吊瓜中病毒的分子检测及其光合生理研究

摘要

吊瓜(Fructus Trichosanthis Kirilowii)是民间发展起来的经济植物,有食用吊瓜和药用吊瓜等品种。由于吊瓜产业经济效益良好,近年在全国范围内大量引种种植。吊瓜病毒病害严重,常造成吊瓜大幅减产,严重地区甚至绝收。吊瓜病毒病严重阻碍了吊瓜产业的发展。做好吊瓜植株上病毒病的检测和防治工作,于吊瓜产业的健康发展很有必要。
　　 本研究对浙江省常山地区的吊瓜植株所带病毒进行寄主生物学分析,结果显示:转接西葫芦后表现为花叶(mosaic)、明脉(vein-clearing)、黄斑(chlorotic spot)、泡状花叶(puckered)、卷曲(leaf roll)和皱缩(shrink)等症状,本氏烟(N.benthamiana)上则出现花叶(mosaic)、黄化(chlorosis)、坏死(necrosis)和泡状花叶(puckered)等症状。在心叶烟(N.glutinosa)和普通烟(N.tabacum)上不表现侵染症状。电镜观察结果显示:在吊瓜和转接的西葫芦植株组织细胞中可以观察到弯曲杆状的病毒粒子,寄主组织细胞内观察到风轮状内涵体(Pinwheel Inclusion,PW),束状体(Bundles,B)和筒状体(Cylinderical Inolusionbodies,CIs),未发现其它形态的病毒粒子。
　　 双链RNA(double strand RNA,dsRNA)提取可见8000～10000bp的条带,符合马铃薯Y病毒属病毒(Potyvirus)特征,以Potyvirus简并引物进行RT-PCR及TA克隆测序检测确定侵染吊瓜的病毒为小西葫芦黄化花叶病毒(Zucchiniyellow mosaic virus,ZYMV)、木瓜环斑病毒(Papaya ring spot virus,PRSV)和(Papaya leaf distortion mosaic virus,PLDMV)病毒的单独或复合侵染。其中PLDMV为大陆首次检出,且以吊瓜为该病毒寄主植物是首例。序列逼进法获得了PLDMV的4461～10154nt的一段序列,序列分析发现该段含有PLDMV的CI、6K2、NIa-VPg、NIa-Pro、Nib、Coat protein、3'UTR功能基因组序列。对上述各基因序列和已报道序列的基因序列进行比较分析,结果显示:获得的PLDMV-dg序列与其它报道序列的差异性最大为27.2％～27.5％,同源性数据显示:CI部分为83.1％～83.3％;6K2部分为78.2％～78.3％:NIa-VPg为84.1％～84.5％;NIa-Pro部分为85.3％～87.0％;Nib部分为83.7％～84.3％;Coat protein部分为88.8％～89.2％;3'UTR部分为87.4％～89.9％。序列的系统进化分析结果显示:PLDMV-dg的CI、6K2、NIa-VPg、Nla-Pro、Nib、Coat protein、3'UTR均处于进化树的另一分支,与报道的其它序列:AB088221.1、BD171712.1、NC_005028.1、EA012042.1和EU233272.1相隔较远。其中,EU233272.1(台湾)与前面序列相距也较远。经初步推测,PLDMV-dg序列差异性是地域差异性和寄主差异性共同作用的结果。
　　 光合作用是植物发育的基础,被病毒侵染后的植物常伴随光合特性的变化。因吊瓜感染病毒后发病周期较长,约6个月到一年之久,短时间内不好判断是否受病毒侵染,故需要通过光合数据判断吊瓜植株感染病毒与否。选用了葫芦科主要作物西葫芦作为寄主,研究了西葫芦被Potyvirus和其它常见病毒单独或复合侵染后的光合生理特征,旨在探讨病毒侵染对吊瓜等葫芦科作物的光合特性的影响,进一步为病毒病的防控提供实验基础和理论依据。以ZYMV为Potyvirus的代表病毒,与黄瓜花叶病毒(Cucumbermosaic virus,CMV)单独或复合侵染西葫芦,对感病和健康植株的叶片面积(Leaf area)、高度(Height)、光合作用相关参数(Photosynthesis)和叶绿素(Chlorophyll)a、b的含量等指标进行了检测和分析。结果显示ZYMV与CMV复合侵染寄主表现为协生现象,症状较单独侵染明显加重,对生物量和光合特性影响大于单独侵染;感病植株在症状出现前在生物量和光合特性上已表现出与健康植株的差异,健康植株的叶片面积、植株高度、叶绿素含量、胞间CO2浓度(Ci)在和蒸腾作用(E)值均高于感病毒植株,而净光合速率(A)和气孔导度(Gs)低于健康植株。