我国主要甜瓜病毒的研究及防治

张培培 刘紫征 耿晓进 姜淑慧

（1.廊坊师范学院生命科学学院 河北廊坊 065000；2.廊坊市细胞工程与应用研究重点实验室 河北廊坊 065000）

葫芦科是世界上第四大食用植物科，在热带、亚热带、温带地区种植广泛，科内约118 个属825 个种。甜瓜是葫芦科内重要的经济作物，我国长期以来在甜瓜的生产与消费上居首位，据联合国粮农组织数据统计显示，2018年我国甜瓜的种植面积占世界种植面积的34.3%，产量占46.8 %（http://www.fao.org/faostat/zh/?#data/QC），甜瓜的重要价值不言而喻。然而，近年来甜瓜的产量和品质严重受到各种病虫害的影响，如细菌性果斑病、根结线虫病、蔓枯病和病毒病等，其中病毒病的危害尤为严重。在我国，目前已报道的瓜类病毒有22 种[1]，其中小西葫芦黄花叶病毒（Zucchini yellow mosaic virus，ZYMV）、黄瓜花叶病毒（ Cucumber Mosaic Virus ， CMV ）、西瓜花叶病毒（Watermelon Mosaic virus，WMV）、烟草花叶病毒（Tobacco Mosaic virus，TMV）、黄瓜绿斑驳花叶病毒（Cucumber green mottle mosaic virus，CGMMV）等均能侵染甜瓜，近十年来在国内发现的一些甜瓜新病毒：甜瓜坏死斑点病毒（Melon necrotic spot virus，MNSV）[2]、甜瓜蚜传黄化病毒（Melon aphid-borne yellow virus，MABYV）[3]、瓜类褪绿黄化病毒（Cucurbit chlorotic yellow virus，CCYV）[4]、甜瓜黄化斑点病毒（Melon yellow spot virus，MYSV）[5]等在我国也广泛发生。

1 主要甜瓜病毒

1.1 小西葫芦黄花叶病毒（ZYMV）

1.1.1 分类地位及基因组结构

ZYMV 最早是由Lisa 等[6]在意大利和法国的小西葫芦上发现的一种严重危害生产的病毒，属于马铃薯Y 病毒科（Potyviridae），马铃薯Y 病毒属（Potyvirus），该属病毒为无包膜的柔性线状病毒粒子。ZYMV的病毒粒子长约750 nm，直径为11 nm，基因组由单组分的正单链RNA 构成，长约9.6 kb，3’端带有polyA尾巴，5’端结合一个基因组连接蛋白VPg。基因组RNA 仅有一个开放阅读框（ORF），直接翻译成一个多聚蛋白，随后被三个病毒编码的蛋白酶切割成十个功能性蛋白。

1.1.2 传播方式，寄主与症状

在自然条件下，ZYMV 可以通过3种方式进行传播：介体传播、种子传播和机械传播。介体传播是由蚜虫以非持久性方式进行传播的，已报道的桃蚜、棉蚜等都可以传播ZYMV，但不同蚜虫传毒效率不同，为10%～100%，且传毒效率与取食时间成正比[7]。ZYMV 的种传方式在早期存在一定的争议，但越来越多的研究表明其可通过种子进行传播，但种传的带毒率不高，仅为0～18.9%。机械传播包括植株叶片间的接触、人和动物的活动、农具的污染等，此方式传播主要依赖于植物的表皮细胞中存在大量的ZYMV 病毒粒子且稳定性较强。

由于ZYMV 传播方式多样，其已成为一种世界性的植物病毒，是对瓜类如甜瓜、西瓜、黄瓜、南瓜等具有非常大的破坏性的病毒之一。除葫芦科植物外，还可侵染豆科、藜科、苋科、十字花科等9 科，11 个属的植物[8]。ZYMV 主要对葫芦科植物造成系统性的破坏，产生系统性的症状，如褪绿、明脉、黄化、花叶、叶片畸形、矮化、局部坏死等，造成瓜类作物产量降低，果实出现不同程度的畸形，果实口感僵硬，味道苦涩，商品价值降低[9]。苗期感染将会对葫芦科作物造成95%～100%的损失，同时感病植株所收获种子的发芽率大大降低。十字花科、茄科植物被ZYMV 侵染后，不产生症状；豆科、苋科、藜科供试植物被ZYMV 侵染后只产生局部症状[8]。ZYMV 同样是甜瓜的一种主要病害，秦碧霞等[10]报道了ZYMV 在广西瓜类作物上的发生情况，对其侵染瓜类作物做了较为系统的调查鉴定，ZYMV 阳性检出率在58.33%～100%之间。

1.2 瓜类褪绿黄化病毒（CCYV）

1.2.1 分类地位及基因组结构

CCYV 最早于2004年在日本的甜瓜上被发现，属于长线病毒科（Closteroviridae），毛形病毒属（Crinivirus），病毒粒体呈长线形。CCYV 的基因组由双组份的正单链RNA构成，RNA1 长约8.6 kb，包含4 个ORF，编码病毒复制需要的蛋白，RNA2 长约8.0 kb，包含8 个ORF，编码热激蛋白、外壳蛋白等相对保守的蛋白[11]。

1.2.2 传播方式，寄主与症状

CCYV 依靠B 型和Q 型烟粉虱以半持久的方式进行传播，烟粉虱的传播导致了该病毒的爆发和扩散，因此可以通过防治烟粉虱来防治该病毒[12]。

CCYV 虽然传播方式比较单一，除引起瓜类植物如甜瓜、西瓜、南瓜、黄瓜、丝瓜病害，还能侵染甜菜、本氏烟、曼陀罗等，但危害程度、症状各不相同。在瓜类作物上危害较重，能引起叶片黄化褪绿，但叶脉不黄化始终保持绿色，症状由下及上发展，新叶经常无症状。在我国，CCYV首次于上海发现，目前在我国上海、浙江、山东、广西、海南等地区大面积发生，且发病率高于50%[13]。

1.3 甜瓜坏死斑点病毒（MNSV）

1.3.1 分类地位及基因组结构

MNSV 属于番茄丛矮病毒科（Tombusviridae），香石竹斑驳病毒属（Gammacarmovirus），病毒颗粒为球形，直径约30 nm。MNSV 的基因组由线性的正单链RNA 构成，长约4.2 kb，无帽子结构和polyA 尾巴，含有5 个ORF。5’端编码两个复制酶复合物组分，3’端编码运动蛋白和外壳蛋白。

1.3.2 传播方式，寄主与症状

MNSV 的传播方式多样，可经介体、种子和机械传播。介体传播除了昆虫黄瓜黑头叶甲外，还可经由土壤中的真菌油壶菌进行传毒。种传和机械传播与ZYMV 相似，但是传毒效率不同，MNSV 主要经由介体进行传播。

虽然MNSV 与ZYMV 相似，有3 种传毒方式，但其寄主范围有限，没有ZYMV 丰富，仅能侵染甜瓜、西瓜、南瓜、黄瓜、葫芦等葫芦科植物，且在瓜类植物上引起的病害较重。在甜瓜上引起系统性症状，叶片、叶柄、茎上出现坏死斑或褪绿斑，从而引起植株矮化果实变小，严重影响甜瓜的品质和产量[14]。

1.4 甜瓜黄化斑点病毒（MYSV）

1.4.1 分类地位及基因组结构

MYSV 最早在日本被发现，给当地的甜瓜、黄瓜生产带来了严重损失，引起人们强烈关注，属于布尼亚病毒科（Bunyaviridae），番茄斑萎病毒属（Tospovirus）[15]，病毒颗粒为带包膜的球形粒体，直径为80～120 nm。MYSV的基因组由三组分的负单链线性RNA 组成，L-RNA 长约8.9 kb，具有1 个ORF，编码RNA 依赖的RNA 聚合酶（RdRp）；M-RNA 和S-RNA均利用双义策略编码蛋白，M-RNA 长约4.8 kb，编码糖蛋白前体（随后被寄主的蛋白酶切割成两个蛋白）和非结构蛋白；S-RNA 长约3 kb，编码核壳体蛋白和非结构蛋白。

1.4.2 传播方式，寄主与症状

MYSV有2 种传毒方式：介体传毒和机械传毒。其机械传毒与前面两种病毒相似，而介体传毒是通过节瓜蓟马以持久增殖性方式进行传播。

MYSV 的寄主集中在葫芦科植物上，甜瓜、西瓜、黄瓜、丝瓜等，此外茄科、藜科、胡麻科等15 种植物也易受其侵染，还有7 科13 种杂草也易被MYSV 感染，但症状不同[1]。在甜瓜上，主要呈现新生叶片明脉、褪绿斑点，随后出现黄色坏死斑；若早期侵染，会使果实风味变差，品质下降[16]。

2 甜瓜病毒的检测方法

2.1 传统的病毒检测方法

常用的四种传统的植物病毒检测方法为：（1）生物学检测，是指通过敏感的指示植物感染病毒后产生的特异性症状来鉴定病毒。陈洁云等经摩擦接种，让ZYMV 侵染14种植物，结果呈现不同的症状[8]。（2）电镜检测，1939年，Kausche 首次用电镜观测到TMV 病毒粒子，拉开了植物病毒学研究的序幕[17]。（3）血清学检测，从20世纪70年代兴起现在已广泛用于植物病毒检测，酶联免疫吸附（ELISA）、斑点免疫结合实验（DIBA）和免疫荧光是三种常用的检测方法。（4）分子生物学检测，依赖于病毒DNA或RNA 的特异性扩增或杂交来检测病毒的存在，该方法比血清学检测灵敏度更高，特异性更好，检测范围更广，可以检测所有类型的病毒和类病毒。

2.2 高通量测序

以上四种方法均有一定的局限性，需要预先知道病毒的一些信息，即病毒的致病症状、病毒粒子的形态特征、病毒的理化性质和血清学特征及核酸序列等，无法检测一些未知病毒。随着生物信息学和测序技术的高速发展，高通量测序（又称二代测序，深度测序）技术为病毒检测提供了强有力的选择，其通量大速度快，不需要依赖预知病毒信息，无须病毒粒子或核酸扩增纯化，它不仅可以检测已知病毒，还能够检测未知病毒[18]。近几年，超过100 种来自不同科、不同的属的新型植物DNA、RNA 病毒已被鉴定[19]，同样，几种瓜类新病毒利用该方法被鉴定[20～22]。

3 甜瓜病毒的防治

3.1 培育抗病品种

传统的杂交育种方法从抗病毒、抗介体方面入手进行抗性种质资源的筛选和利用，来自印度的一个抗棉蚜甜瓜品种和来自津巴布韦的四个抗ZYMV 的西瓜品种已在多个国家和地区进行推广。此外，诱变育种、转基因等新技术也被引入到甜瓜抗病品种的选育上，但由于转基因食品安全的不确定性及部分国家和地区人们对转基因食品的抵制情绪，限制了转基因抗病甜瓜品种的培育。

3.2 化学防治

化学防治一方面是喷洒杀虫剂杀灭传毒介体，但这种杀虫作用只是暂时性的，长期喷洒会对植株产生一定的毒害作用及引起农药残留危害人体健康。另一方面，对植株施肥、喷洒生长调节剂等，除促进植株的生长发育，也会提高植株的抗病性，但它的作用较小且较缓慢。对于一些种传病毒，加热或用化学试剂如10 %磷酸三钠溶液浸种清洗后再播种，可使种子中的病毒失去活性[23]，对于MNSV类可通过真菌传毒的病毒，则要对土壤进行消毒处理。

3.3 物理防治

物理防治主要针对介体昆虫，采用防虫网是最简单有效的措施，不但能预防虫害，还能预防病毒的传播。此外，在温室和大棚内还可悬挂捕虫板，这两种方法都是成本较低的控制介体昆虫的方法。对于能够通过机械传播的病毒，在种植时要保持合适的行间距，避免植株间摩擦接触，同时在进行农事操作时要规范化，避免人为原因造成病毒传播。

3.4 生物防治

生物防治主要是利用弱毒株的交叉保护作用，即当植株受到引起轻微症状的病毒株系（弱毒株）感染时，可保护植物免受强毒株系的侵袭。因此有目的地让植株感染弱毒株系，可保护其受更严重病毒的侵染[7]。应用ZYMV 弱毒株进行交叉保护已在很多国家取得了较好的效果[24]，但目前还没有有效的评价体系评估其是否会产生些不良后果及相应的防范措施。

4 展望

随着甜瓜种植面积不断地扩大，病虫害监控防治成为生产优质瓜果的关键环节之一，而素有植物“癌症”之称的病毒病严重危害甜瓜生产，近年来黄瓜绿斑驳花叶病毒在部分地区有扩大发生的趋势，黄化类病毒病在部分甜瓜产区已经成为头等病害，明确甜瓜病毒病病原和建立快速有效的检测技术是防治病毒病的关键。纵观甜瓜病毒领域的研究进展和趋势，病毒病发生规律和防控等相关基础研究方面尚比较薄弱。

由于甜瓜种植区域广泛，品种、种植方式多样，传毒方式多样，病毒群体快速变异进化，导致甜瓜病毒病危害日趋严重，却缺乏甜瓜病毒种群结构与变异规律的研究，难以为病害的预警和防控提供科学依据。今后应加强对甜瓜病毒的流行监测和群体遗传变异研究。