我國主要甜瓜病毒的研究及防治

張培培 劉紫征 耿曉進 姜淑慧

（1.廊坊師范學院生命科學學院 河北廊坊 065000；2.廊坊市細胞工程與應用研究重點實驗室 河北廊坊 065000）

葫蘆科是世界上第四大食用植物科，在熱帶、亞熱帶、溫帶地區種植廣泛，科內約118 個屬825 個種。甜瓜是葫蘆科內重要的經濟作物，我國長期以來在甜瓜的生產與消費上居首位，據聯合國糧農組織數據統計顯示，2018年我國甜瓜的種植面積占世界種植面積的34.3%，產量占46.8 %（http://www.fao.org/faostat/zh/?#data/QC），甜瓜的重要價值不言而喻。然而，近年來甜瓜的產量和品質嚴重受到各種病蟲害的影響，如細菌性果斑病、根結線蟲病、蔓枯病和病毒病等，其中病毒病的危害尤為嚴重。在我國，目前已報道的瓜類病毒有22 種[1]，其中小西葫蘆黃花葉病毒（Zucchini yellow mosaic virus，ZYMV）、黃瓜花葉病毒（ Cucumber Mosaic Virus ， CMV ）、西瓜花葉病毒（Watermelon Mosaic virus，WMV）、煙草花葉病毒（Tobacco Mosaic virus，TMV）、黃瓜綠斑駁花葉病毒（Cucumber green mottle mosaic virus，CGMMV）等均能侵染甜瓜，近十年來在國內發現的一些甜瓜新病毒：甜瓜壞死斑點病毒（Melon necrotic spot virus，MNSV）[2]、甜瓜蚜傳黃化病毒（Melon aphid-borne yellow virus，MABYV）[3]、瓜類褪綠黃化病毒（Cucurbit chlorotic yellow virus，CCYV）[4]、甜瓜黃化斑點病毒（Melon yellow spot virus，MYSV）[5]等在我國也廣泛發生。

1 主要甜瓜病毒

1.1 小西葫蘆黃花葉病毒（ZYMV）

1.1.1 分類地位及基因組結構

ZYMV 最早是由Lisa 等[6]在意大利和法國的小西葫蘆上發現的一種嚴重危害生產的病毒，屬于馬鈴薯Y 病毒科（Potyviridae），馬鈴薯Y 病毒屬（Potyvirus），該屬病毒為無包膜的柔性線狀病毒粒子。ZYMV的病毒粒子長約750 nm，直徑為11 nm，基因組由單組分的正單鏈RNA 構成，長約9.6 kb，3’端帶有polyA尾巴，5’端結合一個基因組連接蛋白VPg?；蚪MRNA 僅有一個開放閱讀框（ORF），直接翻譯成一個多聚蛋白，隨后被三個病毒編碼的蛋白酶切割成十個功能性蛋白。

1.1.2 傳播方式，寄主與癥狀

在自然條件下，ZYMV 可以通過3種方式進行傳播：介體傳播、種子傳播和機械傳播。介體傳播是由蚜蟲以非持久性方式進行傳播的，已報道的桃蚜、棉蚜等都可以傳播ZYMV，但不同蚜蟲傳毒效率不同，為10%～100%，且傳毒效率與取食時間成正比[7]。ZYMV 的種傳方式在早期存在一定的爭議，但越來越多的研究表明其可通過種子進行傳播，但種傳的帶毒率不高，僅為0～18.9%。機械傳播包括植株葉片間的接觸、人和動物的活動、農具的污染等，此方式傳播主要依賴于植物的表皮細胞中存在大量的ZYMV 病毒粒子且穩定性較強。

由于ZYMV 傳播方式多樣，其已成為一種世界性的植物病毒，是對瓜類如甜瓜、西瓜、黃瓜、南瓜等具有非常大的破壞性的病毒之一。除葫蘆科植物外，還可侵染豆科、藜科、莧科、十字花科等9 科，11 個屬的植物[8]。ZYMV 主要對葫蘆科植物造成系統性的破壞，產生系統性的癥狀，如褪綠、明脈、黃化、花葉、葉片畸形、矮化、局部壞死等，造成瓜類作物產量降低，果實出現不同程度的畸形，果實口感僵硬，味道苦澀，商品價值降低[9]。苗期感染將會對葫蘆科作物造成95%～100%的損失，同時感病植株所收獲種子的發芽率大大降低。十字花科、茄科植物被ZYMV 侵染后，不產生癥狀；豆科、莧科、藜科供試植物被ZYMV 侵染后只產生局部癥狀[8]。ZYMV 同樣是甜瓜的一種主要病害，秦碧霞等[10]報道了ZYMV 在廣西瓜類作物上的發生情況，對其侵染瓜類作物做了較為系統的調查鑒定，ZYMV 陽性檢出率在58.33%～100%之間。

1.2 瓜類褪綠黃化病毒（CCYV）

1.2.1 分類地位及基因組結構

CCYV 最早于2004年在日本的甜瓜上被發現，屬于長線病毒科（Closteroviridae），毛形病毒屬（Crinivirus），病毒粒體呈長線形。CCYV 的基因組由雙組份的正單鏈RNA構成，RNA1 長約8.6 kb，包含4 個ORF，編碼病毒復制需要的蛋白，RNA2 長約8.0 kb，包含8 個ORF，編碼熱激蛋白、外殼蛋白等相對保守的蛋白[11]。

1.2.2 傳播方式，寄主與癥狀

CCYV 依靠B 型和Q 型煙粉虱以半持久的方式進行傳播，煙粉虱的傳播導致了該病毒的爆發和擴散，因此可以通過防治煙粉虱來防治該病毒[12]。

CCYV 雖然傳播方式比較單一，除引起瓜類植物如甜瓜、西瓜、南瓜、黃瓜、絲瓜病害，還能侵染甜菜、本氏煙、曼陀羅等，但危害程度、癥狀各不相同。在瓜類作物上危害較重，能引起葉片黃化褪綠，但葉脈不黃化始終保持綠色，癥狀由下及上發展，新葉經常無癥狀。在我國，CCYV首次于上海發現，目前在我國上海、浙江、山東、廣西、海南等地區大面積發生，且發病率高于50%[13]。

1.3 甜瓜壞死斑點病毒（MNSV）

1.3.1 分類地位及基因組結構

MNSV 屬于番茄叢矮病毒科（Tombusviridae），香石竹斑駁病毒屬（Gammacarmovirus），病毒顆粒為球形，直徑約30 nm。MNSV 的基因組由線性的正單鏈RNA 構成，長約4.2 kb，無帽子結構和polyA 尾巴，含有5 個ORF。5’端編碼兩個復制酶復合物組分，3’端編碼運動蛋白和外殼蛋白。

1.3.2 傳播方式，寄主與癥狀

MNSV 的傳播方式多樣，可經介體、種子和機械傳播。介體傳播除了昆蟲黃瓜黑頭葉甲外，還可經由土壤中的真菌油壺菌進行傳毒。種傳和機械傳播與ZYMV 相似，但是傳毒效率不同，MNSV 主要經由介體進行傳播。

雖然MNSV 與ZYMV 相似，有3 種傳毒方式，但其寄主范圍有限，沒有ZYMV 豐富，僅能侵染甜瓜、西瓜、南瓜、黃瓜、葫蘆等葫蘆科植物，且在瓜類植物上引起的病害較重。在甜瓜上引起系統性癥狀，葉片、葉柄、莖上出現壞死斑或褪綠斑，從而引起植株矮化果實變小，嚴重影響甜瓜的品質和產量[14]。

1.4 甜瓜黃化斑點病毒（MYSV）

1.4.1 分類地位及基因組結構

MYSV 最早在日本被發現，給當地的甜瓜、黃瓜生產帶來了嚴重損失，引起人們強烈關注，屬于布尼亞病毒科（Bunyaviridae），番茄斑萎病毒屬（Tospovirus）[15]，病毒顆粒為帶包膜的球形粒體，直徑為80～120 nm。MYSV的基因組由三組分的負單鏈線性RNA 組成，L-RNA 長約8.9 kb，具有1 個ORF，編碼RNA 依賴的RNA 聚合酶（RdRp）；M-RNA 和S-RNA均利用雙義策略編碼蛋白，M-RNA 長約4.8 kb，編碼糖蛋白前體（隨后被寄主的蛋白酶切割成兩個蛋白）和非結構蛋白；S-RNA 長約3 kb，編碼核殼體蛋白和非結構蛋白。

1.4.2 傳播方式，寄主與癥狀

MYSV有2 種傳毒方式：介體傳毒和機械傳毒。其機械傳毒與前面兩種病毒相似，而介體傳毒是通過節瓜薊馬以持久增殖性方式進行傳播。

MYSV 的寄主集中在葫蘆科植物上，甜瓜、西瓜、黃瓜、絲瓜等，此外茄科、藜科、胡麻科等15 種植物也易受其侵染，還有7 科13 種雜草也易被MYSV 感染，但癥狀不同[1]。在甜瓜上，主要呈現新生葉片明脈、褪綠斑點，隨后出現黃色壞死斑；若早期侵染，會使果實風味變差，品質下降[16]。

2 甜瓜病毒的檢測方法

2.1 傳統的病毒檢測方法

常用的四種傳統的植物病毒檢測方法為：（1）生物學檢測，是指通過敏感的指示植物感染病毒后產生的特異性癥狀來鑒定病毒。陳潔云等經摩擦接種，讓ZYMV 侵染14種植物，結果呈現不同的癥狀[8]。（2）電鏡檢測，1939年，Kausche 首次用電鏡觀測到TMV 病毒粒子，拉開了植物病毒學研究的序幕[17]。（3）血清學檢測，從20世紀70年代興起現在已廣泛用于植物病毒檢測，酶聯免疫吸附（ELISA）、斑點免疫結合實驗（DIBA）和免疫熒光是三種常用的檢測方法。（4）分子生物學檢測，依賴于病毒DNA或RNA 的特異性擴增或雜交來檢測病毒的存在，該方法比血清學檢測靈敏度更高，特異性更好，檢測范圍更廣，可以檢測所有類型的病毒和類病毒。

2.2 高通量測序

以上四種方法均有一定的局限性，需要預先知道病毒的一些信息，即病毒的致病癥狀、病毒粒子的形態特征、病毒的理化性質和血清學特征及核酸序列等，無法檢測一些未知病毒。隨著生物信息學和測序技術的高速發展，高通量測序（又稱二代測序，深度測序）技術為病毒檢測提供了強有力的選擇，其通量大速度快，不需要依賴預知病毒信息，無須病毒粒子或核酸擴增純化，它不僅可以檢測已知病毒，還能夠檢測未知病毒[18]。近幾年，超過100 種來自不同科、不同的屬的新型植物DNA、RNA 病毒已被鑒定[19]，同樣，幾種瓜類新病毒利用該方法被鑒定[20～22]。

3 甜瓜病毒的防治

3.1 培育抗病品種

傳統的雜交育種方法從抗病毒、抗介體方面入手進行抗性種質資源的篩選和利用，來自印度的一個抗棉蚜甜瓜品種和來自津巴布韋的四個抗ZYMV 的西瓜品種已在多個國家和地區進行推廣。此外，誘變育種、轉基因等新技術也被引入到甜瓜抗病品種的選育上，但由于轉基因食品安全的不確定性及部分國家和地區人們對轉基因食品的抵制情緒，限制了轉基因抗病甜瓜品種的培育。

3.2 化學防治

化學防治一方面是噴灑殺蟲劑殺滅傳毒介體，但這種殺蟲作用只是暫時性的，長期噴灑會對植株產生一定的毒害作用及引起農藥殘留危害人體健康。另一方面，對植株施肥、噴灑生長調節劑等，除促進植株的生長發育，也會提高植株的抗病性，但它的作用較小且較緩慢。對于一些種傳病毒，加熱或用化學試劑如10 %磷酸三鈉溶液浸種清洗后再播種，可使種子中的病毒失去活性[23]，對于MNSV類可通過真菌傳毒的病毒，則要對土壤進行消毒處理。

3.3 物理防治

物理防治主要針對介體昆蟲，采用防蟲網是最簡單有效的措施，不但能預防蟲害，還能預防病毒的傳播。此外，在溫室和大棚內還可懸掛捕蟲板，這兩種方法都是成本較低的控制介體昆蟲的方法。對于能夠通過機械傳播的病毒，在種植時要保持合適的行間距，避免植株間摩擦接觸，同時在進行農事操作時要規范化，避免人為原因造成病毒傳播。

3.4 生物防治

生物防治主要是利用弱毒株的交叉保護作用，即當植株受到引起輕微癥狀的病毒株系（弱毒株）感染時，可保護植物免受強毒株系的侵襲。因此有目的地讓植株感染弱毒株系，可保護其受更嚴重病毒的侵染[7]。應用ZYMV 弱毒株進行交叉保護已在很多國家取得了較好的效果[24]，但目前還沒有有效的評價體系評估其是否會產生些不良后果及相應的防范措施。

4 展望

隨著甜瓜種植面積不斷地擴大，病蟲害監控防治成為生產優質瓜果的關鍵環節之一，而素有植物“癌癥”之稱的病毒病嚴重危害甜瓜生產，近年來黃瓜綠斑駁花葉病毒在部分地區有擴大發生的趨勢，黃化類病毒病在部分甜瓜產區已經成為頭等病害，明確甜瓜病毒病病原和建立快速有效的檢測技術是防治病毒病的關鍵。縱觀甜瓜病毒領域的研究進展和趨勢，病毒病發生規律和防控等相關基礎研究方面尚比較薄弱。

由于甜瓜種植區域廣泛，品種、種植方式多樣，傳毒方式多樣，病毒群體快速變異進化，導致甜瓜病毒病危害日趨嚴重，卻缺乏甜瓜病毒種群結構與變異規律的研究，難以為病害的預警和防控提供科學依據。今后應加強對甜瓜病毒的流行監測和群體遺傳變異研究。