隔离条件下繁殖成一级、二级种球，供农户种植，显著提高了芋产量和品质。我国相关研究起步较晚，从20世纪90年代开始陆续有科研单位开展芋茎尖脱毒培养技术研究[12]。目前，武汉市蔬菜科学研究所所主持的科研项目《脱毒芋种苗工厂化生产》已经完成，利用茎尖培养、化学制剂处理建立了芋脱毒培养技术，提出了脱毒试管苗和试管芋的育苗技术和方法，并制定了“脱毒种芋繁殖技术规程”和“脱毒芋栽培技术规程”2个地方标准，经推广应用，明显提高了芋产量及品质。

培育抗病毒品种是防治作物病虫害的另一有效途径，只是利用传统的自然变异育种、辐射育种和杂交育种等方法对病毒病的防治效果不大，但生物技术的发展使得转基因育种成为可能。筛选作物种质资源中的抗病毒基因和源于病原的抗性基因是获得抗性基因的2种主要途径，但自然界中高抗病毒的基因很难筛选，因此育种中常用的是源于病原的抗性基因，如外壳蛋白介导的抗性、移动蛋白介导的抗性、复制酶介导的抗性、卫星RNA介导的病毒抗性、反义RNA与缺陷RNA介导抗性及利用RNA沉默获得病毒抗性，该技术已应用在番木瓜、西瓜、黄瓜等作物上[19]。虽然目前利用培育抗病毒品种来防治芋病毒病的研究还未见报道，但必将是今后的发展方向之一。

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