香蕉病毒病害研究进展

香蕉病毒病害研究进展

世界香蕉行业的科学研究进展目前，我国的香蕉科学研究主要集中在三项方面：对香蕉疾病的研究和遗传资源的改进、香蕉分子和细胞的生物学、各种加工处理方法和海防保护技术的探讨等方面。一、香蕉病毒及香蕉花叶病近年来,许多病毒病害成为香蕉生产发展的主要限制因素,主要包括香蕉枯萎病、香蕉束顶病毒(BBTV)、香蕉线条病毒(BSV)、香蕉苞片花叶病毒(BBrMV)、黄瓜花叶病毒(CMV)等引起的病害。科研人员对它们的症状、病原、病害传播、寄主范围、病害生理、分子生物学及其防治进行了广泛的研究。下面简述这些香蕉病毒病害的研究概况。(一)香蕉刀菌病又称巴拿马病,是一种毁灭性病害。1904年该病在美国夏威夷首次发现,1910年巴拿马因该病造成很大损失,1935-1939年南美香蕉枯萎病严重发生,约有4万公顷遭毁。香蕉枯萎病现分布于亚洲、非洲、澳大利亚、南太平洋及热带美洲的香蕉产区。该病是由镰刀菌引起的一种维管束病害,病原菌为香蕉尖孢镰刀菌,已发现有4个生理小种,可感染所有的香蕉和大蕉品种,危险性最大。该病初侵染源来自病株及带菌土壤,病原菌的厚坦孢子在土壤中可存活几年到十几年,但在积水缺氧的情况下存活期则大为缩短。该病可通过种苗、带菌的土壤和流水远距离传播,地势低洼的蕉园易发病。防治方法:⑴加强检疫;⑵推广种植无病组培苗;⑶定期检查蕉园,发现零星病株应及时清除销毁,并撒施石灰或尿素处理土壤。重病区全园销毁,改种水稻、花生、甘蔗等经济作物。(二)对bb织物的纯化香蕉束顶病是香蕉重要病害之一,它威胁着包括亚洲、非洲和南太平洋地区等约世界1/4香蕉产区的生产。早在1898年,斐济就有文字记载束顶病的发生,1999年4月,已报道发生该病的国家和地区有:斯里兰卡、澳大利亚、帕尼岛、威廉斯岛、菲律宾、印度、西萨摩亚、刚果、汤加、美州萨摩亚、越南、卡拉巴提、加蓬、加曼、马来西亚、印度尼西亚、泰国、巴基斯坦、美国夏威夷、中国。自1987年成功提纯了BBTV后,该病毒的分子生物学研究得到顺利开展。将来可以考虑从以下几个方面着手进行BBTV的防治:(1)建立和完善经济、灵敏、实用的检测方法,包括ELISA、PCR、DOT-BLOT等,并应用于生产;(2)利用不带病毒的吸芽或外植体作为繁殖材料,禁止带病材料的流动;(3)即时挖除和销毁已显症和已侵染但未显症的病株;(4)进一步寻找抗性品种,包括野生的蕉类,以便利用细胞融合或常规的杂交育种技术将抗病性转入栽培品种中;(5)利用抗病毒基因工程来获得抗BBTV的香蕉。(三)香蕉中bsv的表达1974年,Lassoudiere首次在象牙海岸于香蕉品种Poyo上观察到线条病毒病的症状。至今,已在喀麦隆、哥伦比亚、马拉维、桑给巴尔、摩洛哥、加纳、贝宁、尼日利亚、乌干达、哥斯达黎加、澳大利亚、约旦、毛里求斯、Madeira群岛、Canary岛、厄瓜多尔、南非、马达加斯加、印度、巴西、菲律宾等国家和我国台湾地区的许多香蕉和大蕉品种上陆续发现了BSV。科研人员对BSV的生物学和理化特性、分子生物学、检测方法进行了研究。研究结果表明,香蕉线条病毒病症状的表达受香蕉品种、BSV株系及环境条件等的影响,从而导致症状表达不稳定、症状范围广、症状的发生有时很严重,有时则很轻,甚至隐症;香蕉基因组中存在BSV整合序列,至今,科研人员还未弄清BSV整合序列表达的细胞学及分子机理。利用血清学、PCR方法可以检测出BSV;BSV对香蕉大多数性状无明显影响,在栽培条件不适的情况下,对产量影响较大,对产量的影响也因基因型的不同而差异显著。(四)台湾香蕉的突出问题由黄瓜花叶病毒引起的香蕉花叶心腐病1929年首次报道于澳大利亚新南威尔士州,1957年在中美洲报道,其于1974年开始成为台湾香蕉的突出问题。番茄、烟草、greenaper和豇豆以及香蕉园的一种杂草Physalisalkekengivarfranchetii等都是CMV的共同寄主。(五)印度、表现为产量损失的地区BBrMV于1979年在菲律宾棉兰老岛首次被记载,后来在印度、斯里兰卡、越南和西萨摩亚也有发现。其产量损失可高达40%。以上病毒病通常通过采用无病毒苗、消除病毒来源和防止传病昆虫的次生传播等措施来综合控制。(六)香蕉线虫的调查和鉴定香蕉线虫在许多国家或地区是一个重要问题。在过去近20年中,中国科学家在香蕉线虫的调查和鉴定方面作了大量工作,共发现31属、84种与香蕉相关的线虫,但其中只有根结线虫和肾状线虫在部分地区给香蕉生产造成影响。筛选和培育抗线虫品种(株系)是解决线虫问题最有效的途径。二、香蕉应用中要注意的问题目前具有商品价值的香蕉栽培品种几乎全是三倍体,为营养性结实。由于香蕉没有种子,给繁殖和育种都带来一定困难。因此人们从60年代开始就进行了香蕉的组织培养,70年代茎尖培养成功,近10年来相继在微繁殖、脱病毒、单克隆抗体、分子生物学和遗传转化等方面开展了工作。用于香蕉微繁殖的材料一般取自吸芽,也有采用幼苗、部份球茎及花序培养的。繁殖方式大多是通过芽的直接增殖,亦可通过胚状体途径。目前,以吸芽为外植体的快繁技术已经非常成熟。而在香蕉微繁殖过程中,无性系变异的频率是一个不容忽视的问题,据报道在不同国家有3%～25%的变异率。科研人员提出了以下建议以减少香蕉的变异:(1)微繁殖生产部门应充分认识在微繁殖过程中存在体细胞的变异;(2)减少激素用量,建议采用2～2.5毫克/升的BA(而不是目前普遍使用的5毫克/升);(3)建议采用吸芽而不是花端组织作为外植体;(4)在考虑繁殖材料自然突变率的同时,制定出每个吸芽生产的最高基因型数(如1000或2000苗等);(5)认真记录在各个阶段(包括培养和栽培阶段)的变异情况;(6)在各个阶段尽可能除去变异株,以减少变异率。在过去70年中,用传统育种方法对香蕉品种改良所起的促进作用很少,目前所栽培的大多数品种都是从群体中筛选单个优株繁殖而来的。随着香蕉组织培养技术如分生组织培养、愈伤组织培养、悬浮细胞培养、原生质体培养等技术的改进,在离体条件下进行自发或诱变育种已成为可能。近年来香蕉愈伤组织培养、悬浮细胞培养、原生质体培养和体细胞胚胎发生方面的研究取得了较大的进展。而建立一种准确、快速的病毒诊断技术对扩大香蕉微繁殖的应用是非常必要的。由于单克隆抗体的特异性和有效性,它的应用日益广泛。植物转基因的受体是多种多样的,包括原生质体、悬浮细胞、愈伤组织、茎段、叶盘、株顶、花粉、子房、种胚、整株等,但针对不同的植物,需采用不同的转化方法和不同的受体系统。近年来的研究结果表明,对于香蕉而言,电击法和基因枪法可能是最为有效的转化方法,用这两种方法进行转化的最适宜受体是原生质体,但也可用于带壁的细胞如悬浮培养细胞、愈伤组织等。虽然近年的基因转化技术不断发展,但对香蕉而言,仅见Sagi等(1993)对GUS基因导入香蕉原生质体和悬浮培养细胞的条件进行初步研究,并未见有更深入的关于转化方面的报道。今后,开展香蕉生物技术研究应从以下几个方面进行考虑:(1)香蕉高频率体细胞胚胎发生的研究;(2)病毒病对香蕉产量和质量有严重影响,因此进一步开展脱病毒研究和香蕉病毒生物学及其检测技术的研究是非常必要的,也是目前生物技术用于香蕉生产最直接、最紧迫的一个领域。为此如何建立简化而更为有效的脱病毒程序和灵敏的、在香蕉试管苗阶段进行病毒检测的技术是重要的;(3)加强香蕉的抗性育种,包括抗虫、抗病、抗寒及一些特殊地区的抗性(如抗铝等)育种的研究。从目前生物技术的研究水平来看,可从下列多途径开展工作:诱变育种、体细胞杂交、基因工程育种;(4)加强对香蕉分子生物学的基础研究。三、香蕉采后贮藏保鲜中存在的问题和展望香蕉是典型的呼吸跃变型果实,其后熟生理和采后病害是影响香蕉采后贮运保鲜的重要因素,贮藏保鲜和防止腐烂是发展香蕉生产和提高香蕉经济效益的重要保证。利用生长调节剂(如GA3)、乙烯吸收剂、乙烯拮抗剂(如1-MCP)可延缓果实衰老,明显减少贮藏过程中的重量损失,明显延长果实货架期。香蕉防腐保鲜第一个要考虑的问题是温度和湿度。香蕉贮运的温度要控制在13～14℃之间,相对湿度则在90%～95%之间。目前,尽管化学杀菌剂作为采后果蔬的防腐保鲜剂可能带来毒性残留和抗药性及环境污染的问题,但是在还没有找到其它高效无毒的保鲜手段之前,利用噻苯达唑(TBZ)、多菌灵、托布津、特克多、苯来特、抑霉唑、丙氯拉嗪和扑海因等化学杀菌剂处理香蕉仍是一种重要的采后处理方法。目前公众对果蔬采后使用防腐剂引起的残留问题越来越关注,如日本对我国出口该国香蕉的农药残留要求极为严格,采用生物防治方法控制采后病害是今后果蔬防腐保鲜的重要研究领域,如何采用无公害保鲜方法如气调、拮抗菌和诱导抗病性等延长香蕉的贮藏期是今后香蕉防腐保鲜的研究重点。其中利用各种植物病原菌的拮抗菌是生物防治的一个重要内容,从香蕉果皮上分离得到的拮抗细菌或酵母菌有希望作为香蕉采后病害的生物控制药剂。目前,已从香蕉果皮上分离到9种炭疽病的拮抗细菌和一种真菌。还可利用诱导抗病性来生物防治植物病害。已有研究表明,热处理具有取代化学杀菌剂控制香蕉冠腐病的潜力,水扬酸处理也可诱导香蕉采后抗病性。我国香蕉产业科研进展一、rapd分析技术的应用2004年7-9月份,在海南、广东、广西、福建和云南5省区进行了1次香蕉病虫害发生情况普查,共采集病虫害样本1500多份。目前在上述地区发现的病害种类主要有香蕉叶斑病、香蕉黑星病、香蕉束顶病、香蕉花叶心腐病、香蕉叶缘干枯病、香蕉镰刀菌枯萎病;虫害有香蕉根茎象甲、香蕉假茎象甲、黄斑蕉弄蝶、香蕉冠网蝽、斜纹夜蛾、黄胸蓟马、皮氏叶螨、香蕉褐圆蚧等。调查还发现香蕉镰刀菌枯萎病对广东、海南的威胁日益加大,其发生呈严重态势。香蕉叶螨危害为近年来出现的严重问题,其发生危害也呈日益严重趋势。在香蕉园瓢虫种类调查中发现,其主要种类为拟小食螨瓢虫,并首次在我国发现越南食螨瓢虫,这两种天敌为香蕉皮氏叶螨的重要天敌。病害防治方面着重研究了香蕉枯萎病,对在海南、广东两省采到的18个镰刀菌样品进行了生理种的鉴定、病原菌的分离以及RAPD分析。研究结果表明:由粉蕉(ABB)中分离的12个样品属于第一生理小种,由香蕉中分离的6个样品属第四生理小种。同第四生理小种的其它5个样品相比,由海南三亚荔枝沟采回的第13号病原菌侵染力最强。种一侵染的粉蕉、种四侵染的粉蕉和香蕉,其致病力均为100%。RAPD分析技术可以鉴定病原菌的生理种和地理种,引物OPM-15可以用来鉴别生理种一和种四。香蕉虫害则重点研究了香蕉皮氏叶螨的综合防治技术。1、室内毒力测定:以40%辛硫磷乳油(phoxim.)、15%哒螨灵乳油(pyridaben,)、12.5%果好迈乳油(guohaimai)、2.5%阿维.氯乳油(asabamectin+cypermethrin,)和1.8%阿维菌素乳油(abamectin,)为供试药剂,测定其对皮氏叶螨的毒力。5种农药对皮氏叶螨雌成螨的毒力测定结果:阿维菌素的毒力最强,是辛硫磷的1600多倍,是哒螨灵和果好迈的590多倍,其次为对阿维菌素和氯氰菊酯的二元混剂阿维.氯,是辛硫磷的200多倍,是哒螨灵和果好迈的近80倍,比较Lc50五种农药对皮氏叶螨雌成螨的毒力大小,顺序为阿维菌素>阿维.氯>哒螨灵>果好迈>辛硫磷。田间药效测定结果表明:所有供试药剂对皮氏叶螨的速效性均较好,药后第1天,除40%速灭抗乳油80微克/毫升的防效为76.03%外,其余药剂及浓度的防效均达到80%以上。药后第7天,阿维菌素3个处理浓度和克螨净乳油3个浓度处理的防效均在上升,阿维菌素乳油3个浓度的防效均在95%以上;克螨净乳油3个浓度处理的防效在86%～89%范围内;阿氯、速灭抗、辛硫磷的防效在药后7天均有明显的下降。结果表明,阿维菌素和克螨净是皮氏叶螨的有效防治药剂,可分别按3.0微克/毫升和15微克/毫升浓度进行使用。2、植物次生物质对香蕉皮氏叶螨等的作用评价。测定了50种热带植物的乙醇提取物对皮氏叶螨的拒食作用,发现有7种植物提取物的拒食率在70%以上,最高的达96%。大田试验正在进行中。3、蕉园优势天敌拟小食螨瓢虫对香蕉皮氏叶螨的作用效能评价。在5个不同温度下对拟小食螨瓢虫各龄幼虫和成虫对香蕉皮氏叶螨卵和成螨的功能反应进行了研究,发现在16～32℃范围内,拟小食螨瓢虫对皮氏叶螨卵和成螨具有很强的作用效能,作用效率为最高且稳定。在变温条件下,该虫一生可捕食7150粒卵或1157头成螨。结