病毒病给苹果生产带来巨大危害,目前尚无有效防治药剂,繁育无毒苗木是最为有效的解决病毒病途径。建立准确、灵敏、快速的苹果病毒检测体系,是繁育无毒苗木的重要环节,也是我国实现苹果无毒栽培的重要技术支撑。
根据危害特点可将苹果病毒分为非潜隐性病毒(Non-Latentvirus)和潜隐性病毒(Latentvirus)两大类。文献表明,我国主要苹果病毒有7种,分别为:苹果锈果类病毒(Apple scar skin viroid,ASSVd)、苹果凹果类病毒(Apple dimple fruit viroid, ADFVd)、苹果花叶病毒(Apple mosaic virus,ApMV)、苹果坏死花叶病毒(Apple necrotic mosaic virus, ApNMV)、苹果茎痘病毒(Apple stem pitting virus,ASPV)、苹果茎沟病毒(Apple stem grooving virus,ASGV)和苹果褪绿叶斑病毒(Apple chlorotic leafspot virus,ACLSV),其中后三种为潜隐性病毒,在常规品种上不表现明显症状,前四种为非潜隐性病毒,常规品种上一般有明显症状,但在一定环境条件下会出现隐症现象,因此,病毒的诊断须辅以分子检测。
一、7种主要苹果病毒的生物学特性
1. 苹果锈果类病毒
ASSVd属于马铃薯纺锤块茎类病毒科(Pospiviroidae),是苹果锈果类病毒属(Apscaviroid)的代表成员。存在于植物细胞核内,有中央保守序列,不具核酶活性,非对称滚环复制。ASSVd在苹果、梨、野生苹果、野生梨、桃、杏、樱桃和喜马拉雅野生樱桃上先后被报道。ASSVd在苹果树上的症状主要呈现在果实上,症状类型主要取决于栽培品种和环境条件的变化,主要表现为五种病状:锈果型、花脸型、锈果-花脸型、环斑型和绿点型。ASSVd在寄主的细胞核中复制积累,它可以在感病寄主的叶、茎、表皮、根茎以及果实的表皮、果肉和种子中检测到。Koganezawa比较了ASSVd在不同的组织中的含量,发现ASSVd在树皮组织中含量最高。ASSVd的主要传播途径有嫁接传播、修剪工具传播及种子传播。被这种类病毒侵染的果树将终生带毒,且目前尚无有效的防治药剂。
2. 苹果凹果类病毒
ADFVd属于马铃薯纺锤块茎类病毒科(Pospiviroidae),是苹果锈果类病毒属(Apscaviroid)的代表成员。基因组大小约306-307nt,具有苹果锈果类病毒属成员的典型中央保守区的准棒状结构,ADFVd与ASSVd序列相似性达 63.5%。ADFVd最初在意大利苹果上发现,造成畸形果并在红色果皮上伴有 3-4mm 直径的凹形绿色斑点,这些斑点通常造成果实萎缩并与下层果肉中的坏死部分相关,在一些苹果品种上的症状与ASSVd诱导的症状相似。
3. 苹果花叶病毒和苹果坏死花叶病毒
ApMV 在苹果上发生普遍,该病毒为等轴不稳环斑病毒属(Ilarvirus)成员,病毒粒体为等轴对称二十面体的准等轴对称颗粒,直径为26-35 nm。ApMV为三分体基因组,每个病毒粒子包裹一条RNA核酸链(RNA1或RNA2或RNA3或RNA4),正义链RNA、线性,每个RNA片段的5′端为甲基化帽子结构,3′端既不是poly(A), 也不是tRNA样结构,所有RNA的3′端折成稳定发卡结构,并含有AUGC盒。ApMV危害寄主表现为叶片不均匀褪绿,形成黄绿相间的花叶,根据病斑形状和大小分为5种类型:斑驳型、花叶型、条斑型、环斑型、镶边型。叶片花叶严重影响苹果植株的光合作用,病树提早落叶,造成减产,果实不耐贮藏。ApMV在世界各地广泛分布,西欧、东欧、美国、日本、中国等地均有报道。许多栽培品种对其表现敏感,如乔纳金、金冠等。国外的研究表明ApMV不仅可造成苹果的花叶,还能使感染品种的树体生长量减少50%,树干直径减少20%,苹果产量减少30%;有文献报道ApMV侵染金冠、蛇果、麦金托什苹果,分别造成46%、42%和9%的减产。ApMV目前未发现传播介体,主要通过受病毒侵染的砧木和接穗在嫁接过程中传播扩散,可能通过病株和健康株的自然根接传播,是否能通过种子和花粉传播尚不明确。
2016年Hiroki Noda1报道,引起苹果花叶症状的病原还包括ApNMV,在我国苹果产区主要由ApNMV引起苹果花叶症状。该病毒与ApMV同属。具体生物学特性还不明确。
4. 苹果茎痘病毒
ASPV为凹陷病毒属(Foreavirus)的代表种, 病毒粒体弯曲线状,螺旋对称结构, 轴腔不清晰, 螺旋结构模糊,直径为12-15 nm, 粒体长800 nm。基因组核酸为正单链RNA,线性,基因组由9306 个核苷酸组成,5'端有一段33nt非编码序列,最大的ORF1(34-6582nt)编码247 kDa的复制相关蛋白,ORF2(6685-7353 nt)、ORF3(7358-7 717 nt)、ORF4(7629 -7 838 nt)分别编码25、13和17 kDa蛋白,组成一个三基因盒,可能参与细胞间的运动,ORF5(7930-9 171nt)编码44 kDa的外壳蛋白, 仅接着是一段135个核苷酸的非编码序列,3′末端具有poly(A)尾巴。ASPV病树症状多不明显, 呈慢性危害。果树生长不良, 严重影响产量。在相应的指示植物上, 树皮内层及白色木质部产生褐色斑块。ASPV的寄主范围较广,木本寄主包括苹果、梨、樱桃和海棠等,此外可人工接种多种木本和草本植物。鉴别寄主为西方烟、斯派227、弗吉尼亚小苹果等。该病毒分布于美国、德国、意大利、日本、新西兰、非洲、瑞士、匈牙利、加拿大、澳大利亚、韩国以及中国等地。ASPV目前尚未发现昆虫传播介体,在木本寄主上均可通过嫁接传染,在果园中,病毒可能通过病、健树根系接触传播,通过工具的交叉使用进行传播,还可能通过汁液相互沾染进行传播,不能通过种传和花粉传播。
5. 苹果茎沟病毒
ASGV属于发形病毒属(Capillovirus), 病毒粒体为极弯曲线状,有明显的纵横交叉带,轴腔不清晰,螺旋结构很清楚,直径为12 nm左右,粒体长600-700 nm。基因组核酸为正单链RNA,线性,基因组6500 nt,上游是一个142 nt的非编码区,含2个重叠的ORF、ORF1(37- 6341nt)编码241 kDa的多聚蛋白, 随后切割成甲基转移酶(Mt)、类木瓜蛋白酶(Ppro)、解旋酶(Hel)、聚合酶(Pol),外壳蛋白在C端,ORF2在ORF1内,始于4788 nt,编码36 kDa的移动蛋白(MP),3′末端具有poly(A)尾巴。该病毒侵染症状为顶端生长消弱,嫁接部位树皮下的木质部有凹沟,大部分吸收根死亡,树势严重衰退。在相应的指示植物上木质部产生条沟。该病毒是苹果和梨上发生普遍的潜隐性病毒之一,危害苹果、梨、柑橘、樱桃、杏等果树和百合,其寄主有20种植物,主要包括双子叶植物中的番杏科、苋科、藜科、葫芦科、唇形科、豆科、蔷薇科、玄参科、茄科等。鉴别寄主为弗吉尼亚小苹果、昆诺藜、心叶烟及菜豆。该病毒在法国、意大利、美国、加拿大、中国、日本、韩国、南非、澳大利亚等国家均有分布。ASGV在昆诺藜上可通过种子传播,在木本寄主上可通过嫁接传播,苹果上可机械传播,亦可通过汁液,摩擦接种感染草本寄主,无已知介体。
6. 苹果褪绿叶斑病毒
ACLSV为纤毛病毒属(Trichovirus)的代表成员,病毒粒体为弯曲线状, 螺旋对称结构,直径12nm,长约720- 740 nm。基因组核酸为正单链RNA,线性,大小7555 nt,基因组含有3个互相重叠的开放阅读框,分别编码216.5、50.4和21.4 kDa蛋白, 最大的ORF编码产物可能参与病毒复制,最小的蛋白为外壳蛋白。基因组5′端有帽子结构,3′端有poly(A)尾。ACLSV可侵染李、桃、樱桃、杏等核果类果树,此外还能侵染昆诺藜、苋色藜、灰藜、西方烟、白肋烟、菜豆、黄瓜、笋瓜、莙荙菜、千日红、苋菜和菠菜等8个科15种草本植物,寄主范围广泛,在世界各国都有发生。其鉴别寄主为苏俄苹果(R12740~7A)、大果海棠、昆诺藜及苋色藜。英国、法国、德国、波兰、匈牙利、阿尔巴尼亚、黎巴嫩、约旦、土耳其、西班牙、智利、希腊、南斯拉夫、中国、日本、美国等国家均有报道。我国于1989年初次报道了苹果树上的ACLSV。ACLSV主要通过嫁接传播,机械接种可能传播,非种传,线虫能否传播至今未能确定。
二、七种主要苹果病毒的RT-PCR检测方案
建议春末、秋初采集果树根部或一年生、两年生枝皮进行七种主要苹果病毒的RT-PCR检测。样本采集后尽快进行RNA提取和检测,否则影响检测结果的准确性。样本采集后,在4-25℃之间,以枝条形式报纸包裹保存,建议不要超过3天,-80℃可长期保存。
1. RNA提取
使用组织破碎研磨仪将样品研磨至粉末之后,参照天根的RNA prep pure Plant Kit(货号DP432)说明书提取植物Total RNA。
2. cDNA合成
两步法cDNA合成方法如下:
1)冰上进行下列操作。
模板RNA 3.0 μL
随机引物(20 pmol /μL) 1.0 μL
DEPC水 2.0 μL
总体积 6.0 μL
2)70℃保温10 min,冰上冷却2 min。
3)离心数秒。
4)上述Microtube管中配置下列反转录体系。
上述 6.0 μL
5 M-MLV Buffer 2.0 μL
dNTPs(2.5 mM each) 0.5 μL
RNA酶抑制剂(40 U/μL) 0.25 μL
M-MLV(200 U/μL) 0.5 μL
DEPC水 0.75 μL
总体积 10.0 μL
5)42℃保温1 h。
6)70℃灭活15 min,冰上冷却。
7)离心数秒,-20℃保存备用。
3. PCR
以上述合成的cDNA为模板,按以下体系和程序扩增目的片段。
(1)病毒特异性引物
名称
|
序列
|
产物大小(bp)
|
ASPV-F
|
TGGAACCTCATGCTGCA
|
360
|
ASPV-R
|
TTGGGATCAACTTTACTAAAAAGCATAA
|
ASGV-F
|
GAGGATTTAGGTCCCTCTC
|
821
|
ASGV-R
|
GTATAAAGGCAGGCATGTCAACC
|
ACLSV4-3'
|
GCAAATTCAGTCTGTAAAAG
|
566
|
ACLSV4-5'
|
GAGAGTTTCAGTTTGCTAGACA
|
ApMV-F
|
CAACCGAGAGGTTGGCA
|
161
|
ApMV-R
|
TTCTAGCAGGTCTTCATCGA
|
ASSVdQxin3-3'
|
TTCGTCGACGACGACAGGTGA
|
332
|
ASSVdQxin3-5'
|
GGTGAGAAAGGAGCTGCCAG
|
ApNMV-CP+1
|
CTTGCGTGCAATCGATATGG
|
600-700
|
ApNMV-CP-1
|
TCATCTCAACCTAGACATCC
|
ADFVd32F
|
GAGGAAAACTCCGTGTGGTTC
|
271
|
ADFVd68R
|
AAGTCCACTCCCTGCCAGACC
|
(2)PCR 反应体系:
反应物
|
体积
|
cDNA
|
1 µL
|
Mix(宝生物RR901)
|
12.5 µL
|
Primer-R(20μmol /L)
|
1 µL
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Primer-F(20μmol /L)
|
1µL
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ddH2O
|
9.5 µL
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总体积
|
25 µL
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Primer-R、Primer-F分别对应指病毒特异性引物的3’和5’端。
(3)反应程序:
4. 琼脂糖凝胶电泳
检测时设阴、阳对照,1.5%琼脂糖电泳,上样量5-8 µL,110V稳压电泳45 min,0.5 μg/mL EB溶液染色10 min,凝胶成像系统照相记录。观察到与阳性对照相同的目的条带的样品为阳性,带病毒;与阴性对照一样,未观察到目的条带的样品为阴性,无病毒。
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