芋病毒病及其防治技術的研究進展

李欣霞，吳玲玲，曾 穎，何玉書

廈門醫學院，福建廈門 361023

芋(Colocasia esctdenta L.Schott.）是天南星科（Araceae）芋屬，多年生宿根草本植物，是一種典型的無性繁殖作物。中國的芋出口量居世界第一，經濟效益和產品價值呈上升趨勢，對其品種的改良優化、繁殖種植技術的改進升級及規模化栽培方式等已成為越來越多學者關注和研究的重要領域。芋通常采用球莖播種方式進行輪作，但其病毒很容易通過種子團在體內蓄積，逐代感染芋種子造成品種嚴重退化，導致芋產量和質量逐年下降，種植成本增加，現有種植戶數量不斷減少，產業發展受限。

1 芋病毒的研究現狀

目前，國內外文獻研究了約8種芋病毒種類，國內以芋花葉病毒與黃瓜花葉病毒兩類病毒為主的研究較為深入。其他已報道過的能侵染芋頭種的病毒還包括芋羽狀斑駁病毒、香蕉束頂病毒、芋葉脈缺綠病毒、芋桿狀病毒、芋瘦小病毒、芋呼腸病毒等 。

1.1 芋病毒的種類特征和分子生物學特性

近年來，對芋病毒的研究主要聚焦于其分子生物學特性和檢測技術方面。現對幾種近年來文獻中出現過的芋病毒的分子生物學特性及其相應的檢測方法進行歸納總結。

1.1.1 芋 花 葉 病 毒（Dasheen mosaic virus, DsMV)DsMV為馬鈴薯Y病毒屬，其通過種苗(種子)、機械或蚜蟲媒介傳播，產生羽狀花葉、收縮、葉脈和莖的壞死、黃綠色斑紋等。最早由Zettler等[1]于20世紀60年代在美國佛羅里達州發現。DsMV的基因組為單鏈正義RNA(Single strand RNA, ssRNA)，大小約為10 kb。其中，RNA的5′端為VPg，3′端為基Poly(A)結構，僅包含一個大的開放閱讀框(ORF)，其編碼的一個多聚蛋白前體約為350 kDa。Chung等于2008年已獲得病毒全基因組序列，并成功研制出相應的抗體和檢測試劑盒[2]。

1.1.2 黃瓜花葉病毒（Cucumber mosaic virus, CMV)CMV為雀麥花葉病毒科、黃瓜花葉病毒屬，其通過蚜蟲傳播，CMV感染宿主后，可出現花葉病、植株矮化、全身壞死等癥狀。CMV是正義三聯體正鏈RNA病毒（Single stranded RNA,ssRNA）的典型代表，通常由3個RNA基因組和2個亞基因組RNA組成，分別包括RNA1、RNA2、RNA3、RNA4和RNA4A[3]。

1.1.3 香蕉束頂病毒（Banana bunchy top virus, BBTV）BBTV為 環 狀DNA病毒科、矮縮病毒屬。其通過香蕉交脈蚜蟲傳播，其中脈下半部有深綠色條紋，條紋包含一系列點和短線。BBTV基因組中至少含有6個大小1.0～1.1 kb環狀單鏈DNA組分，不同組分的核苷酸序列分析是確立病毒結構與功能、病毒與寄主相互作用等關系的基礎[4]。

1.1.4 芋葉脈缺綠病毒（Taro vein chlorosis virus, TaVCV）TaVCV為 彈 狀病毒科、細胞核彈狀病毒屬，病毒不具有機械傳播能力，任何載體的參與仍然難以預測，感染癥狀為葉脈褪綠，尤其是葉緣，通常導致植物壞死。其病毒的分布覆蓋了太平洋島嶼地區。TaVCV是一種橫紋肌病毒，屬于核鏈病毒屬，復制發生在細胞核內，其特征是在浸汁液中存在桿狀病毒粒子。到目前為止，TaVCV唯一完成的核苷酸序列是在斐濟發現的[5]。

1.1.5 芋 桿 狀 病 毒（Taro bacilliform vir-us, TaBV）TaBV為 花 椰 菜 花 葉病毒科、桿狀DNA病毒屬，其通過粉蚧和種子傳播，植株矮化、花葉向下卷曲，與芋瘦小病毒混合侵染時，會使芋患上黃褐病，導致芋植株系統性壞死。TaBV的第一個完整的核苷酸序列記錄在巴布亞新幾內亞，其基因組序列全長為7 458 bp，正義鏈包含4個ORF，分別編碼17、16、214和13 kDa的蛋白[6]。

1.1.6 芋瘦小病毒（Colocasia bobone disease virus, CBDV）CBDV為 彈 狀病毒科，是一種在細胞質中復制的細胞脊髓灰質炎病毒病病毒，其一般通過汁液或體液機械傳播。CBDV使植物表現出發育遲緩、葉脈和葉片增厚、褪綠、葉片發育不良和全身壞死等癥狀。CBDV和TaVCV都是編碼5種相似主要蛋白的橫紋肌病毒。迄今為止，在受感染的芋頭中發現了該病毒的第一個也是唯一的核苷酸序列[7]。CBDV分布的范圍仍然未知，目前通過電子顯微鏡唯一的鑒定發現其出現所羅門群島的芋頭中。

1.1.7 芋羽狀斑駁病毒（Taro feathery mottle virus, TFMoV）TFMoV為馬鈴薯Y病毒屬，可由機械和蚜蟲傳播。羽狀斑駁病毒主要分布在甘薯中，其褪綠斑點或帶有紫色條紋的隱蔽或明顯的褪綠斑點。在植株上的主要癥狀是脈開、脈變色、褪綠斑點和中脈變形。1985年，Moyer首次揭SPFMV基因組是一種侵入性單鏈RNA，長度為805～808 nm，分子量約為3.65×106Da（約10.6 kb）。

1.1.8 芋 呼 腸 病 毒（Taro reovirus, TaRV）TaRV為呼腸病毒科、植物呼腸病毒屬，傳播途徑暫不明確。已在巴布亞新幾內亞、所羅門群島、瓦努阿圖發現，僅與其他病毒聯合檢測，但沒有癥狀可歸因于這種病毒感染[3]。

1.2 芋病毒的檢測方法

近年來，RT-PCR、熒光定量PCR和ELISA技術在植物病毒檢測領域中較為流行，還有直接觀測法、電鏡法、血清法等。同時，對近年來國內外芋病毒的檢測方法（表1）進行了分類總結與對比。

1.2.1 直接觀測法直接觀測法使用病毒感染植物，并觀察其感染病毒后的性狀變化，檢測方便，人員、設備要求不高，但主觀性強，難以從表型上完全區分開來。

1.2.2 電鏡法電鏡法通過電子顯微鏡觀察感染組織形狀、大小、內涵體和超微結構來診斷病毒類型；分辨率可達0.1 nm，檢測方便快速，需要大型精密設備且操作繁瑣，不易檢測球形和短桿狀病毒。

1.2.3 RT-PCRRT-PCR法的原理為結合RNA逆轉錄和cDNA聚合酶鏈擴增，電泳后，凝膠成像系統用于在標準紫外光下創建圖像以檢測病毒，將PCR產物送到相關公司進一步進行DNA序列測定。其檢測時間較短、污染更小、操作相對簡單，但其檢測受到引物設計的限制，隨機引物難以快速、特異性復制出完整目的基因，存在一定的局限性，需要反復實驗確定最佳反應體系。

1.2.4 熒光定量RT-PCR熒光定量RT-PCR是一種在反應體系中加入熒光基團的方法。通過累積熒光信號實時監測整個PCR過程。最后，利用標準曲線對未知模態進行了定量分析。熒光定量RT-PCR可用于定量檢測，具有靈敏度高、特異性高、準確可靠、自動化程度高、速度快、通量大、病毒的檢測范圍廣等優點；但該法設備要求較高，最佳反應體系需進行重復試驗，具有一定的復雜性。

1.2.5 核酸序列依賴性擴增法（NASBA）NASBA在體外恒溫條件下特異性擴增單鏈RNA，由一對引物介導，AMV逆轉錄酶、噬菌體T7RNA多聚酶、核糖核酸酶H和分子信標探針協同完成[8]。具有高靈敏度、高特異性、快速和高通量等優點。但由于植物RNA的提取較為復雜，限制了自動檢測的應用。

1.2.6 酶聯免疫吸附測定法（ELISA）ELISA的基本原理是將抗原抗體的特異性反應與酶對底物的高效催化相結合，操作簡單、快速便捷、特異性強、設備要求低、分辨率高、花費少。但是該法存在敏感性和特異性低，操作困難，可能出現假陽性結果，沒有外殼蛋白的病毒無法使用等缺陷。

1.2.7 膠體金檢測試紙條法膠體金試紙條法是利用膠體金顆粒在一定條件下吸附IgG（或A蛋白）抗體分子，檸檬酸鈉將氯酸離子還原為膠體金，形成穩定的IgG（或蛋白質）膠體金復合物。膠體金試紙具有成本低、操作簡單、快速的優點，無需特殊的測試條件即可直接判斷測試結果，對目標病毒的檢測具有良好的特異性，敏感度達到1 g/103mL，但存在定量與穩定性的問題。

1.2.8 基因芯片技術法基因芯片技術法將DNA探針連接到支架表面，再與雜交信號結合進行檢測并分析。該方法準確快速、高速高效、高靈敏度，可同時檢測多種病毒，但成本過高，技術較為不成熟，暫未得到推廣使用。

1.2.9 生物學檢測法生物學檢測法是基于病毒易感植物的病毒鑒定，即植物對一種或多種類似病毒的毒株敏感。植物被感染后可迅速出現明顯癥狀。該方法價格不高，對檢測人員要求不高，但檢測速度較慢，靈敏度較低，受季節限制的影響，應用限制較大。

2 芋病毒病的防治技術和田間種植的研究進展

研究表明，由于缺乏能夠直接殺死芋病毒的農藥，因此感染芋病毒的植物尚無治愈方法。國內外防治對策多從種苗脫毒、培育抗病毒品種、蟲害防治、生長環境調整等主要方面進行研究。

2.1 芋種苗脫毒

為獲得無毒或低毒的再生植物，通過組織培養切斷病毒傳播途徑，是解決芋病毒病嚴重問題的有效方法。因此進行脫毒試管芋誘導技術研究尤為重要。紀超群等[21]以尾芋組織培養苗為材料，對微莖尖結合進行熱處理脫毒，研究芽尖大小對解毒成功率的影響和激素對莖尖培養的影響，結果表明，脫毒苗在均勻性、株高、直徑、葉寬等方面具有較大優勢。林叢發等[22]選擇寧糯芋號塊莖頂芽或側芽進行栽培，通過莖尖分生組織培養獲得不同濃度TDZ的脫毒苗。結果表明，脫毒芋種產量比對照原品種明顯高。王瑩等[23]采用組織培養技術對泰芋一號進行脫毒純化，有效解決了芋頭種子退化、抗病性和抗逆性下降、產量低、品質差等問題，有利于品種的再生和復壯。王立等[24]通過正交試驗，探索出興化龍芋愈傷組織的最佳誘導培養基，找出了興化龍芋愈傷組織培養過程中的關鍵因素，得出了該芋愈傷組織培養條件和培養基的最佳組合。林茜等[25]以荔浦芋為試驗樣本，通過種植和栽培技術，可獲得高質量的幼苗，并保持其親本的優良特性。

2.2 培育芋新品種

抗病毒育種品種采用自然突變、輻射、雜交育種等傳統方法，但育種周期長，對芋病毒的防治效果不明顯，且新培育體系通常具有不良特性而無法推廣應用。張尚法等[26]以金華紅芋為原始材料，通過篩選優良突變體，系統選育出多子芋新品種，并在2011年被浙江省非主要農作物品種認定委員會認定。孫卉等[27]主要從農藝性狀、品質、抗性和產量等方面分析了近5年芋頭2號的種植表現，該品種綜合口味好，具有較強的芋頭形成能力、較強的抗逆性和明顯的增產效果。董偉清等[28]通過莖尖組織培養產生變異，篩選出符合育種目標的優良變異單株HY-3，經離體快速選育、種植觀察和分選培育出的粉香芋新品種。歐珍貴等[29]為芭蕉芋的生產提供新品種，通過種質收集、鑒定、品系比較、區域試驗和生產試驗，采用系統育種方法，成功選育出香蕉芋頭新品種黔北芋頭，該品種塊莖大、抗性強、生育期短，高收益表現明顯。

2.3 防控病毒田間傳播

目前，田間生產的防治方法主要減少病毒和蟲害在田間的傳播。周代姣等[30]為探討荔浦芋地下害蟲軟腐病的危害，采用噻蟲嗪全程施用和茶麩施用的對荔浦芋進行了對比試驗，結果表明，噻蟲嗪的藥效優于茶麩。韓文賀[31]以滕州市芋頭傳統栽培模式為試驗樣本，研究了5種不同防治方案對芋頭出苗、生長、地下害蟲防治、商品性狀和產量效益的影響，探討了制定最佳防治效果的技術手段。葉泉清等[32]為了研究引起檳榔病害的芋疫霉菌的生物學特性和致病性，在田間篩選防治劑，為檳榔病害的綜合防治提供參考。陳學榮等[33]為有效提高芋頭的商品化程度和產量。以泰興香荷芋為試驗材料，研究了6種殺菌劑拌種對芋頭炭疽病和疫霉病的防治效果。

3 結束語

通過系統性總結與分析近年來芋病毒的種類、性狀、分子生物學特性、檢測方法及芋的脫毒快繁技術、品種改良及田間防治種植技術的應用，為芋種植領域的升級發展提供了理論基礎和實踐依據，對芋產業的進一步研究品種多樣化和穩定可持續發展具有重要意義。目前，國內外對芋病毒的種類研究較少，芋病毒檢測與防治的應用仍處于起步階段，具有較好的應用前景。