蘋果病毒病致病機制研究進展

弟豆豆 曹曉敏 李裕旗 胡 慧 姜中武,2 趙玲玲,2*

（1煙臺大學生命科學學院，煙臺264005；2 山東省煙臺市農業科學研究院，煙臺265500）

我國是世界最大的蘋果生產國，蘋果栽培面積、總產量以及消費量居世界首位。長期以來，我國蘋果產業存在的單產低、品質差等問題嚴重影響了我國蘋果產業的可持續發展，蘋果病毒病是造成這種現象的主要原因之一。開展致病機制研究是進行蘋果病毒病防控的理論依據。本文總結了近年來關于蘋果病毒病致病機制方面的研究結果，為其流行發生規律研究和防控技術開發提供參考。

1 蘋果病毒病的種類、分布及危害

蘋果病毒病在世界各地發生分布廣泛，目前已報道的蘋果病毒有40 多種，包括新發現的一些病毒或類病毒， 如蘋果錘頭狀類病毒（AHVD-likeRNA）、 蘋 果 壞 死 花 葉 病 毒（APNMV）和蘋果腫枝病毒（AaLV）。根據病毒危害特點，可以分為潛隱性病毒和非潛隱性病毒。 潛隱性病毒主要包括蘋果褪綠葉斑病毒（ACLSV）、蘋果潛隱球形病毒（ALSV）、蘋果莖溝病毒（ASGV）和蘋果莖痘病毒（ASPV）；非潛隱性病毒主要包括蘋果凹果類病毒（ADFVD）、蘋果銹果類病毒 （ASSVd）、 蘋果花葉病毒（APMV）等。潛隱性病毒對果樹的危害主要是削弱果樹正常生長，減少單株產量和果實大小，還能夠導致樹勢衰退、品質變劣、嫁接成活率低，根系腐爛，地上部衰退死亡等。非潛隱病毒，除少數引起減產外（如花葉病），大多病樹喪失經濟價值。

我國蘋果栽培主要分布于陜西、山東、河南、山西、河北、甘肅、遼寧、新疆等省或自治區。郝璐等檢測了山東省、陜西省、山西省、遼寧省、北京市和黑龍江省的蘋果樣品，結果表明蘋果褪綠葉斑病毒的發生率高達66.7%~100.0%，蘋果莖溝病毒的發生率為38.1%~94.1%、蘋果莖痘病毒的發生率為4.8%~85.7%、蘋果銹果類病毒的發生率為4.8%~48.6%；蘋果凹果類病毒僅在山東省的2 個果園發現；6 個省市樣品病毒復合侵染率分別為67.1%、92.1%、75.0%、88.2%、94.1%和76.2%。李幗英等對甘肅天水市蘋果花葉病、蘋果花臉病等病毒病進行了調查，蘋果褪綠葉斑病毒檢出率高達61.1%，蘋果莖溝病毒檢出率為58.3%；17 個樣品為單純侵染，13 個樣品為復合侵染，樣品整體帶毒率達到83.3%。

2 蘋果病毒病的檢測技術

病毒檢測是果樹病毒病防控的關鍵環節。目前，蘋果病毒的檢測技術已經相當完善，普遍采用的鑒定方法包括生物學鑒定法、血清學鑒定法、分子生物學鑒定法。

2.1 生物學鑒定法(又稱指示植物法)指示植物法檢測原理是利用植物對病毒表現出的特異性。早期，生物學檢測廣泛應用于植物病毒鑒定、病毒株系鑒定等。但在后期使用過程中，由于對植株表現出的癥狀沒有統一的判定標準，受人為因素影響很大，而且不同病毒感染同一植株表現出的癥狀極為相似，僅從癥狀無法區分病毒。同時，其檢測速度慢，時間長，成本高。已不能滿足當下生產的需求，因此現在研究病毒時此方法不再作為植物病毒檢測的主要依據。

2.2 血清學檢測法檢測原理是利用病毒與其相對應的抗體在體外可特異性結合的特性，優點是操作簡單、靈敏度高。其檢測方法多樣，目前最普遍使用的是酶聯免疫吸附法。大多果樹病毒都沒有制備出對應的特異性血清，因此它也很少被用來檢測果樹病毒，而且該方法受季節性影響較大，不同病毒能感染相似寄主。洪霓等分離和純化很多地區和寄主的分離物，并制備了單克隆和多克隆抗體。

2.3 分子生物學鑒定法常規的分子生物學技術包括核酸雜交、聚合酶鏈式反應（PCR）、熒光定量PCR(RT-qPCR)技術等。反轉錄聚合酶鏈式反應（RT-PCR）是最常用的病毒檢測技術，具有高靈敏度、高特異性、快速簡便等優點。RT-qPCR 是常規RT-PCR 與熒光信號收集相結合的核酸檢測技術， 通過建立標準曲線，能夠實現對擴增產物的絕對定量。由于樣品中的病毒含量較低、 病毒序列存在變異性及多糖多酚等抑制物的干擾，利用RT-PCR技術檢測病毒的難度加大。 秦子禹等分別建立了蘋果Actin 基因及蘋果莖溝病毒、莖痘病毒、 褪綠葉斑病毒3 種蘋果潛隱性病毒的TaqMan 探針實時熒光定量RT-PCR 檢測方法，為進一步研究病毒侵染、增殖、分布以及時序變化等規律提供有效的技術手段。此外，在普通PCR 的基礎上還衍生出環介導等溫擴增技術（LAMP），該技術克服了PCR 反應需要通過反復熱變性這一缺點， 并節省了反復升降溫的時間。 張雙納等利用LAMP 技術建立了一種簡便、快速檢測ACLSV 的檢測方法，為該病毒的田間檢測和防控提供了更好的技術支持。

3 蘋果病毒基因組及遺傳變異

基因組在復制過程中發生錯配，導致了遺傳變異的產生。RNA 病毒進化變異的方式主要有突變、重組和重排。缺失和插入是導致RNA病毒發生突變的最主要因素。此外，外界環境因素如紫外線、化學誘變劑、高溫環境等，都會導致病毒發生突變。重組是病毒進化的一個主要來源，可能對一個種群的生物特性產生直接影響，例如出現抗病株系，病毒的寄主范圍擴大。

近年來，為了解蘋果病毒在我國一些產區的發生和變異情況，趙玲玲等檢測了侵染富士蘋果的銹果類病毒的分子變異情況，發現52 條變異序列變異位點主要集中在TL 區、P 區和C區。李正男等擴增到蘋果莖溝病毒吉林沙果分離物全長基因組，與公布的29 個ASGV 分離物全基因核苷酸序列一致性為79.20%~86.60%，分離物間沒有表現出寄主專一性和地理分布規律；重組分析表明該分離物是蘋果莖溝病毒黃花梨分離物和柑橘碎葉病毒滿頭紅分離物的重組體。張雙納等成功獲取了ACLSV 遼寧分離物全基因組序列，與已經報道的ACLSV 分離物基因組核苷酸序列的相似性極高，系統發育分析表明ACLSVXC-HF 分離物位于JB 組，重組分析該分離物為一個自然重組產物。

4 蘋果病毒與寄主互作

在長期的進化中，寄主植物逐漸發展出一系列對病毒的免疫機制，其中包括R 基因介導的抗病毒機制、RNA 沉默、凝集素蛋白介導的抗病毒機制和其他一些寄主蛋白如一些翻譯起始因子和內質網蛋白等。

開展蘋果病毒與寄主互作研究目的是尋找寄主抗病因子和提高病毒防控水平，為深入了解病毒危害和寄主防御機制等相關信息提供了幫助。雖然近年來國內外學者對蘋果病毒生物學和分子生物學進行了許多研究，但目前大部分研究是從病毒本身角度出發，病毒與寄主互作研究仍存在欠缺。蘋果病毒侵染嚴重影響蘋果植株產量和植物學性狀，其代謝和基因水平也會引起相應變化。如何乙坤等從ACLSV 鑒別寄主蘇俄蘋果中篩選到與MP 互作的蛋白，推測蛋白磷酸酶、病程相關蛋白及3-磷酸甘油醛脫氫酶3 種功能基因可能參與病毒互作，使蘋果抵御疾病、響應外界壓力以及適應不良環境等方面下降，最終造成植株矮化或生長衰退等癥狀；崔紅光等研究發現PNRSV 可以通過3’端病毒基因組構象的改變調控病毒與結合能力，進而調控病毒的復制、翻譯和侵染，產生輕微斑駁和嚴重皺縮花葉（扭曲、穿孔和耳突）等癥狀。

5 蘋果病毒侵染性cDNA 克隆構建及致病性分析

植物病毒侵染性全長cDNA 克隆構建是在DNA 水平上研究RNA 病毒便利的工具，有助于開展RNA 病毒分子特性和生物學特性研究。利用構建的侵染性cDNA 克隆或通過對侵染性cDNA 克隆進行堿基突變、插入、缺失、重組或重排等操作，研究RNA 病毒的復制、運動、致病區域、關鍵致病位點、蛋白功能、寄主范圍及與寄主的互作作用等。國內外雖然已經報道了多種植物病毒侵染性克隆的成功構建，但是植物病毒全長性的侵染性cDNA 克隆構建技術性較強，構建工作仍然存在困難。

蘋果壞死花葉病毒是在蘋果花葉樣品中鑒定出的一種新的植物病毒，為單鏈正義RNA 病毒，其基因組結構為3 分體，包括RNA1、RNA2和RNA3。 邢飛等借助雙元植物表達載體pCase-Rz，構建了APNMV 的全長cDNA 克隆，成功驗證了其生物學活性。并通過與APMV 在模式植物黃瓜上的接種癥狀進行比較研究，說明APNMV 和APMV 致病的一致性， 推測APNMV 在自然寄主蘋果上引起的癥狀與APMV 類似，為APNMV 能夠引起蘋果花葉病提供了進一步的證據。張雙納等構建了ACLSV侵染性克隆，在西方煙上接種ACLSV 后出現了葉片黃化褪綠的癥狀。

6 蘋果病毒防控技術和脫除技術

與真菌和細菌病害相比，尚無有效的化學藥劑或生物制品對蘋果病毒病進行有效的防治。目前國際上廣泛使用的防治方式是建立無病毒的母本園，培育種植無病毒苗木。澳大利亞建立了嚴格的海關檢疫制度， 針對蘋果上的3 種細菌、21 種真菌、2 種植原體、4 種類病毒、3 種病毒，特別采用了常規生物學結合分子生物學方法進行入境前檢疫。 我國對蘋果病毒病的研究起步較晚， 直至20 世紀80 年代，我國才正式對蘋果病毒病的系統化研究。王韋驍等研究總結出了蘋果樹病毒病立體綜合防控技術規程：病樹分類、分級隔離區別管理、合理修剪、剪鋸消毒、合理肥水、優化土壤微生物結構、增強樹勢，地下土壤、根系、樹干、樹上立體防治。

在蘋果病毒脫除技術方面，采用的方法主要有熱處理、莖尖培養、熱處理與莖尖培養相結合、微體嫁接、培育花藥、超低溫與莖尖培養相結合等。王李芳等利用病毒檢測、病毒脫除、組培快繁等技術得到‘伊美’‘魔笛’‘中秋王’‘玉華早富’4 個蘋果新優品種的無病毒苗木。楊艷敏等以‘馬克9’‘遼砧2 號’‘GM256’3 個遼寧地區常用的蘋果矮化砧木品種為試材， 研究了蘋果矮化砧木組織培養及試管苗熱處理脫病毒技術建立無病毒蘋果矮化砧木苗快繁體系。 李艷林等研究出新型莖尖超低溫脫毒技術體系， 并成功脫除蘋果病毒ACLSV 和ApMV。

7 問題與展望

蘋果病毒病嚴重制約了蘋果的生產發展，最根本的解決途徑是建立規范的無病毒苗木繁育體系。目前國內外大部分研究是從病毒本身出發，明確了該病毒的癥狀危害、檢測方法和傳播途徑，但病毒所編碼蛋白的功能作用，病毒在植物體內如何復制增殖、如何運動，寄主互作研究及病原與病毒的致病性等作用機制方面的研究存在欠缺。今后，加強對蘋果病毒病的致病機制研究，利用酵母雙雜交技術篩選與病毒互作的寄主因子研究以及病毒侵染性cDNA 克隆的構建會成為一個主要研究方向。