如何防止百合感染病毒?

2013/7/3 8:28:09

张艺萍,屈云慧,熊丽,王祥宁,吴学尉
摘要:百合病毒病是为害百合生产的一类重要病害,防止百合感染病毒病最好的方法是采用脱毒培养技术获得脱毒苗,并跟踪检测,以保证种球的无毒。本文系统论述了百合脱毒技术的研究进展,重点对常用的脱毒技术进行了综述。
关键词:百合;脱毒;研究进展

百合学名Lilium,为百合科百合属多年生球根类草本植物。全世界约有100多种,我国栽培约有60多种川。著名的有兰州百合、卷丹百合、江苏宜兴百合、麝香百合等。百合花大,花姿优美,特别是东方百合(L oriental hybrids)还具有浓郁的芳香,深受人们的喜爱。百合切花是目前世界上发展最快的花卉之一,市场前景广阔。百合以有性方式(种子繁殖)和无性方式进行繁殖,商业上主要以扦插繁殖和分球繁殖等无性繁殖为主。但长期的无性繁殖会使病毒在体内积累,引发病毒病,严重影响果实的产量和品质以及花和叶等的观赏价值。如何减少和消除病毒病,生产优质无毒种苗,是百合种球商品化生产面临的一个重要问题。

本文就百合的病毒病、脱毒方法和检测技术做一系统的综述。

1 百合的病毒病
植物病毒主要是通过植物营养体无性繁殖传播的。无性繁殖方式的优点在于能保持其后代遗传基础的一致,较少发生变异。然而长期的无性繁殖将会使体内逐渐积累大量病毒致使植物发生病毒病,并导致种性退化。百合也不例外,病毒病经常对百合生产造成严重危害。自Stewart (1896)描述百合的坏死条纹以来,相继报道了百合的病毒病原14种。其中发生普遍、危害严重的病毒有5种,即百合潜隐病毒(Lily symptomless vims,LSV);黄瓜花叶病毒(Cucumber mosaic virus,CMV);郁金香碎锦病毒(Tulip breaking virus,TBV);异名百合斑驳病毒(Lilymottle virus,LMoV)和百合丛簇病毒(Lily rosette virus,LRV)。其余9种病毒在栽培地区少量发生,对百合构不成普遍危害,如百合X病毒(Lily virus X,LVX);百合环斑病毒(Lily ring spot virus,LRSV);水仙花病毒(Narcissus virus,NMV)和烟草环斑病毒(Tobacco ringspot virus,TRSV)等。

2百合的脱毒技术
对百合脱毒研究最早的是Phillips(1962年),他利用百合茎尖培养脱毒成功以后,又有许多外国学者利用茎尖脱毒成功,1966年Mori和Hamaya通过茎尖培养获得了百合无病毒植株。目前国际上有几个国家利用这种方法获得百合无病毒苗,并在生产上大规模应用。除
此之外还有一些新的途径,据浅野等人(1978年)利用麝香百合的花丝进行组培,也得到了无病毒的小鳞茎。通过离体培养技术,以色列也成功建立了百合的脱毒程序。

阻断病毒传播获得脱毒苗的基本方法有:茎尖培养、珠芽培养、化学处理、热处理。

2.1茎尖培养
茎尖培养脱毒的依据是:病毒在患病的植株上分布不均匀,在较老的器官和组织内病毒含量较高,在幼嫩的或未成熟的组织和器官中病毒含量较低,而茎尖是植株中最年轻,细胞分裂最活跃的部位;病毒一般通过维管束转移,茎尖分生组织没有维管束,病毒只能通过胞间连丝传递,赶不卜细胞分裂和生长的速度,所以它几乎不含或很少含病毒。植物茎尖中无毒生长点培养,成了去除植物中病毒使植物复壮的重要方法。

茎尖脱毒培养的2个关键技术环节足茎尖的成活率和脱毒率。茎尖培养成活率低,褐化足降低茎尖培养成活率的首要因素。褐化的发生与许多因素有关,茎尖大小、取材季节、培养方式、激素浓度、基本培养基、培养基添加物都对茎尖褐化有影响,例如茎尖越小,褐化越严重、成活率越低。在茎尖培养时为抑制褐化的发生,需要优化上述各因了。应用抗氧化剂AC和VC也可有效抑制茎尖培养的褐化现象。

百合通过茎尖培养,TBV、CMV、LSV等病毒的检出率可降至7%以下,可有效地脱除病毒。云南省农科院花卉所的研究表明,剥取0.2 - 0.3 mm的茎尖成苗率可达到78%,但脱毒率仅为43%。

2.2珠芽培养
珠芽培养时先剥掉外部鳞片,把带有叶原基的珠芽生长点经消毒,无菌水冲洗数次后,剥掉部分叶原基,最后将带有1-2个叶原基的生长点在解剖镜下切成0.3 - 1.2 mm不同长庋小段进行培养。赵样云等实验表明,利用0.3 - 0.8 mm珠芽生长点对淡黄花百合进行离体培养,通过脱分化产生愈伤组织,然后将愈伤组织冉分化成芽,最后培育出的幼苗可成功地脱去烟草环斑病毒。

2.3化学处理
抑制植物病毒的活性化学物质包括代谢拮抗物质、植物生长调节物质等,其中·些巳用于植物脱毒研究。病毒唑是广谱性抗病毒药物,国外在20世纪70年代末和80年代初,一些科学家将这种抗动物病毒的药物应用于植物,成功地脱去了马铃薯X病毒、黄瓜花叶病毒和苜蓿花叶病毒等。Xu等将感染r CMV、LSV、TBV的百合鳞片接种于含病毒唑或二硫脲嘧啶的培养基上,随培养时间的延长,病毒浓度降低,约400/"再生的小鳞茎可脱除病毒。百合离体培养过程中加入抗病毒抑制剂DHT,可有效地去除CMV和LSV,并且对芽的分化影响很小。在百合生产上,采用矿物油、植物油、杀虫剂和外激素喷洒,可控制百合病毒病蔓延。也可采用矿物油和拟除虫菊酯杀虫剂混合物进行喷洒,控制百合蚜虫传播的百合潜隐病毒和百合斑驳病毒。

2.4热处理
热处理依据是在高温下病毒出现钝化,其复制明显减弱或不再繁殖。将植物在高温下培养数周至数月,这个期间生长的嫩梢不带病毒。植株的存活率和脱毒率受温度的高低和持续时间长短的影响。大部分百合病毒在50-65℃活性稳定,所以处理温度在65 -75℃,才能钝化病毒。但温度过高,会降低植株的成活率。在实践中,利用较高温度处理时,缩短处理时间,温度较低时适当延长处理时问。

上述4种方法是脱毒常用的方法,也有将2个方法结合起来做的,比如茎尖培养和热处理相结合来做,珠芽培养和热处理结合来做,Xu等就比较了化学疗法和热处理配合脱除病毒的效果。将鳞片培养在含病毒唑的培养基上,保持35℃高温4周,脱毒效果比单独使用化学疗法或热处理的效果好[7]。云南省农科院花卉所的研究表明,脱毒率最好的为热处理与茎尖培养相结合方法,大小为0.2 - 0.3 mm的茎尖脱毒率为67%,大小为1mm的茎尖脱毒率可达21%。

3 百合的病毒检测
脱毒之后的组培材料需进行病毒检测,方能确定脱毒率及所用脱毒方法的可行性。目前,主要的检测方法有:酶联免疫吸附测定法、点免疫结合实验、分子生物学技术检测。

3.1酶联免疫吸附测定法
现在应用最广泛的植物病毒检测方法就是酶联免疫吸附法(ELISA)。植物病毒是由蛋白质和核酸组成的核蛋白,是一种很好的抗原,注射到动物后会产生抗体。由于不同病毒产生的抗血清具有特异的识别特性,因此可以用已知病毒的抗血清鉴定病毒种类。ELISA的灵敏度较高,可检测到纳克(ng,10g)水平的病毒。然而,ELISA难于检测更低浓度的病毒。

32点免疫结合实验
点免疫结合实验(DIBA)是检测百合上病毒CMV、LSV和LMoV的常规方法。JKim等通过病毒侵染后产生的症状,采用组织印迹和DIBA方法对百合栽培品种乔治、凝星等进行检测,结果表明,上述百合品种主要感染的病毒有百合潜隐病毒、黄瓜花叶病毒和郁金香碎锦病毒。
3.3分子生物学检测
分子生物学技术通过检测病毒核酸来证实病毒的存在,其特点是灵敏度比ELISA还高,特异性强、检测快速,可用于大量样品的检测,并且适应范围广,应用对象可以是RNA病毒、DNA病毒和类病毒。目前常用的分子生物学技术包括核酸分子杂交技术、双链RNA电泳技术、反转录PCR (RT-PCR)技术。
RT-PCR技术已用于检测许多植物病毒,在百合上RT-PCR用于克隆CMV、LSV和LMoV外壳蛋白基因,但用于检测百合病毒的报道很少。Kim等采用一步RT-PCR的方法可快速准确地检测出百合无症病毒、黄瓜花叶病毒,百合斑驳病毒等。YoshijiNiimi等(2003)设计简并引物,采用RT- PCR方法成功地检测了百合品种Casa Blanca、Avignon和White Aga的病毒CMV、LSV和LMoV。洪健等采用双链RNA电泳技术、核酸分子杂交技术和RT-PCR等方法鉴定和检测东方百合上的病毒。用RT-PCR技术检测百合病毒无放射性危险,可以检测到飞克
(fg,l0-15 9)数量级的植物病毒及大规模的样品。

通过脱毒培养获得的组培苗,经病毒检测证实健康优质,即可进行增殖培养,从而获得大量优质种苗。而无毒系的保持,就需要在每个生产阶段跟踪检测,以避免再次感染病毒。云南省农科院花卉所已建立了一套完整的生产技术规程。