马铃薯品种及资源对马铃薯X病毒抗性及抗病机制分析

【作者】 刘佳慧； 于楷鑫； 刘野； 刘金秋； 许志杨； 白艳菊； 张莉莉； 武小霞； 程晓非；

【机构】 东北农业大学农学院； 黑龙江省农业科学省农科院脱毒苗木马铃薯研究所；

【摘要】 马铃薯是全球第四大作物,也是中国大力推广的新型主粮,在国民经济中具有重要的地位。中国马铃薯总产量连续多年位居世界第一,但是马铃薯平均产量较低,部分原因是病毒病害发生较为频繁。其中,马铃薯X病毒(Potato virus X,PVX)是一种严重影响中国马铃薯产业的病毒。虽然PVX单独侵染许多马铃薯品种不表现明显症状,但是它与其他病毒复合侵染时可对马铃薯产量和品质造成严重影响。黑龙江省是中国马铃薯的主产区之一,马铃薯品种及资源进行抗病性分析可为规划品种格局提高产量奠定基础,可为马铃薯抗病育种奠定基础。研究对马铃薯品种及资源:"陇薯3号""克新1号""兴佳2号""早大白""中薯2号""克新4号""尤金""大西洋""外引3号""中薯3号""荷兰15号""外引1号""克新13号""外引2号""高原7号""紫薯""克新2号""春薯5号""克新18号""高原5号""青薯4号""夏坡蒂""红玫瑰"对PVX的抗性进行了分析。将带有黄色荧光蛋白(YFP)标签的PVX侵染性克隆(pGR107-YFP)采用农杆菌接种法接种组培脱毒苗,接种12和15 d后分别用DAS-ELISA和RT-PCR对系统叶进行检测,同时通过观察荧光蛋白表达确定PVX侵染情况。结果显示18种马铃薯品种对PVX易感,"陇薯3号""尤金""外引2号""大西洋" 4个品种对PVX免疫,"外引1号"对PVX具有部分抗性。综上所述,马铃薯品种及资源对PVX不具有抗病能力,容易受到PVX的侵染。根据PVX抗病基因Rx设计引物,对"陇薯3号""尤金""大西洋""外引1号""外引2号"5个品种进行了RT-PCR鉴定。电泳检测发现可以从"陇薯3号""尤金""大西洋""外引2号"中扩增到预期大小条带,而"外引1号"中不能扩增得到预期条带。克隆和测序显示,"陇薯3号""尤金""大西洋""外引2号"4个品种中扩增的条带均为Rx1基因,说明它们的抗病性是由于Rx1基因,而"外引1号"抗性与Rx基因无关。采用摩擦接种法,将pGR107-YFP接种"外引1号"和感病品种"克新1号",接种24,48,72和96 h取接种叶样品,通过定量RT-PCR (qRT-PCR)检测PVX基因组积累量。结果发现,在"克新1号"中,病毒基因组积累量在接种后48 h开始增长,随时间推移快速增加,而"外引1号"接种72 h后才能检测到病毒,并且同一时间的病毒积累量远低于"克新1号",表明"外引1号"可能抑制了PVX的复制或细胞间运动。采用低浓度农杆菌(OD值0.000 5)将接种pGR107-YFP接种"外引1号"和"克新1号",再用荧光共聚焦显微镜分析病毒荧光信号。结果显示,"克新1号"接种48 h后即可在单细胞中观察到荧光信号,60 h时出现3～5个带有荧光信号的细胞簇,72 h可观察到几十个带有荧光的细胞簇;而"外引1号"接种48和60 h时基本观察不到荧光信号,接种72 h后才出现单细胞的荧光信号,并且荧光信号强度明显低于"克新1号",说明PVX侵染"外引1号"时复制受到了抑制。进一步,将运动缺陷型的PVX的侵染性克隆pGR107-TGBp2Δ52-60-YFP摩擦接种"外引1号"和"克新1号",60 h后用qRT-PCR检测病毒基因组的积累量,结果发现"外引1号"中病毒基因组积累量明显低于"克新1号",说明"外引1号"中存在一个或几个对PVX复制具有抑制作用的基因。研究明确马铃薯品种及资源对PVX抗性反应,筛选出4个对PVX免疫的品种,和1个对PVX复制有抑制作用的品种,为通过优化品种搭配、培育抗PVX品种奠定了基础。更多还原