真菌病毒對植物病原物的生物防治作用及其研究進展

時婷婷 覃茜 張君成

摘要 綜述了板栗疫病、玉米黑粉病、油菜菌核病利用真菌病毒來防治植物病原物的成功實例，并分析了其致病機理，通過其顯著效果評述了生物防治植物病原物的意義，并展望了該研究領域的應用前景。

關鍵詞 真菌病毒;致病力;低毒力菌株;生物防治;生理特性

中圖分類號 S432.4+4 ?文獻標識碼

A ?文章編號 0517-6611（2015）03-131-02

The Biocontrol Effects and Research Advances of Mycoviruses against Plant Pathogens

SHI Tingting， QIN Qian， ZHANG Juncheng

（Agricultural College of Guangxi University， Nanning， Guangxi 530003）

Abstract ?This paper summarized the successful instances of using mycoviruses to prevent and control plant pathogens， analyze its pathogenesis， at the same time review the meaning of biological contol of plant pathogens through its significant effect on Chestnut blight， Ustilago maydis and Rapesclerotiniarot， in addition， the application prospect was forecasted.

Key words ?Mycoviruses; Pathogenicity; Low power strains; Biological control; Physiological characters

作者簡介 時婷婷（1991- ），女，山東德州人，碩士研究生，研究方向：植物真菌病害及其防治。

收稿日期 20141211

真菌病毒是以真菌為宿主的病毒。1962年英國的霍林斯等在電子顯微鏡（簡稱電真菌病毒鏡）下從栽培蘑菇（Agaricus）中發現了與病害有關的3種病毒：直徑為25和29 ?nm的球形病毒以及19 ?nm×50 ?nm的短棒狀病毒^[1]。Lampson等報道病毒的dsRNA是繩狀青霉（Penicillium funiculosum）產生干擾素誘導劑的來源;Klenschmidt等通過電鏡在匐枝青霉（P.stoloniferum）的培養液或提取液（抗病毒部分）中發現了病毒顆粒;Banks等證實了匐枝青霉病毒（PsV）和繩狀青霉病毒（PfV）都是dsRNA病毒;姜道宏等從油菜菌核病的病原菌核盤菌致病力衰退菌株 DT8 中分離鑒定出DNA 病毒^[1]。

在真菌的各大類群中都發現過病毒，約有100種真菌可被病毒感染，包括1種病毒侵染幾種真菌或1種真菌同時感染幾種病毒。目前已知的真菌病毒有62種，分布于50余屬中，其中僅蘑菇病毒就有5種類型?，F有資料表明，病毒和真菌之間的關系極為復雜，真菌病毒已成為遺傳學和分子生物學中很有價值的試驗體系之一^[1]。為此，筆者綜述了真菌病毒在植物生物防治上的應用及其研究進展，旨在為植物微生物學研究提供參考。

1 真菌病毒的形態特征和生理特性

1.1 真菌病毒的形態特征

大多數真菌病毒都是小的、球形或六邊形顆粒，直徑為25～45 ?nm，有單層衣殼（相當于高等動物或植物dsRNA病毒的內層衣殼）， 分子量6×10⁶～131×10⁶，沉降系數為100～200 s，少數為桿狀、彎曲桿狀、球棒狀、線狀病毒。如引起雙孢蘑菇的病毒有直徑19、25、29、34～35、50 ?nm的球狀病毒和19～50 nm的桿狀病毒，其中直徑25、35 nm的球狀病毒和19～50 nm的桿狀病毒最常見^[2]。

病毒通常分布在菌絲細胞的原生質或液泡內，不規則聚合或有時在老菌絲體中呈晶格狀排列，并不與細胞核、線粒體或其他細胞相結合^[3]。真菌病毒不能以常規的摩擦或混合接種方法侵染菌體。在自然條件下，病毒不是以細胞廣泛裂解的方式釋放，而是以菌體胞質割裂產生有性或無性孢子的方式傳到后代——縱向傳播;或者由于病（帶毒）、健康的可親的菌絲、孢子之間融合發生胞質交換而傳播——橫向傳播。

1.2 真菌病毒的生理特性

目前根據核酸類型不同將真菌病毒分為3種：dsRNA病毒、dsDNA病毒和ssRNA病毒。大多數真菌病毒屬dsRNA，如蘑菇（A.bisporus）、香菇（Lentinus edodes）、玉蜀藜長蠕孢（Helminthosporium maydis）及小麥全蝕病菌（Gaeumannomyces graminis）^[4]。據Hollings （1979）統計，在所有已知的dsRNA病毒中，真菌病毒占第1位;而大多數的植物病毒和脊椎動物病毒為ssRNA病毒^[1]。2010年5月4日，國際權威刊物《美國科學院院刊》（PNAS）發表了華中農業大學微生物學國家重點實驗室姜道宏教授課題組的研究結果，報道他們從油菜菌核病的病原菌——核盤菌致病力衰退菌株 DT8 中分離鑒定出DNA 病毒（SsHADV1），并詳細描述了菌株的菌落形態，同時對該 DNA 病毒的序列結構、系統進化、轉染以及傳播特性進行了研究^[5]。 近期他們與美國肯塔基大學研究人員共同努力，發現在很簡單的遺傳轉化條件下純化的該病毒顆粒和寄生在核盤菌上的病毒顆粒均易轉移到蔬菜病原菌核盤菌中，能夠進行胞外轉移，說明該 DNA 真菌病毒具有與 RNA 病毒完全不同的啟動感染宿主的方式^[6]。目前發現屬于ssRNA真菌病毒的是引起雙孢蘑菇的17 nm×50 nm的桿狀病毒^[7]和香菇菌絲中一種直徑為34 nm的球狀病毒顆粒^[8]。

2 真菌病毒在植物病原真菌生物防治上的應用

2.1 板栗疫病

板栗疫病是由栗疫菌（Cryphonectria parasitica=Endothia parasitica）引起的栗樹病，主要表現為樹皮及樹干發生潰瘍，嚴重時可導致死亡。該病在國內外都相當普遍^[9-10]。在栗疫病菌的低致病力菌株中分離到dsRNA， 其對強毒力栗疫病菌的致病作用降低了栗疫病菌對栗樹的侵染性^[11]。天然含dsRNA低毒力菌株的出現使得瀕臨滅絕的歐洲栗樹林得以恢復。當然，該種致病力作用或侵染性的降低也有可能是低毒力菌株對寄主植物的誘導抗病或位點競爭等保護作用^[4]。若干年來，歐美等地用低毒力菌株進行生物防治取得了明顯的治療效果^[12]。低毒力菌株以其應用簡便、無污染、成本低、效果明顯等特點在生物防治中日益受到重視。

2.2 玉米黑粉病

毒素的產生是由特定的dsRNA和病毒顆粒決定的，黑粉菌具有3種殺傷型和3種免疫型，對6種菌株分析，都有直徑40 nm的病毒顆粒，但dsRNA不相同，其致死體系至少是由1個核基因的2個等位基因控制的。黑粉菌的致死型菌株產生的胞外毒素殺死或抑制敏感型菌株，致死型菌株是自身免疫的，并且對屬于同一?；惾旱钠渌滤谰暌彩敲庖叩?，而對不同?；旱闹滤谰晔敲舾械?，該種致死-免疫特性是與胞質遺傳和含有特殊的dsRNA片段的病毒顆粒的存在相關的。玉米黑粉菌生物防治的可行性是由其致死體系決定的。研究表明，玉米黑粉菌產生的胞外蛋白質毒（致死蛋白質KP1、KP4和KP6）對相近的禾本科黑粉菌也有致死性。真菌病毒影響真菌產生次生代謝產物，沒有病毒顆粒并不意味著沒有病毒，可能是病毒在分解狀態或其他尚未被識別的狀態，但對寄主生理還是有影響的^[13]。

2.3 油菜菌核病

核盤菌引起的菌核病嚴重威脅到油菜和豆類等 450 多種植物的安全生產，是油菜的第一大病害。人們一直認為只有RNA病毒才能感染真菌，姜道宏教授課題組在油菜菌核病的病原菌-核盤菌致病力衰退菌株DT8中分離鑒定出的真菌DNA病毒打破了這一觀念，為真菌DNA病毒的進一步研究提供了理論支持。經脫毒處理過的DT8VF菌株能重新恢復毒性形成正常菌落，將其與致病力衰退的DT8菌株接觸后又出現致病力衰退現象，為生物防治植物真菌病害開辟了廣闊的研究前景。另外，該研究團隊通過室內和 4 年田間的試驗證明空氣噴灑盾殼霉能用于油菜菌核病的生物防治^[14]。

預測核盤菌致病力衰退相關DNA病毒 （SsHADV1） 能在田地中自然傳播，其寄主范圍可能擴大到其他重要的植物病原菌^[5]。通過感染馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養基上的核盤菌菌絲和擬南芥葉子等試驗，結果表明該真菌病毒能抑制病原菌的擴繁，減緩病情的蔓延，同時能夠顯著提高野外培養油菜籽的產量，為開發新的天然生物農藥提供了新的思路和方向。

綜上，真菌病毒對植物病原真菌的生物防治作用主要存在3種機理：低毒力菌株的產生;其代謝物對病原物的致死作用;保護作用。

3 真菌病毒在植物病原真菌生物防治上的意義與展望

化學污染最重要、最直接的根源是農藥、化肥的不斷追加和非理性施用，給生態環境造成的污染和破壞與日俱增^[15]。現今，控制真菌病害的主要方法依然是使用化學殺菌劑，為了減少殺菌劑的使用，開發一種既高效又環保的方法來有效控制真菌病害十分必要。例如，用活體微生物來防治有害生物的微生物體農藥包括了以細菌、真菌、昆蟲、病毒、線蟲以及拮抗微生物所開發的農藥等。目前我國能大規模生產的生物農藥品種主要有4個，即蘇云金芽孢桿菌、井崗霉素、阿維菌素和赤霉素^[16]。病毒與真菌次生代謝產物關系以及利用病毒防治植物病原真菌病害可以從生態角度出發，保護環境，減少化學農藥帶來的弊端，提高自然防護系統的擴展。

真菌中dsRNA致死因子的存在是一種重要的生物學現象^[17]。近年來對B.cinerea低毒力菌株的研究較熱門，它是繼E.parasitica后又一研究焦點，可作為生物防治的手段之一^[18]。國內于云南、廣西找到低毒力菌株，成功地實現了低毒力基因轉移，使強毒力菌株基因轉變為低毒力菌株^[12]。研究低毒力相關的dsRNA與其他真菌病毒dsRNA的關系，可為真菌病毒dsRNA的基礎研究以及調控病原真菌dsRNA對寄主的毒力提供依據^[19]。另外，國際上首次有關真菌 DNA 病毒的報道，不僅拓寬了人們對病毒生態學及進化的認識，也為進一步利用真菌 DNA 病毒防治植物菌核病提供了新途徑。

將真菌病毒應用于生產實際，需要解決的問題很多，植物的栽培條件、栽培措施、自然環境、微生態環境、真菌病毒的形態穩定性等因素都影響真菌病毒發揮作用，因此利用真菌病毒進行大田防病，必須考慮它的生態學、病理學和形態學等方面的影響。另外，真菌病毒的分離及篩選方法也有需改進和完善之處。

真菌病毒特殊的致病作用決定了真菌病毒既有理論研究的廣度和深度，又有多方面的應用潛力，是個潛力巨大、尚待開發的微生物新資源。一方面，在長期的進化過程中它們與宿主真菌之間的誘導抗性或位點競爭關系能夠減輕病原真菌的致病作用;另一方面，認為它們能夠產生多種生物活性物質，所以可以用于包括生物農藥在內的藥物研發。因此，開展植物真菌病毒的研究不僅對植物微生物學科的基礎研究有重要的理論價值，而且對農業可持續發展也有重要的實踐意義^[20]。

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