甘肅省馬鈴薯主要病毒病發(fā)生情況調(diào)查

齊恩芳, 劉 石, 賈小霞, 文國宏,呂和平, 黃 偉, 高彥萍

(1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院馬鈴薯研究所, 蘭州 730070; 2. 甘肅省馬鈴薯種質(zhì)資源創(chuàng)新工程實(shí)驗(yàn)室, 蘭州 730070;3. 農(nóng)業(yè)部西北旱作馬鈴薯科學(xué)觀測實(shí)驗(yàn)站, 甘肅 748201)

馬鈴薯是甘肅省第三大糧食作物,栽培歷史悠久,在保障全省糧食供給和促進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要地位。馬鈴薯營養(yǎng)豐富、全面,可作為糧、菜、飼兼用和工業(yè)加工原料,經(jīng)濟(jì)效益好。馬鈴薯在甘肅省大部分縣區(qū)都有種植,因其適應(yīng)性強(qiáng),耐瘠薄,易于種植,特別是營養(yǎng)豐富、全面,被譽(yù)為“救命蛋”、“致富蛋”、“營養(yǎng)蛋”[1],被作為解決農(nóng)民溫飽和脫貧致富奔小康的一條主要途徑。近年來甘肅省馬鈴薯種植區(qū)域和規(guī)模不斷擴(kuò)大,年播種面積穩(wěn)定在66.67萬hm2左右,占全省三大糧食作物總播種面積的36%。然而,甘肅省馬鈴薯產(chǎn)量水平還很低,而馬鈴薯病毒是引起數(shù)量損失(減產(chǎn))最為重要的原因[2-5]。

病毒病可引起馬鈴薯品質(zhì)下降,產(chǎn)量逐年降低,甚至絕產(chǎn)。已報(bào)道的在田間條件下能侵染馬鈴薯的病毒多達(dá)30種以上[6-7]。在中國對馬鈴薯危害比較嚴(yán)重的主要有馬鈴薯X病毒(PVX)、馬鈴薯Y病毒(PVY)、馬鈴薯S病毒(PVS)、馬鈴薯A病毒(PVA)、馬鈴薯M病毒(PVM)以及馬鈴薯卷葉病毒(PLRV)[8-9]。由于馬鈴薯為無性繁殖作物,病毒除直接侵染馬鈴薯使之感病外,更重要的是病毒在馬鈴薯塊莖內(nèi)積累導(dǎo)致種性退化,產(chǎn)量逐年降低。研究證明馬鈴薯病毒病可引起馬鈴薯減產(chǎn)30%～50%[10]。此外,馬鈴薯病毒經(jīng)常混合侵染,混合侵染可造成80%以上的產(chǎn)量損失,有些還會嚴(yán)重影響塊莖品質(zhì)和商品性[11-12]。

了解馬鈴薯病毒病的危害情況及病原種類,是開展馬鈴薯研究、抗病育種、品種布局以及保證脫毒種薯質(zhì)量的必要前提。因此,對甘肅省馬鈴薯病毒進(jìn)行普查具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前,關(guān)于甘肅地區(qū)馬鈴薯病毒病的報(bào)道還不多,有關(guān)馬鈴薯病毒的種類、分布及危害情況還缺乏系統(tǒng)深入的調(diào)查和研究。為了解馬鈴薯病毒病在甘肅的發(fā)生和分布,明確引起馬鈴薯病毒病的病毒種類,2015年-2016年對甘肅省馬鈴薯主要產(chǎn)區(qū)病毒病的發(fā)生情況進(jìn)行了全面的調(diào)查和系統(tǒng)的鑒定,在兩年的時(shí)間里共采集具典型癥狀的樣品757份,并進(jìn)行了病毒檢測。旨在為健全脫毒種薯的質(zhì)量控制體系,控制馬鈴薯種薯的退化,提高馬鈴薯產(chǎn)量,有針對性地制定病毒病綜合防控策略提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

樣品采自甘肅省24個(gè)縣(區(qū))的馬鈴薯主產(chǎn)區(qū),包括定西市的安定區(qū)、通渭縣、渭源縣、臨洮縣、岷縣;臨夏州的東鄉(xiāng)縣、積石山縣;慶陽市的華池縣、環(huán)縣;隴南市的武都區(qū)、西和縣、禮縣;白銀市的靖遠(yuǎn)縣、會寧縣;天水市的武山縣、秦安縣;武威市的古浪縣、涼州區(qū);張掖市的民樂縣、山丹縣;平?jīng)鍪械撵o寧縣、莊浪縣; 蘭州市的榆中縣、永登縣。共采集樣品757份,涉及‘隴薯3號’、‘莊薯3號’、‘青薯9號’、‘克新1號’、‘大西洋’、‘新大坪’、‘隴薯7號’等種植面積較大的主栽品種。

于2015年和2016年的7月-8月(盛花期)和10月-11月(收獲期)進(jìn)行采集。盛花期選擇該區(qū)域內(nèi)連片面積在0.667 hm2以上的地塊作為代表性生產(chǎn)田,每塊田隨機(jī)取樣,隨機(jī)采集有花葉、皺縮、矮化等典型癥狀的馬鈴薯植株,每個(gè)單株上從頂部采集新葉3～4片作為一個(gè)樣本,各樣本均密封于樣品袋中,于4℃的冰箱中保存1～2 d后做病毒檢測。收獲期在受調(diào)查縣(區(qū))選擇種植面積1 333.33 hm2以上的品種,每個(gè)品種至少取3個(gè)不同生態(tài)區(qū)域(鄉(xiāng)鎮(zhèn))的商品薯,每個(gè)生態(tài)區(qū)域取一份樣品,每份樣品取2～3個(gè)薯塊進(jìn)行病毒檢測。

1.2 檢測

PVX、PVY、PVS、PLRV、PVA和PVM的檢測試劑盒購自美國Agdia公司,其他化學(xué)試劑為分析純。檢測方法參照Salazar[2]的雙抗體夾心酶聯(lián)檢測法(DAS-ELISA)。

2 結(jié)果與分析

2.1 甘肅省馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)病毒病發(fā)生情況

對甘肅省馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)馬鈴薯樣品進(jìn)行病毒檢測,檢測結(jié)果顯示,馬鈴薯病毒病在甘肅省發(fā)生較為普遍,24個(gè)縣(區(qū))采集的757份馬鈴薯葉片及薯塊中,126份為無病毒樣品,631份樣品檢測出了PVX、PVY、PVS、PVA、PVM、PLRV,其中以PVS的檢出率最高,達(dá)到了47.03%;PVY的檢出率次之,達(dá)33.82%;PLRV和PVM的檢出率相對較高,達(dá)到13.47%和15.19%;而PVX的檢出率相對較低,只有3.8%;PVA在甘肅很少發(fā)生,僅檢測出5例,占0.63%。全省馬鈴薯病毒檢測結(jié)果和各地區(qū)馬鈴薯病毒檢測結(jié)果見表1～表3。

表1757份馬鈴薯樣品檢測結(jié)果

Table1ResultsofpotatovirusesdetectioninGansuProvince

病毒種類Virus type陽性樣品數(shù)/份Number of positive sample陽性率/%Positive ratePVX293.80PVY25633.82PLRV10213.47PVS35647.03PVM11515.19PVA50.63

2.2 甘肅省主產(chǎn)區(qū)馬鈴薯病毒單獨(dú)侵染和復(fù)合侵染情況分析

由表4可知,馬鈴薯病毒單獨(dú)侵染和復(fù)合侵染現(xiàn)象普遍存在,綜合看來,單獨(dú)侵染比復(fù)合侵染普遍。PVS單獨(dú)侵染率最高,達(dá)20.89%,其次為PVY,侵染率為14.56%;PLRV和PVM單獨(dú)侵染的比率不高,僅有個(gè)別樣品被這兩種病毒單獨(dú)侵染;在這次調(diào)查中,未發(fā)現(xiàn)PVX和PVA單獨(dú)侵染的馬鈴薯。復(fù)合侵染主要有兩種病毒復(fù)合侵染和三種病毒復(fù)合侵染,且兩種病毒復(fù)合侵染比三種病毒復(fù)合侵染的現(xiàn)象普遍。普遍發(fā)生的是PVY+PVS,侵染率達(dá)到10.13%,其次是PVS+PVM和PVX+PLRV,侵染率分別為5.7%和3.2%,三種病毒復(fù)合侵染主要是PVY+PVS+PVM,侵染率為2.85%。較少有四種病毒復(fù)合侵染,發(fā)現(xiàn)的有PVX+PVY+PLRV+PVS和PVY+PLRV+PVS+PVM,但侵染率都很低,均為0.32%。

表2甘肅省馬鈴薯主栽區(qū)病毒病檢測結(jié)果

Table2PotatovirusesdetectioninvariousareasinGansu

采樣地點(diǎn)Sampling spot檢測樣品總數(shù)/份Total samplenumber檢出病毒樣品數(shù)/份 Detected numberPVXPVYPLRVPVSPVMPVA慶陽 Qingyang環(huán)縣(小南溝、蘆家灣、毛井、南湫、甜水、羅山、洪德、四合源、山成、耿灣、秦團(tuán)、虎洞)5461592703華池(柔遠(yuǎn)、山莊、喬川、城壕、淮安、上里塬、悅樂、五蛟、紫坊、元城、白馬)360931500平?jīng)?Pingliang靜寧(古城、三合、四河、雷大、界石鋪、曹務(wù)、司橋、靈芝、高界井溝村、東灣)930151032170莊浪(莊浪縣、通化鄉(xiāng)韓灣村)61071729280張掖 Zhangye山丹(陳戶、霍城、清泉、大馬營、位奇)180150300臨夏 Linxia積石山(安集紅坪、居集甘藏、胡林家大莊、郭干大楊家)12060630隴南 Longnan武都(魚龍、安化、龍鳳)9050600禮縣(石橋谷嶺、雷王陽坡、北關(guān)茍山、寬川雙崖、洮坪下坪、湫山上坪、寬川鎮(zhèn)、馮莊村、石橋鎮(zhèn)、漢陽村)2711631160西和(姜席五集、河壩安谷、何壩鐵古、河壩馬塞、蘇合、牟山)77431555312武威 Wuwei古浪(黃羊川、橫梁、海子灘、永豐灘、泗水、黃花、軍鄉(xiāng))270249900蘭州 Lanzhou永登(平城、民樂、武勝驛、樹屏、龍泉寺、大同)270631800榆中(中連川、甘草店、清水驛)335491610白銀 Baiyin會寧(丁溝南門、新添沙灣、老君柳岔、劉寨陳莊、會師西巖、會師南十、會師捎岔、白源九百戶、河畔宋坪、會師郭城)48024181530靖遠(yuǎn)(若蒞曹峴、北灘中灘)6063300定西 Dingxi通渭(北城、馬營、華嶺)27366960安定(團(tuán)結(jié)、內(nèi)官、石泉、高峰、香泉、西鞏驛、鳳翔鎮(zhèn)、巉口、寧遠(yuǎn)、杏園、魯家溝、李家堡、寧原鎮(zhèn)斜川村、西川鎮(zhèn))104350852140渭源(會川、北塞、五竹)240150300岷縣(榆川、西江、十里鎮(zhèn)、岷陽、四溝鄉(xiāng)、麻子川、秦許)277701530臨洮(站灘、苗背)12012330天水 Tianshui秦安(王甫郭加魏店、王甫云山興豐、中山永坪王營、中山鄉(xiāng)劉箕村、下陳村、興豐鎮(zhèn)興豐村、中山鎮(zhèn)胡崖村、王尹鎮(zhèn)付山村)220322300武山(龍臺青山、馬力付門、榆盤梁溝、馬力高山、灘哥柒莊)15050600

表3甘肅省各地區(qū)不同馬鈴薯病毒所占比例

Table3PercentagesofdifferentvirusinGansumainpotatoproductionareas

采樣地點(diǎn)Sampling spot檢測樣品數(shù)/份Detected sample number所占百分率/% PercentagePVXPVYPLRVPVSPVMPVA慶陽 Qingyang906.6726.6710.0046.670.003.33平?jīng)?Pingliang1540.0014.8116.6740.7427.780.00張掖 Zhangye180.0083.330.0016.670.000.00臨夏 Linxia120.0050.000.0050.0025.000.00隴南 Longnan1134.2346.487.0463.3832.391.41武威 Wuwei270.0088.8933.3333.330.000.00蘭州 Lanzhou608.3316.6720.8358.334.170.00白銀 Baiyin540.0055.5638.8933.335.560.00定西 Dingxi1946.2533.758.7542.5013.750.00天水 Tianshui370.0020.005.0075.000.000.00

表4馬鈴薯病毒單獨(dú)和復(fù)合侵染率

Table4Infectionrateofsinglevirusandmixedvirusinpotatoes

病毒Virus侵染率/%Infection rate病毒Virus侵染率/%Infection rate病毒Virus侵染率/%Infection ratePVX0PVY+PLRV2.22PLRV+PVS+PVM1.58PVY14.56PVY+PVS10.13PVY+PLRV+PVS1.90PLRV3.16PVY+PVM0.95PVY+PLRV+PVM0.32PVS20.89PLRV+PVS1.27PVY+PVS+PVM2.85PVM3.80PLRV+PVM0.63PVY+PVS+PVA0.32PVA0PVS+PVM5.70PVX+PVS+PVM0.32PVX+PLRV3.2PVS+PVA0.32PVX+PVY+PLRV+PVS0.32PVX+PVS1.9PVX+PVY+PVS0.95PVY+PLRV+PVS+PVM0.32

2.3 甘肅省不同地區(qū)馬鈴薯病毒病發(fā)生情況分析

對不同地區(qū)馬鈴薯生產(chǎn)田病毒的檢測結(jié)果(圖1)表明,不同地區(qū)的病毒種類和馬鈴薯感染程度都不同。隴南地區(qū)發(fā)生6種病毒,蘭州和定西地區(qū)發(fā)生5種病毒,慶陽、平?jīng)龊桶足y發(fā)生4種病毒,天水、臨夏、武威發(fā)生3種病毒,而張掖地區(qū)只有2種病毒發(fā)生。分析各病毒的發(fā)生程度,發(fā)現(xiàn)PVY在甘肅河西地區(qū)(張掖、武威)發(fā)病最為嚴(yán)重,檢出率達(dá)到80%以上;在臨夏、隴南、白銀發(fā)病也較嚴(yán)重,檢出率在50%左右,在定西檢出率為33%,其他地區(qū)PVY檢出率都低于30%;PVS在張掖地區(qū)發(fā)病較輕,檢出率僅為16.67%,其他地區(qū)都普遍發(fā)生,隴南、天水發(fā)病較嚴(yán)重,檢出率達(dá)到60%以上;PVM在平?jīng)觥㈦]南、臨夏發(fā)病較嚴(yán)重,檢出率達(dá)到30%左右,在蘭州、白銀、定西發(fā)生較輕;PLRV在白銀發(fā)病最嚴(yán)重,檢出率達(dá)到38%,其次是武威,達(dá)到33%;PVX發(fā)病較輕,在蘭州、定西、慶陽、隴南有少量發(fā)生,檢出率都在10%以下;PVA個(gè)別發(fā)生,在這次調(diào)查的10個(gè)生態(tài)區(qū),僅在慶陽和隴南發(fā)現(xiàn)5例。

2.4 甘肅主栽品種對馬鈴薯病毒病抗性分析

甘肅省種植面積較大的品種主要有‘隴薯3號’、‘莊薯3號’、‘青薯9號’、‘克新1號’、‘大西洋’、‘新大坪’、‘隴薯7號’、‘隴薯10號’、‘隴薯6號’等,栽培面積都在1 333.33 hm2以上。馬鈴薯不同品種間對馬鈴薯病毒病的抗性差異較大(表5),‘大西洋’和‘隴薯3號’對PVY表現(xiàn)高度感病,‘莊薯3號’對PVM表現(xiàn)高度感病;‘大西洋’僅對PVY和PLRV表現(xiàn)感病,‘新大坪’對PVX、PVY、PVS表現(xiàn)感病,而其他品種會感染4～5種以上病毒,‘隴薯10號’對6種病毒都表現(xiàn)感病;其中‘青薯9號’抗病毒能力較強(qiáng),雖然檢測到5種病毒,但侵染率都較低。

圖1 甘肅省不同地區(qū)馬鈴薯生產(chǎn)田病毒發(fā)生比較Fig.1 Virus disease incidence in different potato fields in Gansu

品種Variety侵染率/% Infection ratePVXPVYPLRVPVSPVMPVA隴薯3號2.4487.8012.2051.2214.630隴薯6號055.5622.2266.6727.780隴薯7號2.449.769.7648.7812.200青薯9號2.272.2720.4525.009.090大西洋0100.0020.00000克新1號056.2537.5031.2506.25新大坪15.3861.54076.9200隴薯10號11.5434.6211.5446.153.853.85莊薯3號9.096.069.0931.0093.940

3 討論

近年來,甘肅省馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,然而在當(dāng)前的馬鈴薯生產(chǎn)中,病毒病發(fā)生普遍而嚴(yán)重,成為制約馬鈴薯產(chǎn)業(yè)持續(xù)、健康、高效發(fā)展的主要障礙。目前對我國馬鈴薯生產(chǎn)危害較大的6種病毒,在甘肅的馬鈴薯生產(chǎn)中均有不同程度發(fā)生。本次調(diào)查涉及甘肅省10個(gè)地市24個(gè)馬鈴薯主栽縣區(qū)146個(gè)不同生態(tài)區(qū)域(鄉(xiāng)鎮(zhèn)),共采集到757個(gè)馬鈴薯樣品。通過田間調(diào)查,發(fā)現(xiàn)馬鈴薯病毒病的主要癥狀是花葉、畸形、黃化、卷葉和壞死。經(jīng)病毒鑒定,PVA發(fā)生較少,其他5種病毒在甘肅馬鈴薯上均有分布,其中PVY和PVS分布最廣,危害最重。

地理環(huán)境、氣候條件不同,會導(dǎo)致病毒種類和馬鈴薯感病程度發(fā)生很大的差異,而品種抗病毒能力與馬鈴薯退化相關(guān),抗病力強(qiáng)的品種,發(fā)病較輕,退化不嚴(yán)重,抗病力弱的品種發(fā)病重,退化比較嚴(yán)重。劉波微等[13]對‘大西洋’等7個(gè)品種進(jìn)行田間病毒病抗性鑒定,認(rèn)為馬鈴薯不同品種對病毒病的抗性差異較大。本研究通過調(diào)查甘肅省種植面積在1 333.33 hm2以上的馬鈴薯品種,發(fā)現(xiàn)不同品種對馬鈴薯病毒病的抗性差異較大,‘大西洋’對PVX、PVM、PVS、PVA具有田間抗性,對PLRV表現(xiàn)中抗,但對PVY沒有抗性;除了‘大西洋’,其他品種對PVS都表現(xiàn)中高度感病,特別是‘新大坪’,PVS檢出率達(dá)到76.92%;在甘肅發(fā)現(xiàn)的5例PVA,被侵染的品種是‘克新1號’和‘隴薯10號’。以上結(jié)果說明不同品種感染病毒種類和感染程度有一定差異,這種差異可能與品種抗病毒能力相關(guān),也可能是種苗不干凈造成的某個(gè)病毒較高,要準(zhǔn)確評價(jià)品種間抗性差別,還需進(jìn)一步開展品種抗性鑒定試驗(yàn)。總之,脫毒技術(shù)可以生產(chǎn)無病毒或低病毒的種薯,保證品種的產(chǎn)量和品質(zhì)不受影響,但是脫毒技術(shù)本身存在著成本高、難度大、脫毒后易重新感染病毒等問題,尤其是抗病毒能力差的品種脫毒后重新感病是嚴(yán)重困擾生產(chǎn)的重要原因之一,因此在選擇用于脫毒的種薯薯源時(shí),不但要注重其產(chǎn)量和質(zhì)量,也應(yīng)將品種抗病毒病的能力列為重要的選擇指標(biāo)。

種薯質(zhì)量控制也是降低病毒感染率的有效措施。高艷玲等[14]對我國馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)病毒病調(diào)查結(jié)果表明,馬鈴薯試管苗PVS病毒發(fā)生較多,而且原原種和大田種薯PVY病毒發(fā)生比例也較高。也有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)我國馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)生產(chǎn)的各級脫毒種薯的部分樣品中仍然能檢測出馬鈴薯病毒[15-17]。可見,種薯質(zhì)量仍然是馬鈴薯生產(chǎn)中一個(gè)不可回避的問題。因此,應(yīng)進(jìn)一步嚴(yán)把種薯質(zhì)量關(guān)。應(yīng)針對甘肅省種薯繁育單位重組培快繁、輕病毒檢測的現(xiàn)狀,強(qiáng)調(diào)脫毒種薯繁育過程中的病毒檢測,及時(shí)剔除帶毒試管苗和帶毒種薯,從而有效地控制種薯質(zhì)量。

本次病毒病調(diào)查發(fā)現(xiàn),部分在田間表現(xiàn)植株矮化、葉片皺縮或黃化等類似病毒病癥狀的植株,經(jīng)過病毒檢測,并不含PVX、PVM、PVS、PVY、PLRV、PVA這6種主要病毒。由此可見,在甘肅發(fā)生的病毒病已不僅僅是這6種病毒,可能還有其他病毒的存在,同時(shí)我們在調(diào)查中也發(fā)現(xiàn)了一種廣泛存在的癥狀:馬鈴薯植株徒長,頂部葉片紫色并卷曲,露出土表的馬鈴薯部分長出很多枝芽并長出許多匍匐枝,土表下的馬鈴薯塊莖發(fā)芽并生出氣生薯。經(jīng)云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院專家鑒定并查閱相關(guān)文獻(xiàn),類似于植原體引起的馬鈴薯病害,具體檢測結(jié)果還有待分子生物學(xué)等其他病毒檢測方法的驗(yàn)證。RT-PCR、熒光定量PCR等分子生物學(xué)檢測方法是近年發(fā)展起來的檢測馬鈴薯病毒的更加準(zhǔn)確的方法,而在甘肅卻沒有建立相應(yīng)的檢測體系。因此,應(yīng)盡快在甘肅建立分子生物學(xué)檢測馬鈴薯病毒病的體系,對甘肅省馬鈴薯其他病毒病開展全面調(diào)查和系統(tǒng)鑒定,以便更全面地了解甘肅省馬鈴薯病毒病的種類及發(fā)展趨勢。