草莓有害病毒种类与防治技术

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　　摘要    草莓营养价值丰富，是世界上广泛栽培的重要经济作物，但由病毒侵染引起的草莓病害给生产带来了巨大的经济损失，严重制约了草莓产业的健康发展。本文对目前已报道的22种主要草莓病毒进行了分类，详细介绍了草莓斑驳病毒、草莓镶脉病毒、草莓轻型黄边病毒和草莓皱缩病毒等4种在生产上危害最为严重的病毒，并综述了国内外草莓病毒性病害的防治方法，同时对未来草莓病毒性病害的防治工作进行了展望，以期为从事草莓栽培工作的生产技术人员提供参考。
　　关键词    草莓;病毒;病害;防治
　　中图分类号    S436.639        文献标识码    A
　　文章编号   1007-5739（2020）02-0088-04                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（OSID）
　　草莓（Fragaria×ananassa Duch.）又名红莓、地莓、洋莓等，原产于18世纪中叶的欧洲，20世纪初被引进我国，是蔷薇科（Rosaceae）草莓属（Fragaria）多年生草本常绿植物，其果肉酸甜爽口，芳香多汁，具有丰富的营养价值[1-4]。一方面，草莓中的膳食纤维有助于调节血糖水平，减缓消化速度，并通过增加饱腹感控制热量摄入，适合糖尿病人食用[5-6];另一方面，除苹果酸、柠檬酸等有机酸外，草莓还富含维生素、碳水化合物、氨基酸、矿物质以及叶酸等多种营养成分和生物活性物质，其中VC、VE、类胡萝卜素和多酚类化合物等是天然抗氧化剂，能够清除自由基[7-9]。此外，草莓中的原花青素和类黄酮还具有抗炎、抗菌、免疫调节、降血压和降血糖活性，鞣花酸及其衍生物甚至被证明可以降低癌症的患病风险，对人体健康有益[6]。因此，草莓是世界上最受消费者青睐的水果之一，被誉为“水果皇后”[4]。
　　目前，草莓已经在世界上大约80个国家广泛种植，我国是世界草莓生产第一大国，种植面积和总产量均超过了世界总量的1/3，稳居世界第1位[10-12]。2017年我国草莓种植面积为14.13万hm2，总产量为375.30万t，总产值超过600亿元，与2008年相比，10年间我国草莓种植面积增加了69.63%，总产量增长了87.65%[13-15]。然而，随着国内草莓产业的迅速发展，草莓产区的连作地块面积逐年扩大，导致草莓病害愈发严重，其中病毒是引起草莓病害的主要病原体之一，轻则引起草莓减产和品质下降，重则造成草莓绝收，已成为目前制约草莓正常生产的关键问题[2-3]。因此，开展草莓栽培过程中病毒性病害种类的研究，寻求相应的防治技术，对保证栽培草莓的品质和产量，减少草莓病毒性感染造成的经济损失，促进我国草莓产业可持续健康发展具有重要意义。
　　1    草莓病毒性病害種类
　　草莓主要以母株形成的匍匐茎进行无性繁殖，在长期无性分株过程中易感染病毒，且病毒会随无性繁殖材料世代相传并在植株中积累，从而抑制草莓植株的正常生长，最终导致品种退化，果实的产量和品质降低[11，16]。目前，世界上已报道的草莓病毒有30多种，主要包括9种蚜虫传播的病毒、6种线虫传播的病毒、4种蓟马传播的病毒、2种粉虱传播的病毒以及1种真菌传播的病毒，其中蚜虫传播的草莓斑驳病毒（strawberry mottle virus，SMoV）、草莓镶脉病毒（strawberry vein banding virus，SVBV）、草莓轻型黄边病毒（strawberry mi-ld yellow edge virus，SMYEV）和草莓皱缩病毒（strawberry cr-inkle virus，SCV）是全球范围内对草莓危害最严重的4种病毒，在我国分布也极其广泛，且多以复合侵染的方式存在，导致我国草莓主栽区带毒率最高可达99%[2，11，17-20]。此外，近年来，草莓坏死休克病毒（strawberry necrotic shock virus，SN-SV）、黄瓜花叶病毒（cucumber mosaic virus，CMV）和草莓白化病毒（strawberry pallidosis-associated virus，SPaV）也开始在国内被相继发现[21]。具体如表1所示。
　　1.1    草莓斑驳病毒（SMoV）
　　属于伴生豇豆病毒科（Secoviridae）温州蜜柑矮缩病毒属（Sadwavirus），为正义单链RNA病毒，于1937年由Harris在英格兰的凤梨草莓上最先发现，自然状态下由钉蚜（Chaetosiphon spp.）和棉蚜（Aphis gossypii）以半持久性方式传播[18-19]。该病毒分布极广，凡有草莓栽培的区域几乎均有分布，且传播速度快，可以在钉蚜和棉蚜摄食的几分钟内被获取和传播，其单独侵染时症状不明显，但果实品质下降，产量可减少30%，与其他病毒混合侵染时，会产生叶片扭曲、黄化，出现褪绿斑驳、植株发育严重迟缓等症状，最终可致产量损失高达80%[3，18，22]。
　　1.2    草莓镶脉病毒（SVBV） 　　SVBV是花椰菜花叶病毒科（Caulimoviridae）花椰菜病毒属（Caulimovirus）的成员，为环状双链DNA病毒，其自然宿主仅限于草莓属（Fragaria）植物，在澳大利亚、美洲、亚洲、非洲和欧洲均有该病毒的报道[18，23]。SVBV最初在1952年的英国被Frazier发现，主要通过钉蚜（Chaetosiphon spp.）以半持久性方式传播，同时该病毒还可以通过蚜虫的其他属进行传播，但传播效率较低，因而钉蚜（Chaetosiphon spp.）是SVBV田间传播最重要的媒介[18-19]。SVBV侵染草莓后会影响植株的色素代谢、光合作用等多个生理过程，但单独侵染时植株症状不明显，只有与其他病毒复合侵染后才会产生严重症状，如叶片皱缩扭曲、叶脉黄化、匍匐茎数量减少、植株矮小、果实变小、成熟叶片的网脉变黑或坏死，发病后期植株部分或全株枯死[3，24]。
　　1.3    草莓轻型黄边病毒（SMYEV）
　　SMYEV为正义单链RNA病毒，被归至甲型线形病毒科（Alphaflexiviridae）马铃薯X病毒属（Potexvirus），是栽培草莓中最常见的病毒之一，于1922年首次在美国加利福尼亚州被报道，目前主要分布在中国、日本、比利时、保加利亚、捷克共和国、法国、德国、美国和意大利等国家[2，18，25]。钉蚜（Chaetosiphon spp.）是SMYEV的已知唯一介体，以持久性的方式进行传播，但SMYEV为非繁殖性病毒，只在植物细胞中复制，不会在钉蚜体内进行复制[18-19，26]。此外，最近的研究发现，加拿大和阿根廷感染SMYEV的草莓中还存在一种新的黄症病毒（Luteovirus），即草莓马铃薯卷叶病毒1（strawb-erry polerovirus 1，SPV1），其功能是作为辅助病毒介导SMY-EV的传播，这一发现证实了先前关于SMYEV传播方式的假设[20，27-29]。SMYEV单独侵染时通常不表现症状，仅使植株长势变弱，轻微矮化，但与其他病毒复合侵染时会发生协同效应，引起叶脉扭曲、叶缘失绿、叶片黄化、幼叶反卷、成熟叶片产生坏死条斑、老叶枯死、果实缩小等症状出现，导致产量和品质严重下降，减产严重时可高达80%[3，10，28]。
　　1.4    草莓皱缩病毒（SCV）
　　SCV是对草莓危害最大的病毒之一，隶属弹状病毒科（Rhabdoviridae）细胞质弹状病毒属（Cytorhabdovirus），为负义单链RNA病毒[18-19]。SCV于1932年在美国俄勒岡州被首次报道，主要通过草莓钉毛蚜（Chaetosiphon fragaefolii）和花毛管蚜（Chaetosiphon jacobi）以持久性方式进行传播，且SCV是繁殖性病毒，既能在植物细胞中复制，又能在传播介体内复制，2种钉蚜经摄食获取病毒后，病毒会穿过其细胞膜感染细胞，无法通过蜕皮去除，因而钉蚜一旦感染SCV，终生都可以进行传播[18-19，26]。此外，SCV在钉蚜体内还具有潜伏期，当环境条件最佳时，SCV可以在草莓钉毛蚜（Chaetosiphon fragaefolii）中潜伏10～19 d，但环境温度越低，其潜伏期越长，甚至可以延长到50 d，从而导致大多数蚜虫在传播病毒前就已经死亡，这也是世界上气候寒冷的草莓产区难以检测到SCV的可能原因之一[18，30]。受SCV侵染的草莓植株发病症状较明显，表现为叶片变小、畸形，并沿叶脉出现小而不规则的褪绿斑或坏死斑，幼叶生长不对称、扭曲皱缩，小叶黄化，叶柄变短，匍匐茎抽生量减少，植株矮化，果实变小，单独侵染时减产率可达35%～40%，与其他病毒复合侵染时，减产率会更高，甚至绝收[3，18]。
　　2    防治方法
　　2.1    建立高效灵敏的病毒检测技术
　　草莓在长期无性繁殖过程中感染的病毒大多具有潜隐性，单一病毒侵染时一般无明显症状，只有多种病毒复合侵染时植株才表现叶片褪绿、黄化、皱缩、匍匐茎数量减少以及植株矮化等典型症状，给田间诊断确定病原造成了极大的困难[2，10，31]。因此，高效灵敏的检测技术对于草莓病毒病的早期诊断具有重要意义。此外，病毒检测技术还有助于筛选草莓无毒母株，为草莓脱毒苗的选育提供保障[17]。目前，草莓病毒检测的方法主要有指示植物小叶嫁接法、电镜检测法、血清学检测法和分子生物学检测法等，其中血清学和分子生物学检测法由于具有快速高效、灵敏度高、特异性强等优点而在草莓病毒检测中被广泛应用[32-34]。
　　Sharma等[35]通过双抗体夹心酶联免疫吸附法（DAS-ELISA）在印度草莓中首次检测出SMYEV。陈 道等[21]通过常规RT-PCR技术检测出我国福建省分布的草莓病毒种类包括SVBV、SMoV和SMYEV 3种。史芳芳[31]建立了SCV和SV-BV的多重RT—PCR优化检测体系，实现了对草莓田间植株快速稳定的病毒检测。杨 波等[11]则同时采用单一RT-PCR和多重RT-PCR检测体系，成功检测出SVBV、SMoV和SM-YEV这3种病毒是新疆草莓病毒性病害的感染源，且多重RT-PCR检测体系特异性更强、灵敏度更高。王建辉等[36]发现荧光定量PCR的检测灵敏度是普通PCR的100倍以上，适用于草莓引进品种的检疫检测，而多重RT-PCR技术则更适合大规模草莓脱毒苗的检测。陈 柳等[37]优化了反转录等温扩增技术（RT-LAMP）检测体系，该体系能特异性地检测出SMYEV，且灵敏度比RT-PCR技术至少高100倍以上。此外，李伟佳等[38]研究了Illumina测序技术在草莓病毒检测上的可行性，通过对疑似感染病毒的草莓叶片进行转录组高通量测序分析，成功检测出了SMYEV、SNSV、SVBV及SCV 4种病毒。
　　2.2    培育脱毒苗 　　对于草莓病毒，目前还没有特效药剂可以直接进行防治，无法通过田间管理来有效解决其危害[3]。因此，草莓脱毒苗的培育是目前防治草莓病毒病的关键手段。
　　传统草莓脱毒苗的培育方法主要包括直接茎尖培养法、花药培养法、热处理法和热处理结合茎尖培养法等，其中用热处理结合茎尖培养法进行草莓脱毒是目前国内外应用最广泛且效果较好的方法，但该法受剥离茎尖大小的限制，易导致植株存活率下降，且存在技术难度大、操作易污染、培养周期长、脱毒不完全等问题[16，39-40]。聂园军等[16]研究发现，组培苗诱导匍匐茎再生结合茎尖培养法在草莓脱毒的应用上更有效，脱毒率和成活率依旧分别高达96.4%和93.3%。另有研究[41]报道了一种抗病毒药物结合茎尖培养法，该方法能阻止病毒RNA帽子结构的形成，以达到草莓脱毒的目的。Sedlák等[42]通过试验证明了病毒唑能去除染毒草莓中的SMYEV、ToRSV和ArMV，但同時发现病毒唑对草莓植株的生长产生了不利影响，因而该方法在草莓脱毒苗生产上的应用还有待进一步完善。
　　与此同时，近年来快速发展起来的超低温疗法为草莓脱毒苗生产开辟了一条崭新的途径。超低温疗法是将植物茎尖置于液氮中进行保存处理的一项新型高效脱毒技术，与传统脱毒法相比，具有操作难度低、脱毒率高、可同时处理大量材料等显著特点[43-44]。罗 娅等[43]通过建立优化的草莓茎尖超低温疗法脱毒技术体系，使红颜草莓的脱毒率达到了100%。尽管超低温技术优点突出，但经该法处理的草莓茎尖存活率却低于传统脱毒方法，因而需要进一步改进。
　　2.3    控制传播介体
　　草莓病毒主要通过蚜虫、粉虱、蓟马、线虫和真菌这几种介体进行传播，因而控制这些传播介体的种群数量是源头治理草莓病毒性病害的思路体现。目前对蚜虫、粉虱和蓟马的防治依旧以喷施化学药物为主，然而化学药剂的广泛施用不但会对环境造成污染，而且会增加介体昆虫的耐药性，降低杀虫效果，植株上的药物残留还会对草莓的食用安全造成不利影响，因而寻求绿色、安全、环保、可持续性强的生物防治手段是当前的研究热点[45-46]。昆虫病原真菌，如球孢白僵菌（Beauveria bassiana）和棕色绿僵菌（Metarhizium brunn-eum）对各种草莓害虫及其近亲具有致病性，但在害虫数量减少前需要一段感染期，由此Dara等[45]将球孢白僵菌与低比例的啶虫脒结合使用，以增强球孢白僵菌的杀虫效果。还有研究显示，丛枝菌根（AM）真菌对番茄、小麦、玉米、西瓜、甜椒等农作物害虫具有良好的防治效果，但其对草莓病毒传播介体的作用未见报道，可在未来尝试研究[47]。此外，有研究考虑将厌氧土壤消毒法（ASD）应用于线虫和真菌的防治，取得了理想效果，但ASD在实际应用中存在特异性，因而需要进一步研究以确定最佳土壤温度、厌氧条件阈值和碳源，从而针对特定介体进行有效控制[48]。
　　3    展望
　　草莓生产过程中病毒感染率较高，常造成巨大的经济损失。对于草莓病毒病，培育和筛选脱毒苗仍然是目前最有效的防治途径，未来应将脱毒技术与高效灵敏的新型病毒检测技术相结合，以促进草莓脱毒苗的规模化、产业化发展，从而提高草莓产量、改善果实品质。对草莓栽培过程中传播病毒的介体进行防治时要注意化学药物产生的负面作用，同时大力开发生物防治技术，并考虑结合物理、化学和生物等多种防治手段对介体进行综合治理。
　　另外，植物宿主—植物病毒—传播介体之间的互作关系一直是研究人员关注的重点内容，其中对病毒在植物体内的致病机制、植物响应病毒入侵的防御机制等生化过程的研究都已经比较透彻，但有关病毒与传播介体的互作研究则相对较少[49]。因此，针对草莓病毒与传播介体之间的互作关系开展深入研究，能为未来草莓病毒性病害的防治打下坚实的理论基础。同时，随着生物技术的不断发展，植物—病毒互作研究和基因编辑技术结合用于草莓抗病毒品种的选育将是未来前景良好的防治策略。
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