武曉云,劉 琦,郭玉雙,武小霞
(1.浙江農(nóng)林大學(xué)農(nóng)業(yè)與食品科學(xué)學(xué)院,浙江 臨安 311300;2.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝分院,哈爾濱 150086;3.貴州省煙草科學(xué)研究所,貴陽(yáng) 550081;4.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院,大豆生物學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,哈爾濱 150030)
胡柚(Citrus changshanensis)原產(chǎn)于浙江省常山縣,是一種重要的地方特色柑橘良種[1]。胡柚果實(shí)色澤艷麗、果型美觀、耐儲(chǔ)藏,并且富含多種維生素和人體必需氨基酸和豐富的柑橘類(lèi)黃酮物質(zhì),如柚皮苷(Naringenin)和新桔皮苷(Neohesperidin)等,因此是一種非常值得推廣和扶持的柑橘品種[2]。目前,胡柚已成為我國(guó)主要栽培柑橘品種之一:全國(guó)的種植面積多達(dá)一百多萬(wàn)畝,栽培種植的省份包括浙江省、江西省、福建省和湖南省、年均產(chǎn)量100多萬(wàn)t,年產(chǎn)值近20億元。
胡柚黃斑病是胡柚常見(jiàn)病害之一,染病植株葉片較正常植株明顯減少,并且葉片出現(xiàn)黃化癥狀,植株不能結(jié)果或減少,并且果實(shí)出現(xiàn)變小、酸味增加。該病害最早報(bào)道于上世紀(jì)90年代,由于當(dāng)時(shí)條件所限該病害被認(rèn)為由真菌或細(xì)菌引起[3-4]。近年來(lái),該病害的發(fā)生范圍不斷擴(kuò)大,有暴發(fā)流行之趨勢(shì),該病害已嚴(yán)重影響胡柚的產(chǎn)量和品質(zhì),可能對(duì)胡柚整個(gè)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展造成嚴(yán)重影響。但是,該病害的病原至今未能得到系統(tǒng)的鑒定,因此嚴(yán)重影響相應(yīng)防治措施的制定。本文通過(guò)血清學(xué)和分子生物學(xué)檢測(cè),從癥狀表現(xiàn)葉片黃化的胡柚植株中檢出柑橘衰退病毒(Citrus tristeza virus,CTV),并對(duì)胡柚上克隆CTV病毒外殼蛋白(CP)基因的序列與GenBank中登陸的相應(yīng)序列進(jìn)行了分析,結(jié)果表明胡柚黃斑病可能由CTV一個(gè)新的分離物引起。
胡柚葉片采集自浙江省常山縣,癥狀表現(xiàn)為葉片黃化,具體采集信息見(jiàn)表1。
表1 胡柚樣品采集地點(diǎn)、采集時(shí)間及癥狀Table 1 List of sampling locations and time,and symptoms of Huyou
采用Agdia公司的CTV ELISA Reagent Set試劑盒進(jìn)行DAS-ELISA檢測(cè),并參照Agdia公司提供的試劑盒說(shuō)明書(shū)進(jìn)行。DAS-ELISA的陽(yáng)性對(duì)照購(gòu)自Agdia公司,陰性對(duì)照采用健康胡柚葉片(由常山縣農(nóng)業(yè)局植保植檢站提供)。
用TRIzol Reagent(Invitrogen公司)提取胡柚葉片的總RNA。根據(jù)文獻(xiàn)[5]報(bào)道,設(shè)計(jì)CTV外殼蛋白(CP)基因的通用引物 CP1(5′ATGGACGACGAAA CAAAGA 3′)和 CP3(5′TCAACGTGTGTTGAATTTCC 3′)。用M-MLV試劑盒(Promega公司)根據(jù)試劑盒提供的試驗(yàn)步驟配制反轉(zhuǎn)錄反應(yīng)混合液,以CP3為引物合成cDNA第一鏈。以CP1和CP3為引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增,擴(kuò)增產(chǎn)物用1%瓊脂糖進(jìn)行電泳檢測(cè)。擴(kuò)增片段用DNA膠回收試劑盒(Axygen公司)進(jìn)行回收后,連接至pGEM-T載體(Promega公司)中,并進(jìn)行測(cè)序測(cè)定。
序列拼接和同源性分析采用DNAman 6.02(Lynnon Biosoft)程序進(jìn)行;應(yīng)用Clustal X 1.83程序進(jìn)行多序列比對(duì)[6],用MEGA4.0程序中的最大簡(jiǎn)約法(Maximum parsimony,MP)構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù),進(jìn)化樹(shù)的可信度用bootstrap進(jìn)行檢測(cè)(1 000次重復(fù))[7]。系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)中其他CTV分離物及GenBank登錄號(hào)如下:B165(Accession EU076703)、Mexico(DQ272579)、NUagA(AB046398)、NZ-B18(FJ525436)、NZRB-G90(FJ525432)、NZRB-M12(FJ525431)、NZRB-M17(FJ525435)、NZRB-TH28(FJ525433)、NZRB-TH30(FJ525434)、Qaha(AY340974)、SY568(AF001623)、T30(AF260651)、T36(U16304)、T318A(DQ151548)、T385(Y18420)、HA16-5(GQ454870)、P09.18(GQ424346)和 VT(U56902)。
對(duì)浙江省主要胡柚種植區(qū)衢州市和常山縣5處胡柚種植株園的胡柚的田間調(diào)查表明,胡柚黃化病的發(fā)病率在2.3%左右。癥狀主要包括植株葉片減少、脈間黃化(見(jiàn)圖1),結(jié)果數(shù)量及質(zhì)量降低,大部分發(fā)病植株的莖部不出現(xiàn)莖點(diǎn)的癥狀,少數(shù)植株具輕微的莖點(diǎn)癥狀。由于發(fā)病植株分布具有分散性和不連續(xù)性,且路邊植株的發(fā)病率較中間高,具有病毒病害的特征。
圖1 胡柚黃化癥狀Fig.1 Yelllowing symptoms of Huyou
用DAS-ELISA對(duì)采集的18個(gè)植株表現(xiàn)黃化癥狀的胡柚進(jìn)行了檢測(cè),結(jié)果表明除CS-3、CS-6和QZ-7外,其余15個(gè)樣品與CTV抗血清均有反應(yīng)。其中,CS-7與CTV抗體的反應(yīng)最強(qiáng)(OD值為3.783),約為陽(yáng)性對(duì)照的3倍,其余樣品與CTV抗體的反應(yīng)較弱(見(jiàn)表2)。表明,胡柚黃化病可能與CTV病毒有關(guān)。為進(jìn)一步明確感染胡柚的CTV株系,我們對(duì)CS-7樣品進(jìn)行了進(jìn)一步的分析。
用CP3進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄后,用CP1和CP3進(jìn)行PCR擴(kuò)增。瓊脂糖凝膠電泳結(jié)果顯示擴(kuò)增的目的條帶約700 bp,與預(yù)期條帶大小一致(見(jiàn)圖2)。PCR產(chǎn)物經(jīng)純化、克隆、測(cè)序分析發(fā)現(xiàn),擴(kuò)增至目的片段長(zhǎng)672 bp(GenBank登陸號(hào):HQ634290)。Blastn同源性搜索結(jié)果表明該片段與CTV P09.18分離物(GQ424346)的CP基因具最高相似性,為97.17%[8]。
表2 胡柚樣品的DAS-ELISA檢測(cè)Table 2 DAS-ELISA detection results of different Huyou samples
圖2 CS-7樣品的RT-PCR檢測(cè)Fig.2 RT-PCR detection of CS-7
將克隆的CS-7 CP基因與CTV GenBank中的其他CTV分離物的相應(yīng)序列用Clustal X 1.83程序進(jìn)行多序列比對(duì)后進(jìn)行同源性分析。結(jié)果表明,在核苷酸水平上,CS-7與P09.18相似性最高(97.0%),其次分別是 NZRB-TH30(96.8%)、NZRB-M17(96.6%)、NZRB-M12(96.5%)、NZRBTH28(96.5%);在氨基酸水平上,CS-7與P09.18、NZRB-TH30、NZRB-M17、NZRB-M12 和 NZRBTH28的相似性都為96.6%(見(jiàn)表3)。表明CS-7與P09.18、NZRB-TH30、NZRB-M17、NZRB-M12 和NZRB-TH28具有較近的遺傳關(guān)系。
表3 CS-7 major CP的核苷酸及氨基酸序列與CTV不同分離物之間相似性比較Table 3 Similarity between nucleotide and amino acid sequences of major CP of CS-7 and other CTV isolates
將克隆的CTV CS-7分離物的CP基因與GenBank中的其他CTV分離物的相應(yīng)序列用MEGA 4.0程序構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)(見(jiàn)圖3)。在系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)中,CS-7與P09.18聚于一小分支后再與NZRB-TH28、NZRB-M17、NZRB-M12 和 NZRBTH30 4個(gè)分離物形成一個(gè)單獨(dú)的分支,進(jìn)一步表明 CS-7 與 P09.18、NZRB-TH30、NZRB-M17、NZRB-M12和NZRB-TH28具有較近的進(jìn)化關(guān)系。
圖3 CS-7與其他CTV分離物構(gòu)建的系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)Fig.3 Phylogenetic tree of CS-7 and other CTV isolates
CTV屬于長(zhǎng)線(xiàn)型病毒科(Closteroviridae)長(zhǎng)線(xiàn)型病毒屬(Closterovirus),是世界范圍內(nèi)危害最強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)意義最為重要的柑橘病害之一[9]。該病毒在我國(guó)也普遍發(fā)生,全國(guó)幾乎所有的柑橘種植區(qū)都有該病毒發(fā)生與為害的報(bào)道[10-14]。CTV的寄主范圍僅限于蕓香科植物,研究表明CTV可侵染絕大多數(shù)栽培的柑橘品種。但是,胡柚上至今還未見(jiàn)有CTV分布與為害的報(bào)道。本研究首次從血清學(xué)和分子水平證實(shí)了CTV病毒在胡柚上的存在,表明胡柚也是CTV的寄主之一。
根據(jù)對(duì)寄主植物造成的癥狀,CTV可粗分為4個(gè)株系:莖陷點(diǎn)株系(Stem-pitting,SP)、衰退株系(Decline inducing,DI)、苗黃化株系(Seedling yellows,SY)和弱癥狀株系[9,15]。其中 SP 株系以分離物VT為代表,DI株系以T30為代表,SY株系以T36為代表。王洪祥等對(duì)浙江省黃巖的“本地早”(Citrus succosa)密柑上的CTV進(jìn)行了研究[16],結(jié)果表明CTV在“本地早”發(fā)生相當(dāng)普遍,株莖陷點(diǎn)株系、衰退株系和苗黃化株系都有存在,并且發(fā)現(xiàn)苗黃株系或強(qiáng)莖陷點(diǎn)株系和碎葉病毒存在復(fù)合感染,這是造成黃巖本地早和新本1號(hào)產(chǎn)量低下的一個(gè)重要原因。在系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)中本文分離的CTV株系(CS-7)與上述株系都有較遠(yuǎn)的遺傳距離,而與P09.18、NZRB-TH28、NZRB-M17、NZRB-M12 和NZRB-TH30聚于一分支,表明CS-7可能是CTV一個(gè)新的可誘導(dǎo)胡柚植株黃化癥狀的株系。CTV P09.18分離自美國(guó)的California,而NZRB-TH30、NZRB-M17、NZRB-M12和NZRB-TH28來(lái)自于新西蘭。由于柑橘起源于我國(guó)及東南亞等地區(qū),因此P09.18和NZRB-TH30等美國(guó)和新西蘭的CTV可能通過(guò)柑橘及其種苗等的貿(mào)易被傳入。
在血清學(xué)檢測(cè)中,不同的分離物與抗血清有著不同的反應(yīng),表明侵染胡柚的CTV可能也由不同的株系存在,并且可能存在復(fù)合侵染現(xiàn)象。因此,有必要擴(kuò)大樣品采集范圍,對(duì)胡柚上CTV的株系組成以及為害進(jìn)行更系統(tǒng)的研究,為胡柚黃斑病的防治提供理論基礎(chǔ)。雖然,我們從植株表現(xiàn)黃化的胡柚中檢測(cè)到了CTV病毒,但是胡柚植株黃化癥狀是否由CTV引起,還有待將該分離物接種至健康胡柚幼苗并完成柯赫氏法則鑒定,但是這最少需要1~2年的時(shí)間才可能有結(jié)果。
*武小霞為本文的同等貢獻(xiàn)者。
[1] 俞日梁,陳新建,葉杏元,等.常山胡柚品種起源及栽培研究進(jìn)展[J].浙江林業(yè)科技,2006,26(3):83-86.
[2] Lu Y H,Zhang C W,Bucheli P,et al.Citrus flavonoids in fruit and traditional Chinese medicinal food ingredients in China[J].Plant Foods for Human Nutrition,2006,61(2):57-65.
[3] 楊興良.柑桔黃斑病在胡柚上發(fā)生特點(diǎn)及防治[J].中國(guó)南方果樹(shù),1998,27(6):18.
[4] 劉聯(lián)友.胡柚黃斑病的發(fā)生與防治[J].浙江柑橘,2001,18(1):25.
[5] Gillings M P,Broadbent J I,Lee L F.Characterization of isolates and strains of Citrus tristeza closterovirus using restriction analysis of the coat protein gene amplified by the polymerase chain reaction[J].Journal of Virological Methods,1993,44(2-3):305-317.
[6] Chenna R,Sugawara H,Koike T,et al.Multiple sequence alignment withtheCulstalseriesofprograms[J].NucleicAcidsResearch,2003,31(13):3497-3500.
[7] Tomura K,Dudley J,Nei M,et al.MEGA 4:molecular evolutionary gentics analysis(MEGA)software version 4.0[J].Molecular Biology and Evolution,2007,24(8):1596-1599.
[8] Camacho C,Coulouris G,Avagyan V,et al.BLAST+:architecture and applications[J].BMC Bioinformatics,2009,10:421.
[9] Pedro M,Silvia A,Maria R A M,et al.Citrus tristeza virus:A pathogen that changed the course of the citrus industry[J].Molecular Plant Pathology,2008,9(2):251-268.
[10] 李紅葉,陳力耕,周雪平.柑橘病毒與類(lèi)似病毒分子生物學(xué)和抗病毒基因工程研究進(jìn)展[J].果樹(shù)科學(xué),2000,17(2):131-137.
[11] 周彥,王雪峰,唐科志,等.重慶地區(qū)柑桔衰退病毒組群分析[J].西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2004,26(4):420-422.
[12] 周彥,周常勇,王雪峰,等.重慶地區(qū)柑桔衰退病毒多態(tài)性研究[J].植物保護(hù)學(xué)報(bào),2005,32(2):143-147.
[13] 董家紅,岳建強(qiáng),尹躍艷,等.云南檸檬生產(chǎn)區(qū)衰退病檢測(cè)與分析[J].云南大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2008,30(S1):73-76.
[14] 丁芳,洪霓,鐘云,等.不同來(lái)源的柑橘衰退病毒分離物基因組5′端A、F變異區(qū)序列克隆及分析 [J].植物病理學(xué)報(bào),2008,38(2):252-257.
[15] Niblett C L,Genc H,Cevik B,et al.Progress on strain differentiation of Citrus tristeza virus and its application to the epidemiology of citrus tristeza disease[J].Virus Research,2000,71(1-2):97-106.
[16] 王洪祥,劉保健,韓玲玲.本地早柑桔病毒類(lèi)病害的發(fā)生和生物學(xué)鑒定[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),1998,10(2):85-89.
[17] 崔伯法,崔圣為,王洪祥,等.本地早柑桔衰退病毒病的交叉保護(hù)研究[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào):農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版,2005,31(4):433-438.