萝卜抗芜菁花叶病毒的研究现状

刘根新　戴澈　许园园等

男，博士，研究员。江苏省新长征突击手，江苏省第四期“333工程”第三层次培养对象。主要从事丝瓜及萝卜遗传育种和高效栽培技术研究。2C05年主编《袖珍果蔬优质丰产栽培》系列丛书；2007主编《无公害高效栽培重点、难点与实例》系列丛书；以第一作者撰写专业著作7本，个人累计80多万字。2007年度被江苏省农业科学院授予“发表论文奖”。获得江苏省科技进步二等奖、南京市科技进步三等奖、江苏省科学技术奖三等奖、江苏省农业丰收奖二等奖各1次。获得丝瓜、萝卜等相关的国家授权发明专利7项，主持制定丝瓜、萝卜等江苏省地方标准7项。作为主要完成人之一育成江蔬一号丝瓜、江蔬肉丝瓜；参与选育双冠大白菜、夏丰大白菜、热抗白小白菜、热抗青小白菜；主持选育宁红1号萝卜、苏丽夏红1号萝卜、苏丽冬白1号萝卜、苏秀1号叶用萝卜和苏丝3号丝瓜。

DOI：10-3865/j.issn.1001-3547-2016.08.015

摘要：芜菁花叶病毒（TuMV）寄主范围宽广且对十字花科作物为害严重，从TuMV寄主范围与病原检测、发病症状、株系划分、遗传规律与抗性资源挖掘等方面简述了现阶段萝卜TuMV的研究进展，以期为萝卜等十字花科作物抗TuMV育种提供参考依据。

关键词：萝卜；芜菁花叶病毒（TuMV）；抗性

中图分类号：S631.1 文献标识码：A 文章编号：1001—3547（2016）08—0031—04

萝卜（Raphanus sat/vus L.）别名莱菔，一、二年生草本植物，属于十字花科萝卜属，染色体2n=18。萝卜可四季栽培、周年供应，产销量极大，是一种世界性蔬菜，在全世界范围尤其是东南亚地区广泛栽植。我国是萝卜的主要起源地之一，萝卜品种极多，各地均有栽培，全国播种面积大，仅次于大白菜。由于萝卜营养比较丰富，在预防和治疗中毒、暑热、腹泻等疾病方面有较好的效果，且其适宜加工、方便贮运，故很受广大消费者欢迎。

病害一直是影响我国萝卜生产的重要因素，对萝卜病害调查的研究发现，软腐病、黑腐病、病毒病、黑斑病和霜霉病已成为目前为害萝卜生产的主要病害，其中病毒病为害较为严重，一旦发病，不但造成减产，而且严重影响萝卜的品质。一直以来，萝卜品种的选育都是以提高品质和产量为目标，因此生产上栽培的品种相对较少，生态条件多变和长久的连作生产，使萝卜更易染上病毒病。生产上引发萝卜病毒病的主要病原是芜菁花叶病毒（Tumipmosaic virus，TuMV），其次为黄瓜花叶病毒（Cucumber mosaic virus，CMV），而在长江中下游地区，由TuMV所引起的萝卜病毒病发病率达90%以上。TuMV常通过有翅蚜进行传播，导致生产上使用普通化学药剂及传统生物防治手段来预防病害难以达到预期效果，不仅耗时费力，而且还会造成不必要的资源浪费。因此基于以上背景，为了有效防治TuMV引起的病毒病，提高我国萝卜的产量和品质，开展萝卜资源对TuMV的抗性鉴定评价、筛选优异抗原、培育抗病毒病萝卜新品种工作，从根本上减轻此病害对萝卜生产造成的为害。

1.1萝卜TuMV寄主范围与发病症状

芜菁花叶病毒（TuMV）是马铃薯Y病毒属（Potyvirus）的重要一员，据多个国家和地区对病毒病的调查分析发现，TuMV已成为世界范围内为害蔬菜最严重的5种病毒之一。TuMV寄主范围特别广泛，侵染能力仅次于黄瓜花叶病毒，是侵染大田蔬菜的一个重要病原，能够侵染十字花科蔬菜如萝卜、白菜、花椰菜、甘蓝及重要经济作物如油菜等在内的43科156属的318种植物。在自然界中，TuMV可由蚜虫刺吸和汁液接触传染，田间病毒传播主要靠蚜虫，不同地区传播病毒的蚜虫不同，但均通过非持久的方式进行传播，土壤和成熟的种子不能传播。该病毒在不同的寄主上表现出不同症状，萝卜被TuMV侵染后初期表现为轻花叶、皱缩、沿叶脉褪绿等症状，后期则出现叶脉褐色坏死、矮化、整株畸形等现象，造成萝卜品质变差、产量下降。

1.2萝卜TuMV株系分化

TuMV研究历史悠久，且TuMV株系的划分一直以来都是研究的热点，但由于TuMV为单链RNA，RNA聚合酶不具有3′-5′的核酸外切酶的校正功能，极易造成其无法对复制过程中发生的错配进行有效修复，高频率突变使得TuMV存在广泛的株系变异。到目前为止，已发现TuMV出现了多种株系和致病型，这些株系往往具备地理分布宽、寄主范围广的特点，鉴于此，国内尚未制定出统一完善的标准，给TuMV的防治带来更大困难。

过去TuMV株系划分主要根据TuMV病毒对不同植株的侵染能力和由此产生的症状反应来评价，而现在主要是根据TuMV病毒的血清学、寄主谱的鉴定乃至病毒外壳蛋白基因序列进行划分。Green等将筛选到的4个大白菜品种作为新的鉴定谱，把TuMV株系划分为C₁～C₄，以此为基础，又对我国台湾十字花科蔬菜的TuMV株系进行鉴定分析，还额外发现了C₅株系，最终将我国十字花科TuMV株系划分为C₁～C₅。由于我国十字花科蔬菜具有资源丰富、地理差异显著的特点，因此刘栩平等认为Green以大白菜鉴别品种作为划分依据不能全面体现我国不同十字花科蔬菜TuMV株系的分化情况，他们选取萝卜属和芸薹属中8种蔬菜共94个品种，以其中6个蔬菜品种包括甘蓝、白菜、萝卜和花椰菜等组成鉴别寄主，经过筛选后，最终把我国10省市的十字花科蔬菜的TuMV株系划分为Tu₁～Tu₇共7个株系。另外，冯兰香等则通过病毒侵染试验鉴定C₄为北京地区十字花科蔬菜TuMV的主流株系。

尽管目前国内外研究尚不能确认各地TuMV主流株系是否完全相同，但是现有的研究则表明，TuMV-C4是为害我国萝卜等十字花科作物的主流株系之一。

1.3萝卜TuMV病原检测

随着对TuMV的深入探索，在TuMV病原鉴定与检测方法上逐渐向高效、稳定的方向发展。目前检测十字花科作物TuMV主要是采用生物学、电子显微镜观察、免疫学和分子生物学等方法。

①生物学鉴定法是检测TuMV病原最原始的方法，但该方法检测TuMV的结果易受环境因素影响，不稳定，且周期长、操作繁琐，不能将TuMV存在情况准确反映出来，目前一般建议将此方法与其他检测技术相结合。

②电子显微镜技术

电子显微镜的出现为鉴定TuMV病毒提供了直观的方法，但该技术比较复杂，且每次只能处理少量样品。因此，在检测过程中通常将此技术与其他技术结合使用，如Suh等运用免疫电镜技术（ISEM）来检测TuMV，发现效果比单独使用其中一种技术效果更加明显。

③ELISA法酶联免疫吸附测定（ELISA）技术既可以进行定性分析，又可以定量分析，是目前诊断植物病毒病最广泛的一种免疫学方法。潘熙萍等通过间接酶联免疫吸附测定技术（ID-ELISA）检测结果表明，TuMV工作的最适稀释浓度是10000倍。ELISA技术简便、不仅特异性强而且灵敏度极高，其原理是通过酶催化后产生的颜色变化来反映抗原与抗体是否有效结合。该技术适用于对田间大量样品进行检测，也被广泛用于脱毒、病毒检测以及无性繁殖等。

④分子生物学技术近年来，分子生物学技术逐渐被应用于TuMV检测，且随着TuMV株系CP蛋白序列的大量发表，为使用该技术对TuMV进行鉴定提供了更多参考依据。随着PCR技术的出现，利用病毒基因组少量DNA或cDNA即可进行PCR扩增，此方法利用病毒基因来检测病毒，灵敏度更高、特异性更强。

⑤RT-PCR技术虽然以上检测方法能对TuMV进行有效检测，但是操作起来仍然较为繁琐。庄木等则建立了简单有效的聚合酶链式扩增技术（RT-PCR），基于芜菁花叶病毒外壳蛋白基因（CP）序列进行特异引物设计，然后进行RT-PCR扩增，对部分十字花科蔬菜田间病样简单处理后，即可使用此方法准确、高效地检测TuMV病毒。

1.4萝卜抗TuMV资源挖掘

TuMV为RNA病毒，在十字花科作物中，存在对TuMV高抗甚至免疫的优良抗原材料，在我国萝卜品种中亦存在对TuMV表现优良抗性的抗源。汪隆植等曾对我国260个萝卜品种和自交系进行鉴定，其中抗TuMV的资源有11份，且其对我国收集到的269份夏秋萝卜材料进行田间筛选，初选得到53份优异材料，最终筛选到对TuMV（N-100）高抗材料1份（R-7）、抗病材料3份（R-40、R-41、R-42）、耐病材料3份（R-50、R-52、R-53）。

关于萝卜病毒病抗性鉴定方面，日本学者曾根据16个萝卜品种的田间发病率高低将萝卜抗病性分成强、中、弱3个类群，但未进行明确的划分。李烨等通过对11个萝卜品种苗期的TuMV抗性进行初步鉴定发现，秋魁青、鸭蛋头、热白萝卜为高抗TuMV品种，夏长白二号、扬花萝卜、小红头、南研30天为感病品种，如果要在生产上栽植，则需引进相关抗性基因。

1.5萝卜TuMV抗性遗传规律

受鉴定植株的生长发育时期、外界环境、病毒株系、遗传分析模型以及基因型等方面的影响，不同杂交组合抗性类型存在差异，甚至同一杂交组合的植株于不同时期鉴定其抗性类型也不尽相同，因此，国内外关于抗TuMV的遗传规律历来存在争议。

黄祖仪曾报道萝卜对TuMV的抗性符合加性一显性模型，以加性效应为主，抗性是显性，其属于数量性状遗传，并且受主效基因控制。汪隆植等用高抗品种为保持系，中抗不育系为母本育成的2个不育系均表现抗病，后用感病品种为父本与其杂交，其F₁代也表现抗病。

李红双等以TuMV高抗和高感自交系为亲本，构建了6个群体包括P₁、P₂、B₂、B₂、F₁及F₂，采用数量性状主基因+多基因混合遗传的6世代联合分析法，发现萝卜对TuMV的抗性受2对主基因控制，符合加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因模型，不受环境因素影响。

综上所述，目前尽管对多种十字花科作物TuMV的抗病遗传规律研究较多，但是结果均不完全一致，这充分说明TuMV抗病遗传规律的复杂性。而在萝卜上，相关研究报道相对较少，因此无论是从水平还是垂直育种方向考虑，均需对多种特征材料进行更加广泛的深入研究，以期为萝卜TuMV抗病育种提供参考依据。

2问题与展望

近年来，虽然通过育种工作者的不懈努力，我国萝卜栽培育种技术与新优品种选育工作取得较大成绩，如成功筛选到部分抗TuMV材料，并能初步应用于萝卜抗性育种研究工作中，但此方面研究技术与国外先进水平仍存在一定差距。具体表现为：目前，研究中可应用的萝卜抗TuMV优异抗源材料仍然比较有限：虽然已有萝卜抗TuMV遗传规律的研究，但是由于不同研究采用的方法和材料不同，导致结论不一致：尚未有关于萝卜抗TuMV的分子机理研究方面的报道。

因此，接下来的萝卜抗TuMV研究工作中，首先仍要持续进行新优种质资源的鉴定、收集以及不断加强创新优异抗源材料，尤其是加强利用和开发中国部分传统的地方优良品种，充实现有的种质资源基因库，通过分子生物学方法尽快发掘鉴定TuMV抗性关键基因及可能存在的调控网络；其次要在坚持传统常规育种的过程中，对萝卜抗芜菁花叶病毒病的理论基础进行深入探索，将分子标记辅助育种技术、分子标记定位技术及转基因技术高效地应用于抗TuMV育种中，在提高萝卜产量品质的同时，大力提高萝卜育种效率，以期在萝卜抗TuMV育种研究方面实现新的突破。