甘肃省马铃薯主要病毒病发生情况调查

齐恩芳, 刘 石, 贾小霞, 文国宏,吕和平, 黄 伟, 高彦萍

(1.甘肃省农业科学院马铃薯研究所, 兰州 730070; 2. 甘肃省马铃薯种质资源创新工程实验室, 兰州 730070;3. 农业部西北旱作马铃薯科学观测实验站, 甘肃 748201)

马铃薯是甘肃省第三大粮食作物,栽培历史悠久,在保障全省粮食供给和促进农业农村经济发展中占有重要地位。马铃薯营养丰富、全面,可作为粮、菜、饲兼用和工业加工原料,经济效益好。马铃薯在甘肃省大部分县区都有种植,因其适应性强,耐瘠薄,易于种植,特别是营养丰富、全面,被誉为“救命蛋”、“致富蛋”、“营养蛋”[1],被作为解决农民温饱和脱贫致富奔小康的一条主要途径。近年来甘肃省马铃薯种植区域和规模不断扩大,年播种面积稳定在66.67万hm2左右,占全省三大粮食作物总播种面积的36%。然而,甘肃省马铃薯产量水平还很低,而马铃薯病毒是引起数量损失(减产)最为重要的原因[2-5]。

病毒病可引起马铃薯品质下降,产量逐年降低,甚至绝产。已报道的在田间条件下能侵染马铃薯的病毒多达30种以上[6-7]。在中国对马铃薯危害比较严重的主要有马铃薯X病毒(PVX)、马铃薯Y病毒(PVY)、马铃薯S病毒(PVS)、马铃薯A病毒(PVA)、马铃薯M病毒(PVM)以及马铃薯卷叶病毒(PLRV)[8-9]。由于马铃薯为无性繁殖作物,病毒除直接侵染马铃薯使之感病外,更重要的是病毒在马铃薯块茎内积累导致种性退化,产量逐年降低。研究证明马铃薯病毒病可引起马铃薯减产30%～50%[10]。此外,马铃薯病毒经常混合侵染,混合侵染可造成80%以上的产量损失,有些还会严重影响块茎品质和商品性[11-12]。

了解马铃薯病毒病的危害情况及病原种类,是开展马铃薯研究、抗病育种、品种布局以及保证脱毒种薯质量的必要前提。因此,对甘肃省马铃薯病毒进行普查具有十分重要的现实意义。目前,关于甘肃地区马铃薯病毒病的报道还不多,有关马铃薯病毒的种类、分布及危害情况还缺乏系统深入的调查和研究。为了解马铃薯病毒病在甘肃的发生和分布,明确引起马铃薯病毒病的病毒种类,2015年-2016年对甘肃省马铃薯主要产区病毒病的发生情况进行了全面的调查和系统的鉴定,在两年的时间里共采集具典型症状的样品757份,并进行了病毒检测。旨在为健全脱毒种薯的质量控制体系,控制马铃薯种薯的退化,提高马铃薯产量,有针对性地制定病毒病综合防控策略提供依据。

1 材料与方法

1.1 样品采集

样品采自甘肃省24个县(区)的马铃薯主产区,包括定西市的安定区、通渭县、渭源县、临洮县、岷县;临夏州的东乡县、积石山县;庆阳市的华池县、环县;陇南市的武都区、西和县、礼县;白银市的靖远县、会宁县;天水市的武山县、秦安县;武威市的古浪县、凉州区;张掖市的民乐县、山丹县;平凉市的静宁县、庄浪县; 兰州市的榆中县、永登县。共采集样品757份,涉及‘陇薯3号’、‘庄薯3号’、‘青薯9号’、‘克新1号’、‘大西洋’、‘新大坪’、‘陇薯7号’等种植面积较大的主栽品种。

于2015年和2016年的7月-8月(盛花期)和10月-11月(收获期)进行采集。盛花期选择该区域内连片面积在0.667 hm2以上的地块作为代表性生产田,每块田随机取样,随机采集有花叶、皱缩、矮化等典型症状的马铃薯植株,每个单株上从顶部采集新叶3～4片作为一个样本,各样本均密封于样品袋中,于4℃的冰箱中保存1～2 d后做病毒检测。收获期在受调查县(区)选择种植面积1 333.33 hm2以上的品种,每个品种至少取3个不同生态区域(乡镇)的商品薯,每个生态区域取一份样品,每份样品取2～3个薯块进行病毒检测。

1.2 检测

PVX、PVY、PVS、PLRV、PVA和PVM的检测试剂盒购自美国Agdia公司,其他化学试剂为分析纯。检测方法参照Salazar[2]的双抗体夹心酶联检测法(DAS-ELISA)。

2 结果与分析

2.1 甘肃省马铃薯主产区病毒病发生情况

对甘肃省马铃薯主产区马铃薯样品进行病毒检测,检测结果显示,马铃薯病毒病在甘肃省发生较为普遍,24个县(区)采集的757份马铃薯叶片及薯块中,126份为无病毒样品,631份样品检测出了PVX、PVY、PVS、PVA、PVM、PLRV,其中以PVS的检出率最高,达到了47.03%;PVY的检出率次之,达33.82%;PLRV和PVM的检出率相对较高,达到13.47%和15.19%;而PVX的检出率相对较低,只有3.8%;PVA在甘肃很少发生,仅检测出5例,占0.63%。全省马铃薯病毒检测结果和各地区马铃薯病毒检测结果见表1～表3。

表1757份马铃薯样品检测结果

Table1ResultsofpotatovirusesdetectioninGansuProvince

病毒种类Virus type阳性样品数/份Number of positive sample阳性率/%Positive ratePVX293.80PVY25633.82PLRV10213.47PVS35647.03PVM11515.19PVA50.63

2.2 甘肃省主产区马铃薯病毒单独侵染和复合侵染情况分析

由表4可知,马铃薯病毒单独侵染和复合侵染现象普遍存在,综合看来,单独侵染比复合侵染普遍。PVS单独侵染率最高,达20.89%,其次为PVY,侵染率为14.56%;PLRV和PVM单独侵染的比率不高,仅有个别样品被这两种病毒单独侵染;在这次调查中,未发现PVX和PVA单独侵染的马铃薯。复合侵染主要有两种病毒复合侵染和三种病毒复合侵染,且两种病毒复合侵染比三种病毒复合侵染的现象普遍。普遍发生的是PVY+PVS,侵染率达到10.13%,其次是PVS+PVM和PVX+PLRV,侵染率分别为5.7%和3.2%,三种病毒复合侵染主要是PVY+PVS+PVM,侵染率为2.85%。较少有四种病毒复合侵染,发现的有PVX+PVY+PLRV+PVS和PVY+PLRV+PVS+PVM,但侵染率都很低,均为0.32%。

表2甘肃省马铃薯主栽区病毒病检测结果

Table2PotatovirusesdetectioninvariousareasinGansu

采样地点Sampling spot检测样品总数/份Total samplenumber检出病毒样品数/份 Detected numberPVXPVYPLRVPVSPVMPVA庆阳 Qingyang环县(小南沟、芦家湾、毛井、南湫、甜水、罗山、洪德、四合源、山成、耿湾、秦团、虎洞)5461592703华池(柔远、山庄、乔川、城壕、淮安、上里塬、悦乐、五蛟、紫坊、元城、白马)360931500平凉 Pingliang静宁(古城、三合、四河、雷大、界石铺、曹务、司桥、灵芝、高界井沟村、东湾)930151032170庄浪(庄浪县、通化乡韩湾村)61071729280张掖 Zhangye山丹(陈户、霍城、清泉、大马营、位奇)180150300临夏 Linxia积石山(安集红坪、居集甘藏、胡林家大庄、郭干大杨家)12060630陇南 Longnan武都(鱼龙、安化、龙凤)9050600礼县(石桥谷岭、雷王阳坡、北关苟山、宽川双崖、洮坪下坪、湫山上坪、宽川镇、冯庄村、石桥镇、汉阳村)2711631160西和(姜席五集、河坝安谷、何坝铁古、河坝马塞、苏合、牟山)77431555312武威 Wuwei古浪(黄羊川、横梁、海子滩、永丰滩、泗水、黄花、军乡)270249900兰州 Lanzhou永登(平城、民乐、武胜驿、树屏、龙泉寺、大同)270631800榆中(中连川、甘草店、清水驿)335491610白银 Baiyin会宁(丁沟南门、新添沙湾、老君柳岔、刘寨陈庄、会师西岩、会师南十、会师捎岔、白源九百户、河畔宋坪、会师郭城)48024181530靖远(若莅曹岘、北滩中滩)6063300定西 Dingxi通渭(北城、马营、华岭)27366960安定(团结、内官、石泉、高峰、香泉、西巩驿、凤翔镇、巉口、宁远、杏园、鲁家沟、李家堡、宁原镇斜川村、西川镇)104350852140渭源(会川、北塞、五竹)240150300岷县(榆川、西江、十里镇、岷阳、四沟乡、麻子川、秦许)277701530临洮(站滩、苗背)12012330天水 Tianshui秦安(王甫郭加魏店、王甫云山兴丰、中山永坪王营、中山乡刘箕村、下陈村、兴丰镇兴丰村、中山镇胡崖村、王尹镇付山村)220322300武山(龙台青山、马力付门、榆盘梁沟、马力高山、滩哥柒庄)15050600

表3甘肃省各地区不同马铃薯病毒所占比例

Table3PercentagesofdifferentvirusinGansumainpotatoproductionareas

采样地点Sampling spot检测样品数/份Detected sample number所占百分率/% PercentagePVXPVYPLRVPVSPVMPVA庆阳 Qingyang906.6726.6710.0046.670.003.33平凉 Pingliang1540.0014.8116.6740.7427.780.00张掖 Zhangye180.0083.330.0016.670.000.00临夏 Linxia120.0050.000.0050.0025.000.00陇南 Longnan1134.2346.487.0463.3832.391.41武威 Wuwei270.0088.8933.3333.330.000.00兰州 Lanzhou608.3316.6720.8358.334.170.00白银 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马铃薯病毒单独和复合侵染率

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 甘肃省不同地区马铃薯病毒病发生情况分析

对不同地区马铃薯生产田病毒的检测结果(图1)表明,不同地区的病毒种类和马铃薯感染程度都不同。陇南地区发生6种病毒,兰州和定西地区发生5种病毒,庆阳、平凉和白银发生4种病毒,天水、临夏、武威发生3种病毒,而张掖地区只有2种病毒发生。分析各病毒的发生程度,发现PVY在甘肃河西地区(张掖、武威)发病最为严重,检出率达到80%以上;在临夏、陇南、白银发病也较严重,检出率在50%左右,在定西检出率为33%,其他地区PVY检出率都低于30%;PVS在张掖地区发病较轻,检出率仅为16.67%,其他地区都普遍发生,陇南、天水发病较严重,检出率达到60%以上;PVM在平凉、陇南、临夏发病较严重,检出率达到30%左右,在兰州、白银、定西发生较轻;PLRV在白银发病最严重,检出率达到38%,其次是武威,达到33%;PVX发病较轻,在兰州、定西、庆阳、陇南有少量发生,检出率都在10%以下;PVA个别发生,在这次调查的10个生态区,仅在庆阳和陇南发现5例。

2.4 甘肃主栽品种对马铃薯病毒病抗性分析

甘肃省种植面积较大的品种主要有‘陇薯3号’、‘庄薯3号’、‘青薯9号’、‘克新1号’、‘大西洋’、‘新大坪’、‘陇薯7号’、‘陇薯10号’、‘陇薯6号’等,栽培面积都在1 333.33 hm2以上。马铃薯不同品种间对马铃薯病毒病的抗性差异较大(表5),‘大西洋’和‘陇薯3号’对PVY表现高度感病,‘庄薯3号’对PVM表现高度感病;‘大西洋’仅对PVY和PLRV表现感病,‘新大坪’对PVX、PVY、PVS表现感病,而其他品种会感染4～5种以上病毒,‘陇薯10号’对6种病毒都表现感病;其中‘青薯9号’抗病毒能力较强,虽然检测到5种病毒,但侵染率都较低。

图1 甘肃省不同地区马铃薯生产田病毒发生比较Fig.1 Virus disease incidence in different potato fields in Gansu

品种Variety侵染率/% Infection ratePVXPVYPLRVPVSPVMPVA陇薯3号2.4487.8012.2051.2214.630陇薯6号055.5622.2266.6727.780陇薯7号2.449.769.7648.7812.200青薯9号2.272.2720.4525.009.090大西洋0100.0020.00000克新1号056.2537.5031.2506.25新大坪15.3861.54076.9200陇薯10号11.5434.6211.5446.153.853.85庄薯3号9.096.069.0931.0093.940

3 讨论

近年来,甘肃省马铃薯产业发展迅速,然而在当前的马铃薯生产中,病毒病发生普遍而严重,成为制约马铃薯产业持续、健康、高效发展的主要障碍。目前对我国马铃薯生产危害较大的6种病毒,在甘肃的马铃薯生产中均有不同程度发生。本次调查涉及甘肃省10个地市24个马铃薯主栽县区146个不同生态区域(乡镇),共采集到757个马铃薯样品。通过田间调查,发现马铃薯病毒病的主要症状是花叶、畸形、黄化、卷叶和坏死。经病毒鉴定,PVA发生较少,其他5种病毒在甘肃马铃薯上均有分布,其中PVY和PVS分布最广,危害最重。

地理环境、气候条件不同,会导致病毒种类和马铃薯感病程度发生很大的差异,而品种抗病毒能力与马铃薯退化相关,抗病力强的品种,发病较轻,退化不严重,抗病力弱的品种发病重,退化比较严重。刘波微等[13]对‘大西洋’等7个品种进行田间病毒病抗性鉴定,认为马铃薯不同品种对病毒病的抗性差异较大。本研究通过调查甘肃省种植面积在1 333.33 hm2以上的马铃薯品种,发现不同品种对马铃薯病毒病的抗性差异较大,‘大西洋’对PVX、PVM、PVS、PVA具有田间抗性,对PLRV表现中抗,但对PVY没有抗性;除了‘大西洋’,其他品种对PVS都表现中高度感病,特别是‘新大坪’,PVS检出率达到76.92%;在甘肃发现的5例PVA,被侵染的品种是‘克新1号’和‘陇薯10号’。以上结果说明不同品种感染病毒种类和感染程度有一定差异,这种差异可能与品种抗病毒能力相关,也可能是种苗不干净造成的某个病毒较高,要准确评价品种间抗性差别,还需进一步开展品种抗性鉴定试验。总之,脱毒技术可以生产无病毒或低病毒的种薯,保证品种的产量和品质不受影响,但是脱毒技术本身存在着成本高、难度大、脱毒后易重新感染病毒等问题,尤其是抗病毒能力差的品种脱毒后重新感病是严重困扰生产的重要原因之一,因此在选择用于脱毒的种薯薯源时,不但要注重其产量和质量,也应将品种抗病毒病的能力列为重要的选择指标。

种薯质量控制也是降低病毒感染率的有效措施。高艳玲等[14]对我国马铃薯主产区病毒病调查结果表明,马铃薯试管苗PVS病毒发生较多,而且原原种和大田种薯PVY病毒发生比例也较高。也有学者研究发现我国马铃薯主产区生产的各级脱毒种薯的部分样品中仍然能检测出马铃薯病毒[15-17]。可见,种薯质量仍然是马铃薯生产中一个不可回避的问题。因此,应进一步严把种薯质量关。应针对甘肃省种薯繁育单位重组培快繁、轻病毒检测的现状,强调脱毒种薯繁育过程中的病毒检测,及时剔除带毒试管苗和带毒种薯,从而有效地控制种薯质量。

本次病毒病调查发现,部分在田间表现植株矮化、叶片皱缩或黄化等类似病毒病症状的植株,经过病毒检测,并不含PVX、PVM、PVS、PVY、PLRV、PVA这6种主要病毒。由此可见,在甘肃发生的病毒病已不仅仅是这6种病毒,可能还有其他病毒的存在,同时我们在调查中也发现了一种广泛存在的症状:马铃薯植株徒长,顶部叶片紫色并卷曲,露出土表的马铃薯部分长出很多枝芽并长出许多匍匐枝,土表下的马铃薯块茎发芽并生出气生薯。经云南省农业科学院专家鉴定并查阅相关文献,类似于植原体引起的马铃薯病害,具体检测结果还有待分子生物学等其他病毒检测方法的验证。RT-PCR、荧光定量PCR等分子生物学检测方法是近年发展起来的检测马铃薯病毒的更加准确的方法,而在甘肃却没有建立相应的检测体系。因此,应尽快在甘肃建立分子生物学检测马铃薯病毒病的体系,对甘肃省马铃薯其他病毒病开展全面调查和系统鉴定,以便更全面地了解甘肃省马铃薯病毒病的种类及发展趋势。