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本推荐聚焦杏仁树病毒病害问题,研究人员利用高通量测序(HTS)分析土耳其表现病毒样症状的杏仁树,检测到 ApCLSV、PaLV 和 PPV,首次报道 PaLV 侵染土耳其杏仁及 ApCLSV 侵染全球杏仁,为病毒防控提供依据。
在果树栽培的世界里,杏仁(Prunus dulcis)作为起源于西南亚及地中海盆地东侧的重要经济作物,凭借其丰富的抗氧化剂、纤维、维生素和矿物质,在全球农业经济中占据着独特地位。然而,病毒病害如同隐藏在光鲜果实背后的黑手,长期威胁着杏仁的产量与品质。从李子痘病毒(Plum pox virus,PPV)到杏伪褪绿叶斑病毒(Apricot pseudochlorotic leaf spot virus,ApCLSV),这些微小的病原体能引发叶片扭曲、果实畸形甚至早期脱落等严重症状,给全球杏仁产业带来巨大损失。尤其是 PPV,作为核果类作物最具毁灭性的病毒之一,其复杂的株系分化和传播机制一直是科研人员关注的焦点。尽管已有多种病毒被报道与杏仁病害相关,但关于新型病毒的潜在威胁以及现有病毒在特定区域的流行特征,仍存在诸多未知领域。
为了揭开土耳其地区杏仁树病毒感染的神秘面纱,来自土耳其埃尔吉耶斯大学(Erciyes University)基因组与干细胞中心农业生物技术系的研究人员开展了一项具有突破性的研究。这项成果发表在《European Journal of Plant Pathology》上,为全球杏仁病毒研究提供了重要的新视角。
研究人员采用高通量测序(High-throughput sequencing,HTS)这一前沿技术,对土耳其开塞利市附近果园中一株连续三年表现出褪绿斑点、叶脉黄化、环斑和橡树叶状图案等典型病毒症状的杏仁树进行了病毒组分析。同时,他们从土耳其 6 个省份采集了 214 份杏仁树样本,通过逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR)结合特异性引物,对病毒的流行率、分布和遗传变异进行了系统筛查。此外,研究还运用 Sanger 测序技术获取了桃相关黄病毒(Peach-associated luteovirus,PaLV)和 PPV 的完整基因组以及 ApCLSV 的部分基因组,并借助生物信息学工具进行了系统发育分析和重组事件检测。
高通量测序与病毒鉴定
通过对 symptomatic 叶片的总 RNA 进行测序,研究人员在技术重复的双平台数据中发现了大量与 ApCLSV、PPV 和 PaLV 高度同源的重叠群(contigs)。进一步的基因组组装和比对显示,PPV 的 reads 与土耳其开塞利的 PPV-T 分离株(KyEsAp301)匹配度高达 99.8%,PaLV 的 reads 则与西班牙的 PaLV 分离株(IVIM18)具有密切的遗传关联。值得注意的是,研究首次在杏仁树上检测到 ApCLSV 的存在,这一发现打破了该病毒仅感染杏、李、桃等核果类作物的传统认知。
病毒的分子特征与系统发育分析
对 PPV-T 杏仁分离株(KyAl-1874)的深入分析揭示了其独特的遗传背景。系统发育树显示,该分离株属于 PPV-T 株系,并与巴尔干 1 亚群的杏仁分离株聚为一支,其基因组存在两处显著的重组事件,分别涉及 PPV-M 株和 PPV-D 株的遗传物质交换。尤为重要的是,该分离株的外壳蛋白(CP)区域缺失了蚜虫传播所必需的 DAG 基序,这一突变可能使其丧失通过蚜虫媒介传播的能力,为解释 PPV 在杏仁树上的传播机制提供了关键线索。
PaLV 的基因组分析表明,土耳其杏仁分离株(如 KyAl-1874)的基因组长度为 5774 nt,包含 7 个开放阅读框(ORFs),其基因组结构与其他感染核果类和苹果的黄病毒相似。系统发育分析显示,土耳其分离株与伊朗杏仁和西班牙、格鲁吉亚、中国桃的 PaLV 分离株密切相关,且未检测到明显的重组事件,提示其可能通过稳定的垂直传播或局部水平传播在杏仁树中扩散。
对于 ApCLSV,研究人员在 16 株 symptomatic 杏仁树中检测到 4 株感染,这些样本均同时感染了 PPV 和 PaLV。序列分析显示,土耳其分离株与意大利分离株的核苷酸同源性为 84%,但氨基酸同源性高达 94.7%-96%,系统发育树中形成独立的分支,表明其可能是一个具有地域特异性的新型谱系。
病毒流行率与症状相关性
通过对土耳其 6 个省份的样本筛查,研究发现 PPV 仅在开塞利省的杏仁树中检出,感染率为 5.7%,且感染植株均表现出典型的病毒症状,但由于与 PaLV 和 ApCLSV 的混合感染,难以明确 PPV 在症状形成中的单独作用。PaLV 的感染则更为广泛,在开塞利和阿克萨赖省的感染率分别为 19.04% 和 28.57%,但多数感染植株无明显叶片症状,仅 16% 的绿色果实出现成熟前畸形,提示其可能通过隐性感染长期存在于杏仁树中。
这项研究通过整合高通量测序、分子生物学和系统发育分析等多学科手段,首次在土耳其杏仁树中发现 PaLV 的感染,并在全球范围内首次确认 ApCLSV 对杏仁的侵染能力。研究揭示的 PPV-T 分离株的重组起源及其传播相关突变,为深入理解病毒的进化机制和传播动力学提供了实证依据。此外,混合感染的普遍存在提示在杏仁病毒病害管理中,需建立多病毒联合检测体系,制定针对性的综合防控策略。这些发现不仅丰富了杏仁病毒组的知识库,更为全球杏仁产业的健康可持续发展提供了重要的科学支撑,有望推动新型抗病毒品种培育和检疫技术的创新。
研究中主要运用的关键技术方法包括:高通量测序(HTS)用于病毒组全面分析;逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR)结合特异性引物(如针对 PPV 的 P1/HC-Pro 区域引物、PaLV 的 ORF1-ORF6 引物和 ApCLSV 的 MP 基因引物)进行样本筛查;Sanger 测序获取病毒基因组完整或部分序列;借助 MAFFT 和 MEGA 软件进行多序列比对与系统发育树构建;利用 RDP v.5.5 软件进行重组事件分析,通过多种算法验证病毒基因组的重组信号。样本队列来源于土耳其开塞利、阿克萨赖、安卡拉、埃迪尔内、伊斯坦布尔和科尼亚等 6 个省份的杏仁树,涵盖不同地理区域的代表性植株。