芋病毒病及其防治技术的研究进展

李欣霞，吴玲玲，曾 颖，何玉书

厦门医学院，福建厦门 361023

芋(Colocasia esctdenta L.Schott.）是天南星科（Araceae）芋属，多年生宿根草本植物，是一种典型的无性繁殖作物。中国的芋出口量居世界第一，经济效益和产品价值呈上升趋势，对其品种的改良优化、繁殖种植技术的改进升级及规模化栽培方式等已成为越来越多学者关注和研究的重要领域。芋通常采用球茎播种方式进行轮作，但其病毒很容易通过种子团在体内蓄积，逐代感染芋种子造成品种严重退化，导致芋产量和质量逐年下降，种植成本增加，现有种植户数量不断减少，产业发展受限。

1 芋病毒的研究现状

目前，国内外文献研究了约8种芋病毒种类，国内以芋花叶病毒与黄瓜花叶病毒两类病毒为主的研究较为深入。其他已报道过的能侵染芋头种的病毒还包括芋羽状斑驳病毒、香蕉束顶病毒、芋叶脉缺绿病毒、芋杆状病毒、芋瘦小病毒、芋呼肠病毒等 。

1.1 芋病毒的种类特征和分子生物学特性

近年来，对芋病毒的研究主要聚焦于其分子生物学特性和检测技术方面。现对几种近年来文献中出现过的芋病毒的分子生物学特性及其相应的检测方法进行归纳总结。

1.1.1 芋 花 叶 病 毒（Dasheen mosaic virus, DsMV)DsMV为马铃薯Y病毒属，其通过种苗(种子)、机械或蚜虫媒介传播，产生羽状花叶、收缩、叶脉和茎的坏死、黄绿色斑纹等。最早由Zettler等[1]于20世纪60年代在美国佛罗里达州发现。DsMV的基因组为单链正义RNA(Single strand RNA, ssRNA)，大小约为10 kb。其中，RNA的5′端为VPg，3′端为基Poly(A)结构，仅包含一个大的开放阅读框(ORF)，其编码的一个多聚蛋白前体约为350 kDa。Chung等于2008年已获得病毒全基因组序列，并成功研制出相应的抗体和检测试剂盒[2]。

1.1.2 黄瓜花叶病毒（Cucumber mosaic virus, CMV)CMV为雀麦花叶病毒科、黄瓜花叶病毒属，其通过蚜虫传播，CMV感染宿主后，可出现花叶病、植株矮化、全身坏死等症状。CMV是正义三联体正链RNA病毒（Single stranded RNA,ssRNA）的典型代表，通常由3个RNA基因组和2个亚基因组RNA组成，分别包括RNA1、RNA2、RNA3、RNA4和RNA4A[3]。

1.1.3 香蕉束顶病毒（Banana bunchy top virus, BBTV）BBTV为 环 状DNA病毒科、矮缩病毒属。其通过香蕉交脉蚜虫传播，其中脉下半部有深绿色条纹，条纹包含一系列点和短线。BBTV基因组中至少含有6个大小1.0～1.1 kb环状单链DNA组分，不同组分的核苷酸序列分析是确立病毒结构与功能、病毒与寄主相互作用等关系的基础[4]。

1.1.4 芋叶脉缺绿病毒（Taro vein chlorosis virus, TaVCV）TaVCV为 弹 状病毒科、细胞核弹状病毒属，病毒不具有机械传播能力，任何载体的参与仍然难以预测，感染症状为叶脉褪绿，尤其是叶缘，通常导致植物坏死。其病毒的分布覆盖了太平洋岛屿地区。TaVCV是一种横纹肌病毒，属于核链病毒属，复制发生在细胞核内，其特征是在浸汁液中存在杆状病毒粒子。到目前为止，TaVCV唯一完成的核苷酸序列是在斐济发现的[5]。

1.1.5 芋 杆 状 病 毒（Taro bacilliform vir-us, TaBV）TaBV为 花 椰 菜 花 叶病毒科、杆状DNA病毒属，其通过粉蚧和种子传播，植株矮化、花叶向下卷曲，与芋瘦小病毒混合侵染时，会使芋患上黄褐病，导致芋植株系统性坏死。TaBV的第一个完整的核苷酸序列记录在巴布亚新几内亚，其基因组序列全长为7 458 bp，正义链包含4个ORF，分别编码17、16、214和13 kDa的蛋白[6]。

1.1.6 芋瘦小病毒（Colocasia bobone disease virus, CBDV）CBDV为 弹 状病毒科，是一种在细胞质中复制的细胞脊髓灰质炎病毒病病毒，其一般通过汁液或体液机械传播。CBDV使植物表现出发育迟缓、叶脉和叶片增厚、褪绿、叶片发育不良和全身坏死等症状。CBDV和TaVCV都是编码5种相似主要蛋白的横纹肌病毒。迄今为止，在受感染的芋头中发现了该病毒的第一个也是唯一的核苷酸序列[7]。CBDV分布的范围仍然未知，目前通过电子显微镜唯一的鉴定发现其出现所罗门群岛的芋头中。

1.1.7 芋羽状斑驳病毒（Taro feathery mottle virus, TFMoV）TFMoV为马铃薯Y病毒属，可由机械和蚜虫传播。羽状斑驳病毒主要分布在甘薯中，其褪绿斑点或带有紫色条纹的隐蔽或明显的褪绿斑点。在植株上的主要症状是脉开、脉变色、褪绿斑点和中脉变形。1985年，Moyer首次揭SPFMV基因组是一种侵入性单链RNA，长度为805～808 nm，分子量约为3.65×106Da（约10.6 kb）。

1.1.8 芋 呼 肠 病 毒（Taro reovirus, TaRV）TaRV为呼肠病毒科、植物呼肠病毒属，传播途径暂不明确。已在巴布亚新几内亚、所罗门群岛、瓦努阿图发现，仅与其他病毒联合检测，但没有症状可归因于这种病毒感染[3]。

1.2 芋病毒的检测方法

近年来，RT-PCR、荧光定量PCR和ELISA技术在植物病毒检测领域中较为流行，还有直接观测法、电镜法、血清法等。同时，对近年来国内外芋病毒的检测方法（表1）进行了分类总结与对比。

1.2.1 直接观测法直接观测法使用病毒感染植物，并观察其感染病毒后的性状变化，检测方便，人员、设备要求不高，但主观性强，难以从表型上完全区分开来。

1.2.2 电镜法电镜法通过电子显微镜观察感染组织形状、大小、内涵体和超微结构来诊断病毒类型；分辨率可达0.1 nm，检测方便快速，需要大型精密设备且操作繁琐，不易检测球形和短杆状病毒。

1.2.3 RT-PCRRT-PCR法的原理为结合RNA逆转录和cDNA聚合酶链扩增，电泳后，凝胶成像系统用于在标准紫外光下创建图像以检测病毒，将PCR产物送到相关公司进一步进行DNA序列测定。其检测时间较短、污染更小、操作相对简单，但其检测受到引物设计的限制，随机引物难以快速、特异性复制出完整目的基因，存在一定的局限性，需要反复实验确定最佳反应体系。

1.2.4 荧光定量RT-PCR荧光定量RT-PCR是一种在反应体系中加入荧光基团的方法。通过累积荧光信号实时监测整个PCR过程。最后，利用标准曲线对未知模态进行了定量分析。荧光定量RT-PCR可用于定量检测，具有灵敏度高、特异性高、准确可靠、自动化程度高、速度快、通量大、病毒的检测范围广等优点；但该法设备要求较高，最佳反应体系需进行重复试验，具有一定的复杂性。

1.2.5 核酸序列依赖性扩增法（NASBA）NASBA在体外恒温条件下特异性扩增单链RNA，由一对引物介导，AMV逆转录酶、噬菌体T7RNA多聚酶、核糖核酸酶H和分子信标探针协同完成[8]。具有高灵敏度、高特异性、快速和高通量等优点。但由于植物RNA的提取较为复杂，限制了自动检测的应用。

1.2.6 酶联免疫吸附测定法（ELISA）ELISA的基本原理是将抗原抗体的特异性反应与酶对底物的高效催化相结合，操作简单、快速便捷、特异性强、设备要求低、分辨率高、花费少。但是该法存在敏感性和特异性低，操作困难，可能出现假阳性结果，没有外壳蛋白的病毒无法使用等缺陷。

1.2.7 胶体金检测试纸条法胶体金试纸条法是利用胶体金颗粒在一定条件下吸附IgG（或A蛋白）抗体分子，柠檬酸钠将氯酸离子还原为胶体金，形成稳定的IgG（或蛋白质）胶体金复合物。胶体金试纸具有成本低、操作简单、快速的优点，无需特殊的测试条件即可直接判断测试结果，对目标病毒的检测具有良好的特异性，敏感度达到1 g/103mL，但存在定量与稳定性的问题。

1.2.8 基因芯片技术法基因芯片技术法将DNA探针连接到支架表面，再与杂交信号结合进行检测并分析。该方法准确快速、高速高效、高灵敏度，可同时检测多种病毒，但成本过高，技术较为不成熟，暂未得到推广使用。

1.2.9 生物学检测法生物学检测法是基于病毒易感植物的病毒鉴定，即植物对一种或多种类似病毒的毒株敏感。植物被感染后可迅速出现明显症状。该方法价格不高，对检测人员要求不高，但检测速度较慢，灵敏度较低，受季节限制的影响，应用限制较大。

2 芋病毒病的防治技术和田间种植的研究进展

研究表明，由于缺乏能够直接杀死芋病毒的农药，因此感染芋病毒的植物尚无治愈方法。国内外防治对策多从种苗脱毒、培育抗病毒品种、虫害防治、生长环境调整等主要方面进行研究。

2.1 芋种苗脱毒

为获得无毒或低毒的再生植物，通过组织培养切断病毒传播途径，是解决芋病毒病严重问题的有效方法。因此进行脱毒试管芋诱导技术研究尤为重要。纪超群等[21]以尾芋组织培养苗为材料，对微茎尖结合进行热处理脱毒，研究芽尖大小对解毒成功率的影响和激素对茎尖培养的影响，结果表明，脱毒苗在均匀性、株高、直径、叶宽等方面具有较大优势。林丛发等[22]选择宁糯芋号块茎顶芽或侧芽进行栽培，通过茎尖分生组织培养获得不同浓度TDZ的脱毒苗。结果表明，脱毒芋种产量比对照原品种明显高。王莹等[23]采用组织培养技术对泰芋一号进行脱毒纯化，有效解决了芋头种子退化、抗病性和抗逆性下降、产量低、品质差等问题，有利于品种的再生和复壮。王立等[24]通过正交试验，探索出兴化龙芋愈伤组织的最佳诱导培养基，找出了兴化龙芋愈伤组织培养过程中的关键因素，得出了该芋愈伤组织培养条件和培养基的最佳组合。林茜等[25]以荔浦芋为试验样本，通过种植和栽培技术，可获得高质量的幼苗，并保持其亲本的优良特性。

2.2 培育芋新品种

抗病毒育种品种采用自然突变、辐射、杂交育种等传统方法，但育种周期长，对芋病毒的防治效果不明显，且新培育体系通常具有不良特性而无法推广应用。张尚法等[26]以金华红芋为原始材料，通过筛选优良突变体，系统选育出多子芋新品种，并在2011年被浙江省非主要农作物品种认定委员会认定。孙卉等[27]主要从农艺性状、品质、抗性和产量等方面分析了近5年芋头2号的种植表现，该品种综合口味好，具有较强的芋头形成能力、较强的抗逆性和明显的增产效果。董伟清等[28]通过茎尖组织培养产生变异，筛选出符合育种目标的优良变异单株HY-3，经离体快速选育、种植观察和分选培育出的粉香芋新品种。欧珍贵等[29]为芭蕉芋的生产提供新品种，通过种质收集、鉴定、品系比较、区域试验和生产试验，采用系统育种方法，成功选育出香蕉芋头新品种黔北芋头，该品种块茎大、抗性强、生育期短，高收益表现明显。

2.3 防控病毒田间传播

目前，田间生产的防治方法主要减少病毒和虫害在田间的传播。周代姣等[30]为探讨荔浦芋地下害虫软腐病的危害，采用噻虫嗪全程施用和茶麸施用的对荔浦芋进行了对比试验，结果表明，噻虫嗪的药效优于茶麸。韩文贺[31]以滕州市芋头传统栽培模式为试验样本，研究了5种不同防治方案对芋头出苗、生长、地下害虫防治、商品性状和产量效益的影响，探讨了制定最佳防治效果的技术手段。叶泉清等[32]为了研究引起槟榔病害的芋疫霉菌的生物学特性和致病性，在田间筛选防治剂，为槟榔病害的综合防治提供参考。陈学荣等[33]为有效提高芋头的商品化程度和产量。以泰兴香荷芋为试验材料，研究了6种杀菌剂拌种对芋头炭疽病和疫霉病的防治效果。

3 结束语

通过系统性总结与分析近年来芋病毒的种类、性状、分子生物学特性、检测方法及芋的脱毒快繁技术、品种改良及田间防治种植技术的应用，为芋种植领域的升级发展提供了理论基础和实践依据，对芋产业的进一步研究品种多样化和稳定可持续发展具有重要意义。目前，国内外对芋病毒的种类研究较少，芋病毒检测与防治的应用仍处于起步阶段，具有较好的应用前景。