前沿 | 植保院陶小荣团队联合多家单位揭示大豆症青病毒的昆虫传播媒介和流行病学特征

2023-06-01 来源:植物保护学院 作者:植物保护学院 图片:

大豆(Glycine max(L.) Merr.)起源于中国,已有五千年栽培历史,是我国最重要的粮油兼饲用作物。由于国内对于大豆的需求与日俱增,中国大豆的产量难以满足日益增长的消费需求,每年超过80%的大豆依赖进口。雪上加霜的是,近年来,一种名为大豆“症青”病害在黄淮海大豆主产区大面积广泛爆发流行,导致大豆严重减产,重发区甚至出现绝收,对大豆产业造成了极大的危害。大豆“症青”是由于籽粒发育停滞导致植株“库源“严重失调而产生的症状。感病大豆在正常成熟时植株仍然持青不能收获,并且豆荚空瘪或者籽粒瘪,给农民带来了严重的经济损失。2022年3月,南京农业大学农业农村部大豆病虫害防控重点实验室/植物保护学院植物病毒学团队首次破解了大豆“症青”的重要致病病因,通过科赫式法则,该团队首次解析了大豆“症青”病害的重要致病病因,发现其为一种新型重组双生病毒,命名为大豆症青病毒(Cheng et al., Molecular Plant,2022)。然而,该病毒的传播媒介及引起大豆症青的流行病学特征仍然未知。

2023年5月30日,该团队联合国家大豆产业技术体系、中国农科院植物保护研究所的多位专家,在植物病理学领域国际专业期刊Phytopathology Research在线发表了题为“Epidemiological evaluation and identification of the insect vector of soybean stay-green associated virus”的研究论文。团队在破解大豆“症青”重要致病病原的基础上,进一步探明了该病毒的昆虫传播媒介、病毒发生分布和流行病学特征,研究明确了当前我国黄淮海产区大豆 “症青”病害主要由大豆症青病毒引起。

在国家大豆产业体系专家的全力支持下,研究人员于2022年共收集了368份大豆“症青”样品,来源包括黄淮海地区在内的8个省17个地区。田间样品均由大豆产业体系各个试验站专家采集,以无差别、无偏好性反映田间真实的大豆“症青”病害。对所有的样品进行症青病毒检测后发现,61.96%的样品中含有大豆症青病毒,并且在8省17地的样品中均检测到了症青病毒。进一步对收集的大豆“症青”样品表型进行分类后发现,瘪荚和瘪粒类型的大豆“症青”样品中症青病毒带毒率高达97.36%。值得一提的是,部分大豆品种感染症青病毒后期并没有出现明显的植物病毒侵染常见的症状,比如皱叶、矮缩等,但是茎叶持绿、瘪荚等“症青”症状显著。通过大范围田间调查,本研究明确了当前我国大豆 “症青”病害主要由大豆症青病毒引起,有一定比例的大豆“症青”可能是由其他因素引起,如点蜂缘蝽等。此外,研究发现症青病毒的分布范围主要为黄淮海地区,但该病害正向其他大豆产区扩散,包括山西,陕西以及四川等地;此外,研究人员还对其中的44份样品进行了全基因组进化变异分析,发现其中两个地区的症青病毒全基因组发生了明显的分化。总体来看,2022年大豆症青呈现“点”式发生特点,大规模爆发地区较少,但其发生地区依然十分广泛,该病害依然具有大规模爆发的重大风险,因此,进一步监测该病毒的演变及揭示其流行暴发规律依然十分紧迫。

图1大豆症青病毒发生分布、流行特征及田间症状(左图橙色代表已报道病毒发生区域,紫色为新发区域)

病毒传播媒介的鉴定对于解析病害的流行病学、侵染循环过程及防控具有重大意义。研究人员采用收集大豆症青田间的刺吸式昆虫的方法,并通过实验室传毒试验分别验证其传播大豆症青病毒的能力。最终通过形态学结合分子生物学鉴定手段,明确了大豆症青病毒的传播介体为一类非中国本地的叶蝉(Orosius orientalis),该叶蝉能够传播症青病毒并造成大豆 “症青”。研究发现Orosius orientalis在黄淮海部分大豆产区虫量仅次于烟粉虱,虫群密度较大;据报道,O. orientalis主要起源和分布在澳大利亚、中太平洋岛屿、日本、韩国、马来西亚和菲律宾等地。这一研究首次揭示了大豆症青病毒是一种潜在的外来入侵病害,推测大豆症青病毒可能由叶蝉传播进入我国。

图2叶蝉是大豆症青病毒的关键传播介体

南京农业大学植保学院在读研究生程锐祥和颜蓉为该论文的共同第一作者,南京农业大学农业农村部大豆病虫害防控重点实验室徐毅教授、陶小荣教授、中国农科院植物保护研究所周雪平教授及农业农村部大豆病虫害防控重点实验室/国家大豆产业技术体系病虫害研究室主任王源超教授为该论文的共同通讯作者。此外,多家研究机构,包括国家大豆产业体系徐州、郑州、商丘、阜阳、宿州、济宁、济南、汾阳、延安,沧州,南充试验站、安徽农科院及河北农科院等,为该研究提供了大力支持和帮助。该研究得到了国家重点研发计划、农业农村部和江苏省自主创新等项目的资助。

原文链接:

https://phytopatholres.biomedcentral.com/articles/10.1186/s42483-023-00177-x

审核:屈勇、赵烨烨

校对:权灵通

编辑:郭嘉宁

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