综述：甘蔗病毒病：流行病学、检测方法及提高抗病毒性的先进育种技术

《Virology》：Sugarcane viral diseases: Epidemiology, detection, and advanced breeding methods for viral resistance

　　

尹玉腾|王梦荣|孙彦伟|赵平志|叶健

中国科学院微生物研究所微生物多样性与创新利用国家重点实验室农业微生物组学与生物技术系，北京100101，中国

摘要

甘蔗病毒威胁着产量和蔗糖含量，造成了巨大的全球经济损失。本综述介绍了主要的甘蔗病原体，重点讨论了病毒生物学、传播机制以及病毒与宿主的相互作用，并在此基础上提出了实际的控制策略。首先，我们描述了甘蔗病毒病的流行病学和经济影响，强调了加强监测和管理的紧迫性。在此基础上，我们评估了多种检测和监测技术，包括传统的免疫测定和核酸杂交技术、分子诊断技术、等温扩增技术和基于CRISPR的技术，并探讨了高通量测序如何加速病毒发现。接下来，我们评估了各种管理策略，如使用无病毒种植材料、载体控制、卫生措施以及现代育种技术（如RNA干扰（RNAi）、CRISPR/Cas基因组编辑、标记辅助选择（MAS）和全基因组关联研究（GWAS）等。同时，我们也考虑了植物源抗病毒剂和环境管理等补充策略，并讨论了它们如何与核心方法相辅相成。此外，我们指出了甘蔗病毒-宿主相互作用和抗性育种方面的关键知识空白，并提出了基于数据、多组学和人工智能的精准育种及综合疾病管理方法。综述最后为推进甘蔗病毒控制和促进可持续生产提供了实际路径。

引言

甘蔗属于Poaceae科和Saccharum属。其独特的生理和生化机制使其能够在热带和亚热带地区实现快速的生物量积累和蔗糖合成，因此在全球生物能源和糖类作物生产系统中占据核心地位（Fischer等人，2008；Zhang和Govindaraju，2018）。全球范围内，甘蔗每年为经济贡献约900亿美元，成为全球农业生产不可或缺的一部分（Zhang和Govindaraju，2018）。甘蔗占全球糖产量的90%以上，是影响糖生产和供应的关键因素。在其生长过程中，甘蔗经常受到多种病原体的感染（Zhang和Govindaraju，2018）。作为一种主要通过茎插繁殖的多年生植物，甘蔗特别容易发生系统性病毒感染。目前已鉴定出超过20种广泛分布的甘蔗病毒（Daugrois等人，2024；Gon?alves等人，2024；Qi等人，2022；Yin等人，2024），这些病毒会引起叶片斑驳、花叶、黄化等症状。这些症状会导致代谢紊乱、光合作用受阻，最终导致生长受阻、糖含量降低和产量减少（Bagyalakshmi和Viswanathan，2021；Lehrer等人，2007）。在严重情况下，甘蔗产量可能下降20%至50%（Gon?alves等人，2024；Yin等人，2025b）。

目前关于甘蔗病毒的种类、检测技术和感染机制的综合性报告还十分有限。因此，本研究旨在系统回顾感染甘蔗的主要病毒病。首先，对关键病毒的分子特征、致病机制和传播媒介进行分类和详细阐述。其次，回顾病毒检测技术的发展历程，比较传统技术和新兴分子诊断平台的优缺点。第三，分析传统农艺措施和现代生物技术控制策略的原理和应用现状。最后，讨论当前研究的局限性和未来抗病毒育种及综合管理的前景。最终目标是提供理论基础和技术指导，以实现甘蔗病毒病的可持续控制。

章节片段

甘蔗花叶病毒（SCMV）

甘蔗花叶病毒（SCMV）是一种影响主要甘蔗种植区的关键病毒病原体，会导致易感品种的产量和蔗糖含量大幅下降。SCMV病毒颗粒呈柔韧性丝状，长约700至750纳米，直径约11纳米，是一种正链单链RNA病毒，基因组大小约为10千碱基（kb），属于Potyvirus属，Potyviridae科。此外，其基因组还包含...

甘蔗病毒的传播

甘蔗感染多种病毒，其中许多病毒通过茎插等无性繁殖方式以及昆虫媒介等途径传播（图2）。目前的商业甘蔗生产主要依赖于根茎或组织培养进行无性繁殖（Nalawade等人；Srivastava和Kumar，2021）。根茎被认为是病毒远距离传播的主要途径，也是田间初始感染的重要来源（Akbar等人，...）

甘蔗病毒的检测技术

田间甘蔗病毒病常常同时发生，对甘蔗的生长和生产构成严重挑战，也是影响产量和蔗糖含量的主要因素之一。在长期大规模栽培的地区，不同类型的甘蔗病毒病交替出现，同时感染使甘蔗症状的诊断变得更加复杂，也给病毒控制带来了困难（Fernandez等人，2025）。

农艺控制策略

传统农艺措施侧重于管理感染源、切断传播途径和选择抗性品种。田间杂草为植物病毒提供了越冬场所。在生长季节，以杂草为食的媒介会将病毒传播给其他杂草（Putra等人，2014）。在害虫爆发期间早期施用农药可以减少媒介数量和病毒传播。不良的杂草管理会...

结论与展望

甘蔗是一种异源多倍体物种，其基因组由来自不同祖先的多个染色体组成，具有高度复杂性和多样性。最近对多个甘蔗品种的基因组测序显著推动了精准育种的发展，促进了基因型与表型关联研究，为功能基因组学奠定了坚实基础（Zhang等人，2018；Zhang等人，2022b）。这些进展有望通过阐明...