湖南农业科学(HUNAN AGRICULTURAL SCIENCES) IX)I:10.16498 ̄.cnki.hnnykx.2015.07.044 辣椒病毒病研究进展 汪 沛 ,一,汤琳菲1I2,雷 艳3,熊兴耀112,聂先舟 ,胡新喜1,2 (1.湖南省马铃薯工程技术研究中心,湖南长沙410128;2.湖南农业大学园艺园林学院,湖 南长沙410128;3.湖南省湘西土家族苗族自治州农业科学研究院,湖南吉首416000; 4.加拿大农业部马铃薯研究中心,加拿大弗莱德里克顿E3B4Z7) 摘要:病毒病是危害辣椒的主要病害之一,影响了辣椒的产量和品质。本文从病毒种类、生物学特性、检测方法及其防治方法等方面对近年 来辣椒病毒病研究进展进行了综述,并对今后的研究重点进行了展望。研究表明,目前已发现40多种病毒能侵染辣椒并影响辣椒产质量,其中 TMV、CMV是辣椒生产中的主要病毒,PVY、BBWV近年逐渐受到关注,辣椒病毒病的检测方法也正日益成熟,抗病育种、农艺措施及化学防 治等方法能在一定程度上起到防治病毒病的作用,建立快速有效的检测方法,并不断创新病毒病防治方法,对提高辣椒产质量具有重要意义。 关键词:辣椒;病毒病;检测方法;防治;综述 中图分类号:¥641.3 文献标识码:A 文章编号:1006.060X(2015)07—0151-04 Research Advances in Hot Pepper Viral Diseases WANG Pei 1,2,TANG Lin—fei , ,LEI Yan ,XIONG Xing—yao ’2,NIE Xian—zhou4,HU Xin-xi 。 ( .Hunan Engineering Research Centerfor Potatoes,Changsha 410128,PR0 2.College ofHorticuhure and Landscape, Hunan Agricuhural University,Changsha 410128,PRC;3.Xiangxi Agricultural Science A eademy, shou 4160004,PRC; 4.Potato Research Center,Agricuhure and Agri一只,0d Canada,Fredericton E3B4Z7,Canada) Abstract:The virus disease is one of the most damaging diseases in pepper,which affects the yield and quality of pepper.Researches on the virus species,virus biological characteristics。detection methods and control methods of pepper virus disease are summarized in this article.Researches that should be studied thoroughly are previewed.Studies show that more than forty kinds of virus have been found in pepper,which Can affect the yield and quality of pepper.TMV and CMV are main virus species of pepper,PVY and BB、 V are receiving more and more attention in recent years.The detection methods of pepper viral diseases are also increasingly mature.Breeding for disease resistance.agronomic practices and chemical contro1 methods can play a role in the prevention and treatment of vira1 diseases.It iS signiicant fto establish rapid and effective detection methods and innovate vius disease contrrol methods for the improvement of he tyield and qualiy tofpepper. Key words:hot pepper;viral disease;detection method;prevention;review 辣椒为茄科辣椒属植物,是中南美、欧洲、亚洲等 地区广泛种植的一种重要蔬菜作物和调味品,可鲜 食,也可加工成各种辣椒产品,其营养价值丰富,深受 人们喜爱。辣椒的维生素c含量居蔬菜之首,辣椒中 的红色素还是目前被人们广泛使用的天然食品着色 剂。近年,辣椒的需求量、销量日益增加,椒农对辣椒 种植的热情也有所提升。我国是世界上辣椒栽培面积 最大的国家,如今,辣椒甚至成为某些城市蔬菜产业 的主导产业之一【”。然而,在辣椒生产中,多种病害成 为阻碍椒农增收的障碍。炭疽病、病毒病和疫病是危 害辣椒的主要病害,其中,辣椒病毒病在世界范围内 广泛发生,危害巨大,至今已发现40种以上的病毒能 侵染辣椒,我国辣椒病毒病亦日趋严重,常导致辣椒 落叶、落花、落果,可造成减产30%~50%甚至绝收,成 为影响辣椒产量的主要因素之一『2]。本文从病毒种类、 生物学特性、检测方法及其防治方法等方面对近年来 辣椒病毒病研究进展进行了综述,并对今后的研究重 点进行了展望。 1 危害辣椒的主要病毒 世界范围内已发现40种以上能侵染辣椒的植物 病毒,我国已检测到的毒源主要有烟草花叶病毒 (Tobacco mosaic virus,TMV)、黄瓜花叶病毒 (Cucumber mosaic vius,CMV)、马铃薯Y病毒 r(Potato vius Y,rPVY)、蚕豆萎蔫病毒(Broad bean vascula wilt vius,BBWV)、马铃薯x病毒(Potrato virusX,PVX)、番茄花叶病毒(Tomatomosaic virus, 收稿日期:2015—04—29 基金项目:公益性行业(农业)专项(20130328) 作者简介:汪沛(1990一),女,湖南衡阳市人,硕士研究生,主要 从事马铃薯生物技术研究。 通讯作者:胡新喜 湖南农业科学(HUNAN AGRICULTURAL SCIENCES) ToMV)、烟草蚀纹病毒(Tobacco etch virus,TEV)、苜 蓿花叶病毒(Alfalfa mosaic viurs,AMV)、烟草脆裂病 毒(Tobacco rattle viurs,TRv)、辣椒轻斑驳病毒 (Peppermild mottle viurs,PMMoV)、辣椒环斑病毒 (Chilli ringspot viurs,ChiRSV)及辣椒脉斑驳病毒 (Pepper veinal mottleiurs,PVMV)等,其中TMv和 CMV是我国辣椒生产中的主要病毒[3】,其他国家也普 遍发生,2O世纪9O年代后BBWV逐渐成为我国部分 辣椒主产区的主要病毒,而PvY对辣椒的危害近年 在国内也开始受到重视。 1.1黄瓜花叶病毒(CMV) CMV为雀麦花叶病毒科(Bromoviridae)黄瓜花 叶病毒属(Cucumovirus)的典型代表,病毒粒子是等 轴对称二十面体,CMV为三分体、单链RNA病毒,包 括4个RNA片段,这4个片段分别编码不同的蛋白。 此外,有些CMV中还含有卫星RNA,它不能侵 染和复制,但它的存在能干扰CMV复制,降低CMV 浓度。 目前已报道的CMV株系有100个以上,按不同 分类方法可将CMV划分为不同的株系。由于不同株 系的寄主范围有差异,在同一寄主植物上的症状也不 一致,因而可以利用这一点来鉴定CMV和其他病毒 及CMV的不同株系。杨永林等将CMV划分为6大 类群,而国外的学者一般将CMV株系按照其危害不 同寄主所表现的症状分为S和wT两大类群,根据抗 原特性和核酸系列相似性,可将CMV株系分为亚组 I和亚组II。我国的学者们对各作物上的CMV分离 物进行了亚组鉴定和分子生物学研究,结果表明我国 CMV分离物主要为亚组I,亚组II较少。Yu等【4]对包 括烟草、辣椒、茄子、番茄、青菜、萝卜、百合、南瓜在内 的100多份CMV阳性材料进行检测,亚组I占 93.1%以上,而亚组II仅占6.9%。 1.2烟草花叶病毒(TMv) TMV属于Tobamovirus群,能侵染36个科350 种植物,其对辣椒的危害仅次于CMV,主要在辣椒生 长前期造成危害,常与CMV复合侵染。辣椒对不同 TMV分离物抗感性既有许多特征性差异,又具备在 某些品种上的一致性,TMV的株系鉴定情况较为复 杂,不同科、属植株上的CMV存在分化,同种植株上 的CMV也存在分化。黄家风等根据症状表现将辣椒 上的5种TMV分离物分成黄白花叶型、系统坏死型、 轻微花叶型、绿色花叶型。 1.3蚕豆萎蔫病毒(BBWV) BBWV最初在澳大利亚被发现,为蚕豆病毒属。 BBWV能侵染44科186属的328种植物,我国首次 发现BBWV是在豇豆上,后来又在辣椒、芹菜、豌豆、 青菜、蚕豆等多种植物上发现这种病毒,且发病率严 重时可高达80%t 。BBWV存在两个血清型,即血清 型I和血清型II,国际病毒分类委员会第6次报告将 BBWV的两个血清型区分为BBwVl和BBwV2两 种。目前,在我国尚未发现BBWV1,但BBWV2广泛 发生。BBWV能造成线椒顶枯坏死,近年以来,BBWV 在辣椒上的危害逐渐增大,受到国内外研究者们的关 注。 1.4马铃著Y病毒(PVY) PVY为马铃薯Y病毒属,根据寄主植物症状反 应和血清学反应类型将其划分为多个株系,常见的有 PVYO、PVYN、PVYC、PVYE、PVYZ等。PVY不仅危 害马铃薯,也能危害其他的茄科作物,如辣椒、烟草、 番茄等。辣椒PVY分离物通常不能系统侵染马铃薯, 类似地,某些马铃薯PVY分离物对辣椒的侵染能力 也有限,将侵染辣椒和马铃薯的PVY分离物接种到 烟草上,根据其在烟草上表现出来的症状,可将两者 区分开来。马铃薯PvY分离物和辣椒PVY分离物的 差异还表现在病毒序列的不同,此外,由于两者的外 壳蛋白编码序列有差异,故可根据对两者进行抗体和 外壳蛋白进化分析来区分。已有研究表明,大部分的 辣椒PVY分离物与马铃薯PVYC相近,但基于外壳 蛋白编码序列,辣椒PvY分离物似乎是另外一个株 系。根据辣椒PVY分离物与辣椒隐性抗性基因pvr21 和pvr22的相互关系可将其分为3个小种:致病型0、 致病型(0,1)、致病型(0,1,2)。PVY可导致辣椒局部 坏死、系统性坏死或顶端坏死,这些症状是否为抗性 反应,还需要进一步研究。 2辣椒病毒检测技术 2.1生物学方法 通过鉴别寄主或指示植物的反应来诊断病害的 方式称为植物病毒的生物学检测法,如CMV、TMV、 PVY等可导致辣椒花叶或枯死,陈丽等用该法进行了 陕西辣椒病毒病的毒源鉴定[6J,该法易受季节和环境 因素影响,检测速度较慢,现已不再作为鉴定植物病 毒的主要方法。但对病毒分离物进行血清学或生物学 研究前,进行生物学鉴定有利于保证结果的可靠性。 2.2血清学检测法 血清学检测法是利用抗原抗体的体外特异性结 合检测植物病毒,包括酶联免疫吸附法、免疫胶体金 技术和快速免疫滤纸法等。魏梅生等通过胶体金免疫 电镜技术检测到ChiRsV ,冯兰香等用血清学方法对 辣椒几种病毒进行了鉴定【8],高芳銮等采用酶联免疫 法检测了中国14个省的马铃薯Y病毒,并对其CP 基因的分子变异进行了相关研究[9],郭思瑶等则利用 斑点免疫杂交法和RT.PCR鉴定了重庆地区的辣椒 病毒病病原,并分析了优势病毒_l01。 汪沛等:辣椒病毒病研究进展 2.3 电镜法 电子显微镜技术是最准确、最直接的病毒检测手 段,它可以直接看到病毒的形态结构,至今仍然有着 无法替代的作用。Kausche和Melcher首次用电镜观 察到TMV,Hatta等用电镜观察区分了CMV的不同 株系。负染色和超薄切片法是最常用的植物病毒电镜 诊断法,结合免疫电镜法可以进一步判断血清学关 效毹决辣椒分子标记匮乏这一问题,为辣椒抗病育种 特别是分子标记辅助选择育种提供了新的契机,使得 SNP和Indel标记的开发和应用成为可能[16】。此外,利 用RNAi原理,将一种或多种病毒的基因或基因片段 通过转基因途径转化植物,形成双链的小分子RNA, 诱导转录后基因沉默,从而获得病毒抗性。 3.2农艺防治 系,研究病毒在细胞内的包装和复制等。 2.4分子生物学法 分子生物学法是通过检测病毒核酸来判断病毒 是否存在,此法特异性强,灵敏度高,操作简便,检测 速度快。目前,应用于植物病毒检测鉴定方面的分子 生物学技术主要有双链RNA电泳技术、核酸分子杂 交技术、多聚酶链式反应(Polymerase Chain Reaction, PCR)技术、实时荧光定量PCR(real—time fluorescent quantitative PCR)技术、基因芯片等【“】。姚玉荣等【 】运 用RT.PCR法在辣椒上检测出CMV和PMMoV等毒 原,郭京泽等运用实时荧光定量RT—PCR对PMMoV 进行快速检测【”],王健华等建立了ChiRSV的RT—PCR 检测方法[14]。 生物学法的应用存在诸多;电镜检测法对设 备要求较高,且操作技术较难掌握,应用不多;虽然现 在血清学法的实际应用仍很多,但快速、简便、灵敏度 高的分子生物学法,尤其是核酸杂交和RT—PCR法在 未来的植物病毒检测方面具有较强的优势。结合以上 方法中的两至三种对病毒病进行检测,更具指导意义。 3辣椒病毒病的防治 辣椒病毒病日趋严重,给辣椒生产造成巨大的损 失,针对病毒病的传播途径、发生规律,有许多防治方 法。大多采取喷施药剂、防治蚜虫以及加强田间管理 等方法来治理病毒病危害。 3.1选育抗病品种 选育抗病品种是防治病害最经济有效的方法,也 是最环保的。随着生物技术的发展,研究者们发现了 对某些病毒病具有抗性的基因,辣椒对CMV的抗性 为多基因控制,表现为部分显性遗传【l5】。目前在辣椒 上发现了至少7个单抗基因和1个QTL定位基因, 如辣椒的PVr4基因不仅抗PVY的3个小种,也对 PepMov具有显性抗性。辣椒抗PVY的pvr等位基因 编码与PVY的VPg相互作用、抑制病毒复制和移动 的elF4E蛋白,是由III号染色体上的基因(pvrl、 pvr2和pvr5)或x号染色体上的显性基因(pvr4和 pvr7)控制的抗性。自从最早表达TMV外壳蛋白的转 基因烟草获得TMV抗性以来,利用转基因途径获得 抗病性已被广泛研究,随着目的基因的分离,越来越 多的转基因辣椒被获得。辣椒基因组数据的公布可有 朝天椒、茂椒6号、线椒、红丰404等品种具有较 强的抗病性【17J,可根据各地的实际情况因地制宜选择 相应的抗病性较强的品种。一般情况下,种子可能携 带病毒,因此在播种前对种子进行消毒处理能在一定 程度上降低病毒病发生的可能性。蚜虫是辣椒病毒病 的主要传播媒介,覆盖银灰色地膜不仅能起到保温增 湿作用,还能趋避蚜虫,也可利用防虫网防治蚜虫,达 到防病的目的[18-l 9]。合理密植、合理施肥和灌溉、与非 茄科作物轮作等措施都能大大减轻病害发生『201。 3.3化学防治 防治辣椒病毒病的化学药剂可分为病毒钝化型 和抑制病毒增值型两大类,例如DHT、病毒唑、盐酸吗 啉胍等能对病毒增值过程起干扰和抑制作用,此外, 51%病毒K乳油、30%康壮素也能很好的防治病毒 病。2.0%好普水剂对辣椒病毒病有较好防治效果 , 也可应用啶虫脒杀害蚜虫切断辣椒病毒病的传播。 3.4物理防治 应用杀虫灯、黄色板或蓝色板、性诱剂等趋避蚜 虫与白粉虱,能从传播媒介方面阻碍病害传播,这些 防治技术生产成本低、易掌握、且对环境并无太大影 响,适宜大力推广。 4展 望 TMV、CMV是危害普遍的辣椒病毒病,近年来, 其他病毒病在辣椒上的危害亦正在扩大化,BBWV、 PVY对辣椒的危害在国外很受重视,但在国内还未引 起太多关注。我国辣椒病毒病的研究基础薄弱,尽管 辣椒抗病毒研究目前已取得了一些进展,但面对影响 日趋严重化的病毒病危害,至今仍未找到十分有效的 防治措施。加强抗病毒种质资源搜集和研究、加强辣 椒抗病育种对辣椒生产有重要意义。王立浩等利用 CAPS标记辅助育种技术对辣椒PVY抗性基因PVr4 进行转育研究 ,扈新民等[23]对航天诱变在辣椒育种 上的应用做了研究,种间杂交、组织培养、分子标记、 转基因以及反义RNA等现代生物技术都在近年的辣 椒抗病育种研究中开始发挥巨大威力,也为未来辣椒 抗性研究提供了方向[24-26]。从源头上了解辣椒病毒病 的特征能为其防治提供有利依据,随着生物技术的不 断发展,对辣椒病毒病的研究也将不断深人。 专题论坛综述・153・ 湖南农业科学(HUNANAGRICULTURAL SCIENCES) [14]王健华,章绍延,龚2015年7月 殿,等.辣椒环斑病毒分子检测方法的建立及 参考文献: …1 陈文超,戴雄泽,马艳青,等.辣椒新品种“福湘秀丽”的选育U].湖 南农业科学,2012,32(13):19—20. 应用[J].热带作物学报,2012,33(2):342—345. [15】Yao M H,Li N,Wang F’et a1.Genetic analysis and identification of QTLs for resistance to Cucumber mosaic virus in chili pepper (Capsicum nnuum aL.)[J].Euphytiea,2013,193(2):135-145. [16]Kim S,Park M,Yeom S I,et a1.Genome sequence of the hot pepper provides insights into the evolution of pungency in Capsicum species[J]. [2】林燕春,罗明云,林江,等.辣椒病毒病发生规律与防治技术研 究fJ】.湖北农业科学,2009,9(48):2142—2144. [3]章绍延,王建华,谭老喜,等.辣椒环斑病毒提纯及抗血清制备们. 热带作物学报,2013,34(3):534—537. [4】Yu C,Wu J,Zhou X.Detection and subgroupjng of Cucamber mosaic virus by TAS-ELISA and Imunno—capture RT-PCR[JJ.Jurnal of viro— Nature Genetic,2014,46(3):270-278. 【17】蔡亲吉.辣椒病毒病发生原因及综合防治对身 】.植物保护,2013, (1):34—35. lo ̄cM methods,2005,123(2):155—161. [18】陈言.辣椒病毒病发生的综合治理[J】.蔬菜,2013,(9):67—68. [19】林燕春,罗明云,林江.辣椒病毒病发生规律与防治研究[J1.湖北 农业科学,2009,48(9):2142—2144. f5】周雪平,余永杰,戚益军,等.蚕豆萎蔫病毒ELISA检测系统建立 及其应用们.植物病理学报,1996,26(4):347—352. 【6】陈丽,樊民周,卫军锋,等.陕西辣椒病毒病的毒源鉴定及化学防 【2O】张幸,阳建成,全丽娟,等.衡阳县烟草病毒病发生的主要原因及 防治对策『J】.湖南农业科学,2013,(14):38—39. 【2l】张春冬.2.0%好普水剂防治辣椒病毒病的效 J].安徽农业科学, 2015,43(4):134—154. 治药剂筛选[J】_西北农林科技大学学报(自然科学版),2007,35 (1):121—126. [7】魏梅生.两种免疫胶体金快速诊断技术简介【J】.植物检疫,2001,15 (2):125—127. 【22】王立浩,王萱,张宝玺,等.利用CAPS标记辅助辣椒PVY抗性 基因PVr4转育的研究Ⅱ】.辣椒杂志,2006,(4):1-9. [8】冯兰香,张宝玺,谢丙炎,等.3种辣椒新病毒的发生与血清学鉴 定[J].中国蔬菜,2005,(12):33—34. [9]高芳銮,沈建国,史凤阳,等.中国马铃薯Y病毒的检测鉴定及cP [23】扈新民,李亚利,高彦辉,等.航天诱变及其在辣椒育种中的应用及 展望[J].中国蔬菜,2010,(24):14—18. 基因的分子变异[J1_中国农业科学,2013,46(15):3125—3133. [10】郭思瑶,童艳,黄娅,等.重庆辣椒病毒病病原初步鉴定和分 析[J].园艺学报,2015,42(2):263—270. 2[4]杨锦华,李进,张雪峰,等.我国辣椒抗病毒病育种进展及方 向[J].现代园艺,2014,(8):7-8. 【25】郭广君,卫平,刘金兵,等.辣椒抗黄瓜花叶病毒病研究进展 华北农学报,2014,(SI):77—84. [26]徐小万,罗少波,李颖,等.辣椒分子育种研究进展叨.安徽农业 科学,2009,37(25):11939—11942. [1 1】金羽,文景芝.植物病毒检测方法研究进展JJ.黑龙江农业科学, 2005,(3):37—40. [12]姚玉荣,陈国华,冯兰香,等.北运蔬菜基地辣椒病毒病病原种类的 分子检测IJI.中国蔬菜,2013,(10):84—89. [13】郭京泽,李兴红,廖芳,等.实时荧光RT—PCR检测辣椒轻斑驳病 毒的初步研究『J1.植物保护,2008,(2):117—120. (责任编辑:夏亚男) 圄 (上接第150页) 【17]石伟勇.植物营养诊断与施肥【M】.北京:中国农业出版社,2010. 1993,8(3):260—265. [18]张翔,黄元炯,范一宽.河南植烟土壤烤烟营养[M].北京:中国农 业科学出版社,2009. [22】叶伟建.中微肥在水稻、柑橘、烤烟上的施用技术及效果[JJ-土壤肥 料,2000,(2):38—40. [19]赵传良烤烟锌肥与关联养分调试技术的探讨[J】_土壤肥料,2001, (3):32—35. f23]王东胜,刘贯山,李章海.烟草栽培学[M].北京:中国科学技术大学 出版社,2002. 【2O]马洌扬.施用锌肥五忌fJ].河南农业,2008,(13):33. 【21]蒋廷惠,胡霭堂.土壤中锌的形态分布及其影响因素【J].土壤学报, (责任编辑:卢友) ・154・专题论坛综述