《Crop Protection》：Temporal quantitative analysis of
Spiroplasma and phytoplasma in maize and
Dalbulus maidis
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玉米叶蝉（Dalbulus maidis）是玉米矮缩病复合体（corn stunt disease complex，CSDC）的重要传毒媒介，可传播玉米矮缩螺原体（Spiroplasma kunkelii，引起CSS）和玉米丛矮植原体（Candidatus P
玉米叶蝉（Dalbulus maidis）是玉米矮缩病复合体（corn stunt disease complex，CSDC）的重要传毒媒介，可传播玉米矮缩螺原体（Spiroplasma kunkelii，引起CSS）和玉米丛矮植原体（Candidatus Phytoplasma asteris，引起MBSP）。研究人员采用实时荧光定量PCR（qPCR）技术，对媒介昆虫和玉米植株中两种病原体的时间定量动态进行分析，并评估其传播效率及对玉米生长发育的影响。结果表明，S. kunkelii在D. maidis体内的增殖速度快于MBSP，且两种病原体的动态差异显著影响玉米病害严重度；两种病原体均导致玉米生长矮化和生殖发育受损。病原体在媒介体内滴度峰值期为病害管理的关键时期。
玉米叶蝉（Dalbulus maidis）是玉米生产中最重要的害虫之一，它作为唯一已知媒介传播两种无壁菌：螺原体（Spiroplasma kunkelii）和植原体（Candidatus Phytoplasma asteris），分别引起玉米矮缩螺原体病（CSS）和玉米丛矮植原体病（MBSP），并与玉米雷亚多菲诺病毒共同构成玉米矮缩病复合体（CSDC）。该复合体在高接种压下可造成70-100%的产量损失。目前，尽管已有大量研究关注病原体的定性检测和传播过程，但在媒介昆虫体内对CSS和MBSP进行绝对定量的时间动态分析尚属空白，病原体潜伏期和滴度变化规律不清。为此，研究人员假设CSS和MBSP在媒介内的增殖动态存在差异，并影响其传播效率和玉米病情发展。研究人员在巴西Embrapa玉米和高粱研究中心开展了为期50天的实验，利用实时荧光定量PCR（qPCR）对获毒叶蝉体内两种病原体的DNA变化进行定量，同时通过传毒试验评估其传播能力及对玉米株高和穗数的影响。结果显示，S. kunkelii在媒介内增殖显著快于植原体，至35-40天达到峰值；而植原体呈持续缓慢上升。两种病原体均降低玉米生长和生殖发育，但CSS导致的症状更早更重。该研究首次揭示了两种病原体在媒介体内的时序动态差异，为确定病害管理的关键时期提供了科学依据。
本研究的主要方法包括：采用含单一病原体的玉米源植株饲喂健康叶蝉以获毒，每5天采样一次，共10次；利用qPCR绝对定量检测病原体DNA，标准曲线采用4个10倍梯度稀释的叶蝉DNA构建；同时进行传毒试验，将3头叶蝉置于V2期玉米植株上取食5天，随后在温室中观察症状和农艺性状。数据处理采用三次多项式回归、Scheirer-Ray-Hare检验及Mann-Whitney U检验。实验地点为巴西Sete Lagoas的Embrapa玉米和高粱研究中心，时间为2024年10月至2025年6月。
3.1 S. kunkelii和Candidatus Phytoplasma asteris在D. maidis体内的时序定量动态：通过qPCR定量和三次多项式回归分析，发现Spiroplasma在获毒后15天开始快速增殖，35-40天达到峰值，随后下降，模型R
2=0.92；而Phytoplasma在获毒后20天才开始缓慢增殖，直至50天仍持续上升，R
2=0.85。这表明CSS采取快速大量增殖策略，而MBSP采取持续缓慢增殖策略。
3.2 病害严重度和发病率：通过传毒试验和严重度分级（1-6级），发现Spiroplasma感染的玉米在25-40天期间严重度显著高于Phytoplasma，最终CSS发病率达100%，MBSP约为80%。说明CSS在植物中的致病过程更迅猛。
3.3 形态参数：通过盆栽试验测量株高和穗数，两种病原体均导致株高显著降低，但穗数仅在第五次采集时差异显著。表明两种病原体都干扰了植株的正常生长发育。
讨论部分指出，病原体在媒介体内的滴度峰值期与传播效率之间存在复杂关系。CSS在35-40天高滴度时，尽管媒介仍带菌，但传毒效率并未同步上升，可能因高滴度损伤媒介组织或影响唾液腺释放。相反，MBSP的持续上升可能使媒介保持较长时期的传毒能力。另外，S. kunkelii基因组较大（约1.46 Mb），可能与其快速复制能力相关。这些发现强调了不同病原体在媒介中的增殖策略差异对病害流行的影响。
研究结论：CSS和MBSP在媒介体内的动态差异在某种程度上可以解释田间玉米矮缩病复合体流行的多样性，并强调在制定管理策略时必须考虑病原体特异的动态规律。两种病原体均对玉米生长和生殖发育产生不利影响，进一步凸显了玉米矮缩病复合体的经济重要性。确定病原体在媒介体内增殖的关键时期，可为在媒介传毒效率达到高峰前实施综合防控提供重要信息。
