葡萄卷叶病毒-3检测分析及感病毒植株耐盐性研究

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Johnnywang03
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葡萄(Vitis)是经济价值最高的果树之一。葡萄病毒病是制约葡萄产业健康发展的主要因素,葡萄卷叶病(Grapevine leafroll disease,GLD)是危害最严重的病毒病害之一,在全球及我国葡萄产区普遍发生,葡萄卷叶病毒-3(Grapevine leafroll-associated virus 3,GLRa V-3)是引起葡萄卷叶病的主要病毒之一。陕西是我国葡萄的重要产区,葡萄卷叶病毒在该区广泛发生。盐碱害是危害葡萄产业的主要非生物胁迫。病毒病害和盐碱害葡萄产区常伴发生,给葡萄业带来更为严重的危害。本研究调查了陕西葡萄主栽区葡萄卷叶病毒-3的感染情况,并进行了测序及变异分析;利用微型嫁接指示植物法检测葡萄卷叶病毒-3;研究了葡萄感染卷叶病毒-3对盐胁迫的响应。获得的主要结果如下:(1)调查了陕西葡萄主栽区3个酿酒葡萄品种和4个鲜食葡萄品种感染葡萄卷叶病毒-3的情况。调查发现,酿酒葡萄‘Cabernet Sauvignon’、‘Chardonnay’和‘Riesling’葡萄卷叶病毒-3的感染率分别为92%,88%和70%;鲜食葡萄‘户太八号’、‘Red Globe’、‘Shine-Muscat’和‘Summer Black’的感染率分别为73%,72%,86%和85%。因此陕西地区主栽葡萄品种的平均感染率为81%。对葡萄卷叶病毒-3的测序发现,葡萄卷叶病毒-3全长18026 bp,有14个开放阅读框。与我国已报道的华北地区葡萄卷叶病毒-3株系(GLRa V-3-LN)有85.9%的碱基序列同源性,与巴西的‘ISAB-BR’株系有99.06%的同源性。本研究的葡萄卷叶病毒-3株系定名为‘GLRa V-3-Sau’,登录号为MK988555。生化免疫法对葡萄卷叶病毒-3在茎段中的定位表明,病毒限制分布在维管束韧皮部,在红色品种‘Cabernet Sauvignon’和白色品种‘Chardonnay’的分布是一致的。测序表明,上述两个品种的葡萄卷叶病毒-3的全长序列是一致的。以带毒材料‘Cabernet Sauvignon’为接穗,无毒材料‘Chardonnay’、‘Thompson Seedless’和‘湖南-1’(V.pseudoreticulata)为砧木嫁接传毒结果表明,‘Cabernet Sauvignon’/‘Chardonnay’和‘Cabernet Sauvignon’/‘Thompson Seedless’嫁接组合的传毒效率是一致的,明显高于‘Cabernet Sauvignon’/‘湖南-1’嫁接组合,说明‘湖南-1’对葡萄卷叶病毒-3具有一定的耐性。(2)建立了试管微型嫁接指示植物检测葡萄卷叶病毒-3的方法。以无毒红色品种‘Cabernet Sauvignon’(指示植物,Ca Sa-VF)做砧木,分别嫁接带毒红色品种‘Cabernet Sauvignon’(Cs Sa-IV)和白色品种‘Chardonnay’(Ch-VI),将嫁接苗培养在添加了MS培养基上。嫁接12周后,指示植物表现葡萄卷叶病毒-3症状的比率分别为80%和20%。为提高指示植物的检测率,嫁接4周后,将砧木(指示植物)从嫁接苗切下,培养在添加75 m M Na Cl的MS培养基上。培养5周后,Ca Sa(VF)/Ca Sa(VI)组合中,87.7%的Ca Sa(VF)表现明显病毒症状,Ca Sa(VF)/Ch(IV)组合中,85.3%的Ca Sa(VF)霞多丽’表现明显病毒症状。在Ca Sa(VF)/Ca Sa(VI)组合中,Ca Sa(VF)表现典型的红色品种带毒症状,即叶片表现红色下卷。而在Ca Sa(VF)/Ch(IV)组合中,Ca Sa(VF)表现典型的白色品种带毒症状,即叶片表现退绿下卷。为解释上述现象,从砧/穗愈合、病毒含量、病毒序列、花色苷合成通路相关基因方面进行了研究。结果表明,不同砧/穗组合的维管组织形成,病毒含量及病毒碱基序列均没有显著性差异。测定花色苷合成通路相关基因,发现在Ca Sa(VF)/Ch(IV)组合中,砧木花色苷合成通路相关基因受到了抑制,其中LDOX、UFGT和MYBA1尤为明显,花色苷水平显著降低。可能是导致Ca Sa(VF)不表现红色带毒品种症状的原因。本研究为指示植物检测葡萄白色品种葡萄卷叶病-3建立了新的方法。(3)本实验以健康和带毒‘Cabernet Sauvignon’试管苗为试材,分别培养在含0 m M、25 m M、50 m M和100 m M Na Cl的1/2 MS培养基上。培养3周后发现,当培养在不含Na Cl培养基上时,健康试管苗的生根率达到100%,而带毒植株为90%。当培养在25 m M、50 m M和100 m M Na Cl的培养基上,健康试管苗的生根率分别为50%,30%和10%,而带毒试管苗分别为80%,60%和60%。在不含Na Cl的培养基上,健康试管苗的各项生长指标均优于带毒植株。但培养在含有25 m M、50 m M和100 m M Na Cl的培养基上,健康植株的各项生长指标低于带毒植株。当培养在不同浓度的Na Cl培养基上,健康植株的可溶性糖和游离脯氨酸含量随Na Cl浓度的升高而升高;可溶性蛋白含量随Na Cl浓度的增加而降低。SOD和POD活性随Na Cl浓度升高而升高,MDA含量也随盐浓度的升高而增加;CAT活性含量没有明显变化。内源激素IAA含量随Na Cl浓度的升高而降低,ABA含量在25 m M Na Cl时明显增加,高于25 m M Na Cl引起ABA含量降低。IAA合成相关合成基因TAR2,TAR3,TAR4和YUC1随着培养时间的延长表现下降趋势;ABA合成相关基因NCED1和NCED2随着培养时间的延长表现下降趋势,ZEP在培养一周是表现出升高,随后下降。带毒植株的可溶性糖和游离脯氨酸含量随盐浓度的升高而升高,可溶性蛋白含量随盐浓度的升高而降低。SOD和CAT活性随Na Cl浓度升高明显上升。POD活性在50 m M Na Cl达到最高值,然后表现下降。MDA含量在25 m M Na Cl时明显高于对照,继续升高Na Cl浓度对MDA含量没有明显影响。内源激素IAA含量在25 m M Na Cl时明显降低,然后又随Na Cl浓度升高(50-100 m M)而升高;ABA含量随Na Cl浓度升高而上升。IAA合成相关合成基因TAR2,TAR3,TAR4和YUC1随着培养时间的延长表现下降趋势。ABA合成相关基因NCED1和NCED2随着培养时间的延长表现下降趋势,ZEP在培养一周是表现出升高,随后下降。上述研究结果表明,在正常条件下,健康葡萄植株的生长情况明显优于带毒植株,在中度盐胁迫(25-50 m M)条件下,带毒植株的生长优于健康植株。生理指标、酶活性及内源激素ABA和IAA含量的测定结果解释了GLRa V-3增强葡萄植株对中度盐胁迫耐性原因。上述研究明确了陕西省葡萄主产区葡萄卷叶病毒-3的感病情况、基因全长序列,确认了该区的葡萄卷叶病毒-3为GLRa V-3-Sau新株系,初步的实验结果表明中国野生葡萄‘湖南-1号’对葡萄卷叶病毒-3具有一定的耐性;建立了简易、高效的试管嫁接指示对红色葡萄品种和白色葡萄品种葡萄卷叶病毒-3的检测技术;揭示了葡萄卷叶病毒-3增强葡萄试管苗对中度盐胁迫具有一定的耐性。上述研究结果对葡萄产业具有重要的理论与生产意义。
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