《Australasian Plant Pathology》:First report of a phytoplasma belonging to group 16SrVII-B in Pereskia aculeata, a non-conventional food plant cultivated in Brazil
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Pereskia aculeata Miller,俗称巴巴多斯醋栗(barbados gooseberry)(科:仙人掌科Cactaceae),是一种非传统食用植物(non-conventional food plant,NCFP),因其高营养价值、抗逆性和经
Pereskia aculeata Miller,俗称巴巴多斯醋栗(barbados gooseberry)(科:仙人掌科Cactaceae),是一种非传统食用植物(non-conventional food plant,NCFP),因其高营养价值、抗逆性和经济潜力而在巴西及其他几个国家受到重视。在巴西,其种植主要局限于小型农村产业和家庭农业系统。在全球范围内,由于对非传统食用植物的日益重视以及功能性、可持续食品市场的扩张,人们对巴巴多斯醋栗的兴趣有所增加。巴巴多斯醋栗的经济重要性主要在于它为小农户和食品部门创业者创造收入的潜力。除了经济相关性外,巴巴多斯醋栗还具有显著的营养价值。巴巴多斯醋栗的另一个重要益处是其烹饪多样性。植原体(phytoplasma)是无细胞壁的原核生物,栖息于韧皮部,并通过昆虫介体传播和传病。这些专性细胞内细菌与影响数百种植物物种的众多疾病相关,主要诱导枝条过度增殖、变叶(phyllody)、黄化和广泛性矮化等症状。该病原体的分子鉴定基于保守基因的分析,主要是16S rRNA基因。此外,由于植原体可通过嫁接传播,因此开展生物学试验以验证其在疾病中的作用和传播性。在巴西,在圣保罗州(S?o Paulo)弗朗西斯科·泽维尔(S?o Francisco Xavier)的米兰特·达·佩德拉(Mirante da Pedra)地区(纬度:南纬22°53′14″,经度:西经45°51′54″),观察到具有植原体感染典型症状的巴巴多斯醋栗植株。受影响的植株表现出叶片黄化和伴有叶片减小的强烈芽增殖。迄今为止,尚无关于植原体感染巴巴多斯醋栗植株的报道。为验证所观察到的异常与植原体存在之间的疑似关联,研究人员开展了本研究。
**论文解读**
**研究背景与问题**
非传统食用植物(NCFP)巴巴多斯醋栗(*Pereskia aculeata* Miller)隶属仙人掌科(Cactaceae),因高营养价值、强抗逆性和经济潜力,在巴西及全球范围内受到广泛关注。该植物主要种植于小农家庭农场,其叶片富含蛋白质、矿物质和膳食纤维,且具有烹饪多样性,已成为功能性食品市场的重要原料。然而,植原体(phytoplasma)作为一类无细胞壁、专性寄生于韧皮部的原核生物,可通过昆虫介体传播,已导致数百种植物出现丛枝、变叶、黄化和矮化等症状。此前,尚无植原体感染*P. aculeata*的正式报道。在巴西圣保罗州弗朗西斯科·泽维尔市米兰特·达·佩德拉地区,田间植株表现出典型植原体病害症状——叶片黄化及大量萌发小叶芽。为明确该异常是否由植原体引起,研究人员开展了本项研究。
**研究内容与结论概述**
研究人员从有症状叶片中提取总DNA,利用巢式PCR技术扩增16S rRNA基因片段,克隆测序后通过IPhyClassifier虚拟RFLP分析和最大似然系统发育分析,将所检测的植原体归类为16SrVII-B亚组,并命名为Pereskia黄化植原体-巴西-01(PYP-Br01)。嫁接传病试验证实该病原可通过嫁接从病株传播至健康植株。研究首次报道了巴西栽培的*P. aculeata*发生由16SrVII-B组植原体引起的病害,为该病的诊断、流行学研究和防控提供了重要依据。
**关键技术与方法**
本研究样本采自巴西圣保罗州S?o Francisco Xavier的Mirante da Pedra地区,共取4株有症状植株叶片提取总DNA,以1株无症状植株作为阴性对照。采用巢式PCR,第一轮引物对R16mF2/mR1,第二轮R16F2n/R2,扩增16S rRNA基因片段。阳性对照为携带植原体的*Solidago microglossa* DNA。扩增产物经克隆、测序,并使用PHPH及PHRED/CAP3进行序列质量控制与组装。利用IPhyClassifier在线工具分析限制性片段长度多态性虚拟图谱,结合MEGA12中的最大似然法(Jukes-Cantor模型)构建系统发育树。此外,通过枝接法进行嫁接传病试验,并以PCR检测验证嫁接后新叶是否携带植原体。
**研究结果**
**1. 分子检测确认植原体存在**
利用R16F2n/R2引物对,从3份田间有症状样品中均扩增出1,250 bp预期片段;阳性对照获得相同条带,阴性对照无扩增,证明特异性良好,确认症状株受植原体侵染。
**2. 序列特征与分类归属**
比较克隆序列未见多态性,选取一条代表性序列命名为Pereskia黄化植原体-巴西-01(PYP-Br01)(GenBank登录号:PZ527671)。IPhyClassifier分析显示该植原体与16SrVII-B亚组参考植原体(GenBank AF411592)的相似系数为0.99,故将其归入16SrVII-B亚组。
**3. 系统发育分析验证亲缘关系**
以28条16S rRNA序列构建最大似然树(对数似然值-3,891.42,1,000次重复自展),结果显示PYP-Br01与16SrVII-B参考植原体形成同一单系支,进一步证实其属于16SrVII-B亚组,且与该亚组其他成员具有紧密进化关系。
**4. 嫁接传病试验证明病原传播性**
将健康接穗嫁接至带病砧木以及将带病接穗嫁接至健康砧木,两种方式在嫁接成活并抽梢后,取新叶进行PCR检测均呈阳性,表明植原体可通过嫁接系统性地从带病组织传输至健康植株,满足柯赫氏法则中关于传播性的证据链。
**讨论与结论**
植原体在症状株中的检出及其嫁接传播性,证实了该病原与田间植株黄化和丛枝症状之间的病因学关联。在美洲,16SrVII组“白蜡树黄化”植原体尤其在拉丁美洲地区具有生态重要性,其B亚组成员寄主范围广,包括栽培植物、观赏植物和杂草,而杂草可能作为天然贮主维持病原循环。阿根廷已有在*Artemisia annua*、*Conyza bonariensis*、*Bidens subalternans*等杂草中检出16SrVII-B植原体的报道;巴西亦在多种植物中发现该病原。侵染性杂草作为持久侵染源,可能促进病原在农业环境中长期存续。本研究的结论是:在巴西,*Pereskia aculeata*是首次被报道感染由植原体(16SrVII-B亚组)引发的病害。