甘肅省馬鈴薯主要病毒病發生情況調查

齊恩芳, 劉 石, 賈小霞, 文國宏,呂和平, 黃 偉, 高彥萍

(1.甘肅省農業科學院馬鈴薯研究所, 蘭州 730070; 2. 甘肅省馬鈴薯種質資源創新工程實驗室, 蘭州 730070;3. 農業部西北旱作馬鈴薯科學觀測實驗站, 甘肅 748201)

馬鈴薯是甘肅省第三大糧食作物,栽培歷史悠久,在保障全省糧食供給和促進農業農村經濟發展中占有重要地位。馬鈴薯營養豐富、全面,可作為糧、菜、飼兼用和工業加工原料,經濟效益好。馬鈴薯在甘肅省大部分縣區都有種植,因其適應性強,耐瘠薄,易于種植,特別是營養豐富、全面,被譽為“救命蛋”、“致富蛋”、“營養蛋”[1],被作為解決農民溫飽和脫貧致富奔小康的一條主要途徑。近年來甘肅省馬鈴薯種植區域和規模不斷擴大,年播種面積穩定在66.67萬hm2左右,占全省三大糧食作物總播種面積的36%。然而,甘肅省馬鈴薯產量水平還很低,而馬鈴薯病毒是引起數量損失(減產)最為重要的原因[2-5]。

病毒病可引起馬鈴薯品質下降,產量逐年降低,甚至絕產。已報道的在田間條件下能侵染馬鈴薯的病毒多達30種以上[6-7]。在中國對馬鈴薯危害比較嚴重的主要有馬鈴薯X病毒(PVX)、馬鈴薯Y病毒(PVY)、馬鈴薯S病毒(PVS)、馬鈴薯A病毒(PVA)、馬鈴薯M病毒(PVM)以及馬鈴薯卷葉病毒(PLRV)[8-9]。由于馬鈴薯為無性繁殖作物,病毒除直接侵染馬鈴薯使之感病外,更重要的是病毒在馬鈴薯塊莖內積累導致種性退化,產量逐年降低。研究證明馬鈴薯病毒病可引起馬鈴薯減產30%～50%[10]。此外,馬鈴薯病毒經常混合侵染,混合侵染可造成80%以上的產量損失,有些還會嚴重影響塊莖品質和商品性[11-12]。

了解馬鈴薯病毒病的危害情況及病原種類,是開展馬鈴薯研究、抗病育種、品種布局以及保證脫毒種薯質量的必要前提。因此,對甘肅省馬鈴薯病毒進行普查具有十分重要的現實意義。目前,關于甘肅地區馬鈴薯病毒病的報道還不多,有關馬鈴薯病毒的種類、分布及危害情況還缺乏系統深入的調查和研究。為了解馬鈴薯病毒病在甘肅的發生和分布,明確引起馬鈴薯病毒病的病毒種類,2015年-2016年對甘肅省馬鈴薯主要產區病毒病的發生情況進行了全面的調查和系統的鑒定,在兩年的時間里共采集具典型癥狀的樣品757份,并進行了病毒檢測。旨在為健全脫毒種薯的質量控制體系,控制馬鈴薯種薯的退化,提高馬鈴薯產量,有針對性地制定病毒病綜合防控策略提供依據。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

樣品采自甘肅省24個縣(區)的馬鈴薯主產區,包括定西市的安定區、通渭縣、渭源縣、臨洮縣、岷縣;臨夏州的東鄉縣、積石山縣;慶陽市的華池縣、環縣;隴南市的武都區、西和縣、禮縣;白銀市的靖遠縣、會寧縣;天水市的武山縣、秦安縣;武威市的古浪縣、涼州區;張掖市的民樂縣、山丹縣;平涼市的靜寧縣、莊浪縣; 蘭州市的榆中縣、永登縣。共采集樣品757份,涉及‘隴薯3號’、‘莊薯3號’、‘青薯9號’、‘克新1號’、‘大西洋’、‘新大坪’、‘隴薯7號’等種植面積較大的主栽品種。

于2015年和2016年的7月-8月(盛花期)和10月-11月(收獲期)進行采集。盛花期選擇該區域內連片面積在0.667 hm2以上的地塊作為代表性生產田,每塊田隨機取樣,隨機采集有花葉、皺縮、矮化等典型癥狀的馬鈴薯植株,每個單株上從頂部采集新葉3～4片作為一個樣本,各樣本均密封于樣品袋中,于4℃的冰箱中保存1～2 d后做病毒檢測。收獲期在受調查縣(區)選擇種植面積1 333.33 hm2以上的品種,每個品種至少取3個不同生態區域(鄉鎮)的商品薯,每個生態區域取一份樣品,每份樣品取2～3個薯塊進行病毒檢測。

1.2 檢測

PVX、PVY、PVS、PLRV、PVA和PVM的檢測試劑盒購自美國Agdia公司,其他化學試劑為分析純。檢測方法參照Salazar[2]的雙抗體夾心酶聯檢測法(DAS-ELISA)。

2 結果與分析

2.1 甘肅省馬鈴薯主產區病毒病發生情況

對甘肅省馬鈴薯主產區馬鈴薯樣品進行病毒檢測,檢測結果顯示,馬鈴薯病毒病在甘肅省發生較為普遍,24個縣(區)采集的757份馬鈴薯葉片及薯塊中,126份為無病毒樣品,631份樣品檢測出了PVX、PVY、PVS、PVA、PVM、PLRV,其中以PVS的檢出率最高,達到了47.03%;PVY的檢出率次之,達33.82%;PLRV和PVM的檢出率相對較高,達到13.47%和15.19%;而PVX的檢出率相對較低,只有3.8%;PVA在甘肅很少發生,僅檢測出5例,占0.63%。全省馬鈴薯病毒檢測結果和各地區馬鈴薯病毒檢測結果見表1～表3。

表1757份馬鈴薯樣品檢測結果

Table1ResultsofpotatovirusesdetectioninGansuProvince

病毒種類Virus type陽性樣品數/份Number of positive sample陽性率/%Positive ratePVX293.80PVY25633.82PLRV10213.47PVS35647.03PVM11515.19PVA50.63

2.2 甘肅省主產區馬鈴薯病毒單獨侵染和復合侵染情況分析

由表4可知,馬鈴薯病毒單獨侵染和復合侵染現象普遍存在,綜合看來,單獨侵染比復合侵染普遍。PVS單獨侵染率最高,達20.89%,其次為PVY,侵染率為14.56%;PLRV和PVM單獨侵染的比率不高,僅有個別樣品被這兩種病毒單獨侵染;在這次調查中,未發現PVX和PVA單獨侵染的馬鈴薯。復合侵染主要有兩種病毒復合侵染和三種病毒復合侵染,且兩種病毒復合侵染比三種病毒復合侵染的現象普遍。普遍發生的是PVY+PVS,侵染率達到10.13%,其次是PVS+PVM和PVX+PLRV,侵染率分別為5.7%和3.2%,三種病毒復合侵染主要是PVY+PVS+PVM,侵染率為2.85%。較少有四種病毒復合侵染,發現的有PVX+PVY+PLRV+PVS和PVY+PLRV+PVS+PVM,但侵染率都很低,均為0.32%。

表2甘肅省馬鈴薯主栽區病毒病檢測結果

Table2PotatovirusesdetectioninvariousareasinGansu

采樣地點Sampling spot檢測樣品總數/份Total samplenumber檢出病毒樣品數/份 Detected numberPVXPVYPLRVPVSPVMPVA慶陽 Qingyang環縣(小南溝、蘆家灣、毛井、南湫、甜水、羅山、洪德、四合源、山成、耿灣、秦團、虎洞)5461592703華池(柔遠、山莊、喬川、城壕、淮安、上里塬、悅樂、五蛟、紫坊、元城、白馬)360931500平涼 Pingliang靜寧(古城、三合、四河、雷大、界石鋪、曹務、司橋、靈芝、高界井溝村、東灣)930151032170莊浪(莊浪縣、通化鄉韓灣村)61071729280張掖 Zhangye山丹(陳戶、霍城、清泉、大馬營、位奇)180150300臨夏 Linxia積石山(安集紅坪、居集甘藏、胡林家大莊、郭干大楊家)12060630隴南 Longnan武都(魚龍、安化、龍鳳)9050600禮縣(石橋谷嶺、雷王陽坡、北關茍山、寬川雙崖、洮坪下坪、湫山上坪、寬川鎮、馮莊村、石橋鎮、漢陽村)2711631160西和(姜席五集、河壩安谷、何壩鐵古、河壩馬塞、蘇合、牟山)77431555312武威 Wuwei古浪(黃羊川、橫梁、海子灘、永豐灘、泗水、黃花、軍鄉)270249900蘭州 Lanzhou永登(平城、民樂、武勝驛、樹屏、龍泉寺、大同)270631800榆中(中連川、甘草店、清水驛)335491610白銀 Baiyin會寧(丁溝南門、新添沙灣、老君柳岔、劉寨陳莊、會師西巖、會師南十、會師捎岔、白源九百戶、河畔宋坪、會師郭城)48024181530靖遠(若蒞曹峴、北灘中灘)6063300定西 Dingxi通渭(北城、馬營、華嶺)27366960安定(團結、內官、石泉、高峰、香泉、西鞏驛、鳳翔鎮、巉口、寧遠、杏園、魯家溝、李家堡、寧原鎮斜川村、西川鎮)104350852140渭源(會川、北塞、五竹)240150300岷縣(榆川、西江、十里鎮、岷陽、四溝鄉、麻子川、秦許)277701530臨洮(站灘、苗背)12012330天水 Tianshui秦安(王甫郭加魏店、王甫云山興豐、中山永坪王營、中山鄉劉箕村、下陳村、興豐鎮興豐村、中山鎮胡崖村、王尹鎮付山村)220322300武山(龍臺青山、馬力付門、榆盤梁溝、馬力高山、灘哥柒莊)15050600

表3甘肅省各地區不同馬鈴薯病毒所占比例

Table3PercentagesofdifferentvirusinGansumainpotatoproductionareas

采樣地點Sampling spot檢測樣品數/份Detected sample number所占百分率/% PercentagePVXPVYPLRVPVSPVMPVA慶陽 Qingyang906.6726.6710.0046.670.003.33平涼 Pingliang1540.0014.8116.6740.7427.780.00張掖 Zhangye180.0083.330.0016.670.000.00臨夏 Linxia120.0050.000.0050.0025.000.00隴南 Longnan1134.2346.487.0463.3832.391.41武威 Wuwei270.0088.8933.3333.330.000.00蘭州 Lanzhou608.3316.6720.8358.334.170.00白銀 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馬鈴薯病毒單獨和復合侵染率

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 甘肅省不同地區馬鈴薯病毒病發生情況分析

對不同地區馬鈴薯生產田病毒的檢測結果(圖1)表明,不同地區的病毒種類和馬鈴薯感染程度都不同。隴南地區發生6種病毒,蘭州和定西地區發生5種病毒,慶陽、平涼和白銀發生4種病毒,天水、臨夏、武威發生3種病毒,而張掖地區只有2種病毒發生。分析各病毒的發生程度,發現PVY在甘肅河西地區(張掖、武威)發病最為嚴重,檢出率達到80%以上;在臨夏、隴南、白銀發病也較嚴重,檢出率在50%左右,在定西檢出率為33%,其他地區PVY檢出率都低于30%;PVS在張掖地區發病較輕,檢出率僅為16.67%,其他地區都普遍發生,隴南、天水發病較嚴重,檢出率達到60%以上;PVM在平涼、隴南、臨夏發病較嚴重,檢出率達到30%左右,在蘭州、白銀、定西發生較輕;PLRV在白銀發病最嚴重,檢出率達到38%,其次是武威,達到33%;PVX發病較輕,在蘭州、定西、慶陽、隴南有少量發生,檢出率都在10%以下;PVA個別發生,在這次調查的10個生態區,僅在慶陽和隴南發現5例。

2.4 甘肅主栽品種對馬鈴薯病毒病抗性分析

甘肅省種植面積較大的品種主要有‘隴薯3號’、‘莊薯3號’、‘青薯9號’、‘克新1號’、‘大西洋’、‘新大坪’、‘隴薯7號’、‘隴薯10號’、‘隴薯6號’等,栽培面積都在1 333.33 hm2以上。馬鈴薯不同品種間對馬鈴薯病毒病的抗性差異較大(表5),‘大西洋’和‘隴薯3號’對PVY表現高度感病,‘莊薯3號’對PVM表現高度感病;‘大西洋’僅對PVY和PLRV表現感病,‘新大坪’對PVX、PVY、PVS表現感病,而其他品種會感染4～5種以上病毒,‘隴薯10號’對6種病毒都表現感病;其中‘青薯9號’抗病毒能力較強,雖然檢測到5種病毒,但侵染率都較低。

圖1 甘肅省不同地區馬鈴薯生產田病毒發生比較Fig.1 Virus disease incidence in different potato fields in Gansu

品種Variety侵染率/% Infection ratePVXPVYPLRVPVSPVMPVA隴薯3號2.4487.8012.2051.2214.630隴薯6號055.5622.2266.6727.780隴薯7號2.449.769.7648.7812.200青薯9號2.272.2720.4525.009.090大西洋0100.0020.00000克新1號056.2537.5031.2506.25新大坪15.3861.54076.9200隴薯10號11.5434.6211.5446.153.853.85莊薯3號9.096.069.0931.0093.940

3 討論

近年來,甘肅省馬鈴薯產業發展迅速,然而在當前的馬鈴薯生產中,病毒病發生普遍而嚴重,成為制約馬鈴薯產業持續、健康、高效發展的主要障礙。目前對我國馬鈴薯生產危害較大的6種病毒,在甘肅的馬鈴薯生產中均有不同程度發生。本次調查涉及甘肅省10個地市24個馬鈴薯主栽縣區146個不同生態區域(鄉鎮),共采集到757個馬鈴薯樣品。通過田間調查,發現馬鈴薯病毒病的主要癥狀是花葉、畸形、黃化、卷葉和壞死。經病毒鑒定,PVA發生較少,其他5種病毒在甘肅馬鈴薯上均有分布,其中PVY和PVS分布最廣,危害最重。

地理環境、氣候條件不同,會導致病毒種類和馬鈴薯感病程度發生很大的差異,而品種抗病毒能力與馬鈴薯退化相關,抗病力強的品種,發病較輕,退化不嚴重,抗病力弱的品種發病重,退化比較嚴重。劉波微等[13]對‘大西洋’等7個品種進行田間病毒病抗性鑒定,認為馬鈴薯不同品種對病毒病的抗性差異較大。本研究通過調查甘肅省種植面積在1 333.33 hm2以上的馬鈴薯品種,發現不同品種對馬鈴薯病毒病的抗性差異較大,‘大西洋’對PVX、PVM、PVS、PVA具有田間抗性,對PLRV表現中抗,但對PVY沒有抗性;除了‘大西洋’,其他品種對PVS都表現中高度感病,特別是‘新大坪’,PVS檢出率達到76.92%;在甘肅發現的5例PVA,被侵染的品種是‘克新1號’和‘隴薯10號’。以上結果說明不同品種感染病毒種類和感染程度有一定差異,這種差異可能與品種抗病毒能力相關,也可能是種苗不干凈造成的某個病毒較高,要準確評價品種間抗性差別,還需進一步開展品種抗性鑒定試驗。總之,脫毒技術可以生產無病毒或低病毒的種薯,保證品種的產量和品質不受影響,但是脫毒技術本身存在著成本高、難度大、脫毒后易重新感染病毒等問題,尤其是抗病毒能力差的品種脫毒后重新感病是嚴重困擾生產的重要原因之一,因此在選擇用于脫毒的種薯薯源時,不但要注重其產量和質量,也應將品種抗病毒病的能力列為重要的選擇指標。

種薯質量控制也是降低病毒感染率的有效措施。高艷玲等[14]對我國馬鈴薯主產區病毒病調查結果表明,馬鈴薯試管苗PVS病毒發生較多,而且原原種和大田種薯PVY病毒發生比例也較高。也有學者研究發現我國馬鈴薯主產區生產的各級脫毒種薯的部分樣品中仍然能檢測出馬鈴薯病毒[15-17]。可見,種薯質量仍然是馬鈴薯生產中一個不可回避的問題。因此,應進一步嚴把種薯質量關。應針對甘肅省種薯繁育單位重組培快繁、輕病毒檢測的現狀,強調脫毒種薯繁育過程中的病毒檢測,及時剔除帶毒試管苗和帶毒種薯,從而有效地控制種薯質量。

本次病毒病調查發現,部分在田間表現植株矮化、葉片皺縮或黃化等類似病毒病癥狀的植株,經過病毒檢測,并不含PVX、PVM、PVS、PVY、PLRV、PVA這6種主要病毒。由此可見,在甘肅發生的病毒病已不僅僅是這6種病毒,可能還有其他病毒的存在,同時我們在調查中也發現了一種廣泛存在的癥狀:馬鈴薯植株徒長,頂部葉片紫色并卷曲,露出土表的馬鈴薯部分長出很多枝芽并長出許多匍匐枝,土表下的馬鈴薯塊莖發芽并生出氣生薯。經云南省農業科學院專家鑒定并查閱相關文獻,類似于植原體引起的馬鈴薯病害,具體檢測結果還有待分子生物學等其他病毒檢測方法的驗證。RT-PCR、熒光定量PCR等分子生物學檢測方法是近年發展起來的檢測馬鈴薯病毒的更加準確的方法,而在甘肅卻沒有建立相應的檢測體系。因此,應盡快在甘肅建立分子生物學檢測馬鈴薯病毒病的體系,對甘肅省馬鈴薯其他病毒病開展全面調查和系統鑒定,以便更全面地了解甘肅省馬鈴薯病毒病的種類及發展趨勢。