嫁接作为减轻坎帕尼亚地区本地番茄生态型受马铃薯Y病毒（C-To株系）感染的可持续策略

《Horticulturae》：Grafting as a Sustainable Approach to Mitigate Potato Virus Y (C-To Strain) Infection in Local Tomato Ecotypes from the Campania Region

　　

番茄（Solanum lycopersicum L.）因其经济和营养重要性，是最重要的茄科作物之一。它寄主多种植物病原体，包括一种重组株系的马铃薯Y病毒（PVYC-to），该病毒被认为是番茄种植中的主要威胁之一。PVYC-to是一种单链RNA植物病毒（属于Potyviridae科），主要在园艺作物叶片上引起花叶、褪绿和脉坏死等症状，导致严重的产量损失。病毒株系的持续进化，加上商业种质中缺乏天然抗性基因，促使研究人员探索替代管理策略（如嫁接）以及在地方生物多样性中鉴定抗性遗传资源。本研究旨在评估来自坎帕尼亚地区的五个本地番茄生态型（LTE）——Corbarino、Giallo determinato da serbo、Pizzutello、San Marzano和Vesuviano——对PVYC-to感染的反应。目标是鉴定一种天然的耐病生态型，用作商业番茄品种的砧木，并扩大针对病毒病害的抗性遗传资源库。在接种后14天和28天的视觉症状评估、通过定量点印迹杂交（qDot-blot）对病毒积累量的量化以及热成像分析表明，所有测试的番茄生态型均易感PVYC-to感染，但在不同生态型间存在差异。具体而言，与其他LTE相比，Corbarino在PVYC-to感染后未表现出显著的冠层温度变化，症状更少且病毒积累量更低，因此被选作后续实验的砧木。嫁接植株中观察到的症状严重程度和病毒RNA积累量的降低，以及嫁接接穗中热胁迫的缓解，证实了嫁接作为一种可行管理策略和环保基石的有效性，可用于保护区域农业生物多样性免受日益加剧的病毒压力。

研究背景与问题

番茄是全球最重要的园艺作物之一，其生产面临马铃薯Y病毒C-To株系（PVY^C-to）的严重威胁。该病毒是一种单链RNA植物病毒，属于Potyviridae科，能引起叶片花叶、褪绿和脉坏死，导致严重产量损失。由于病毒株系持续进化，而现代商业杂交种缺乏天然抗性基因，传统化学防治效果有限且不环保。因此，亟需探索替代策略，如利用地方种质资源进行嫁接，以增强番茄对病毒病的耐受性。该论文发表于《Horticulturae》。

研究方法

研究人员采用了以下关键技术方法：

1. 1.
   机械接种与症状评估：对来自意大利坎帕尼亚地区的五个本地番茄生态型（LTE），即Corbarino（PC）、Giallo determinato da serbo（GDDS）、Pizzutello（PI）、San Marzano（SM）和Vesuviano（VE），以及对照材料（易感杂交种UC82和耐病生态型Manduria Ma），进行PVY^C-to的机械接种，并在14和28天接种后（dpi）按0-4级症状量表进行表型评分。
2. 2.
   病毒积累定量：采用定量点印迹杂交（qDot-blot）技术，使用地高辛标记的PVY外壳蛋白（CP）特异性DNA探针，检测并量化系统侵染叶片中病毒RNA的积累水平。
3. 3.
   红外热成像（IRT）：使用FLIR E96热像仪测量植株冠层表面温度，计算病毒感染植株相对于模拟接种对照的温度偏移（ΔT），以评估病毒引起的蒸腾作用和气孔调节变化。
4. 4.
   嫁接实验：将筛选出的耐病生态型PC和Ma用作砧木，分别与易感或中度易感的接穗（UC、PI、GDDS）进行异源嫁接，同时设置自嫁对照，评估嫁接对病毒症状和积累的影响。

研究结果

3.1 所选LTE基因型PVY^C-to症状评估

通过每日监测和症状分级发现，各生态型对PVY^C-to感染的反应差异显著。SM、VE和GDDS在14 dpi表现为中度易感（评分2），PI表现为易感（评分3）。PC仅表现轻微叶片扭曲，评分为0，与耐病对照Ma相当，被归类为耐病生态型。至28 dpi，多数易感生态型症状加重，而PC仍保持轻度症状，显示出稳定的耐病性。

3.2 所选LTE基因型的病毒RNA积累

qDot-blot定量结果显示，病毒RNA积累与症状严重程度基本一致。14 dpi时，SM病毒载量最高（约为Ma的5倍），PI、GDDS和VE约为Ma的3倍，而PC的病毒积累量与Ma无显著差异。28 dpi时，PC的病毒RNA水平甚至低于Ma，进一步确认其强耐病性。

3.3 选定嫁接植株的症状与病毒RNA积累

将易感接穗（UC、PI、GDDS）嫁接到耐病砧木（Ma和PC）上后，所有异源嫁接组合在28 dpi时的症状严重度均较自嫁对照降低。其中，GDDS/Ma和GDDS/PC组合的症状评分从14 dpi的50降至28 dpi的30，病毒RNA积累量也大幅下降（GDDS/Ma从0.68降至0.08 ng/μg总RNA）。UC/PC和UC/Ma组合同样表现出症状减轻和病毒载量降低。PI嫁接组合虽有改善趋势，但效果相对较弱。结果表明，PC和Ma砧木能有效减轻接穗的病毒危害。

3.4 病毒胁迫下的冠层热动态与蒸腾变化

红外热成像显示，非嫁接的易感基因型UC和PI在14 dpi时冠层温度显著升高（ΔT分别为3.74°C和3.38°C），表明早期气孔关闭和蒸腾抑制；但到28 dpi时温度回落，暗示后期生理调控失效。相比之下，PC和GDDS的ΔT值在两个时间点保持稳定，显示出更持久的生理调控能力。将UC嫁接到PC砧木后，其ΔT增量明显低于非嫁接UC，表明PC砧木改善了接穗的水分状态和热稳定性。

讨论与结论

研究表明，地方番茄生态型PC对PVY^C-to具有显著的天然耐病性，表现为低病毒积累、轻症症状和稳定的冠层温度。将其用作砧木可有效减轻易感接穗的症状严重度和病毒积累，并缓解病毒诱导的热胁迫。这种效应可能与砧木引发的系统性防御信号传导、转录组重编程以及抗氧化系统的激活有关。研究强调，嫁接是一种可持续、环境友好的病毒管理策略，有助于保护区域农业生物多样性，并为培育抗病毒番茄品种提供宝贵的遗传资源。结论认为，PC是一个有价值的遗传资源，嫁接于Ma或PC砧木是管理PVY^C-to感染的有效策略，尤其PC既可作为耐病接穗也可作为高效砧木，展现了其在番茄生产中应用的巨大潜力。