中图分类号：S432.41文献标识码：A

文章编号：1003-5125(2000)02-0097-09

Biological and Molecular Biological Characterization of Wheat Yellow Mosaic and Wheat Spindle Streak Mosaic Bymoviruses

CHEN Jiong

(Department of Biological Science and Technology,Zhejiang University,Hangzhou 310027,China)

CHENG Ye,CHEN Jian-ping

(Virology Laboratory,Zhejiang Academy of Agricultural Sciences,Hangzhou 310021,China)

Key words:Wheat yellow mosaic bymovirus; Wheat spindle streak mosaic bymovirus; Epidemiology; Genome organization

线状土传小麦花叶病毒病在欧洲、亚洲和北美洲等地均有发生。这类病毒由根肿菌纲的禾谷多粘菌(Polymyxa graminis)传播，并归类于马铃薯Y病毒科(Potyviridae)的大麦黄花叶病毒属(Bymovirus)。

日本的Sawada(1927)^［1］首次发现并描述小麦花叶病害，随后的研究表明病原是土传的。Inouye(1969)^［2］证明该病害的病原是小麦黄花叶病毒(wheat yellow mosaic virus,WYMV)。Slykhuis(1960)^［3］首次在加拿大安大略省的冬小麦上发现并描述小麦梭条斑花叶病害。Slykhuis和Polak(1969)^［4］证明该病害是由小麦梭条斑花叶病毒(wheat spindle streak mosaic virus,WSSMV)引起的。这两个名字都曾被用于我国和欧洲分离物，是我国冬麦区包括陕西、四川、湖北、山东、河南、安徽、江苏和浙江等省的重要病害。在德国，曾报道在黑麦上分离到WYMV。由于WSSMV和WYMV症状和细胞病理学、血清学、病毒粒子形态学、基因组和外壳蛋白大小以及小麦品种反应的相似性，Usugi和Saito(1979)^［5］建议WSSMV为WYMV的一个株系。此后，Sohn等(1994)^［6］报道了WSSMV法国分离物RNA1 3′-端4kb序列，于嘉林等(1995)^［7］报道了一个中国河南分离物RNA1 3′-末端的891个核苷酸序列，发现与法国分离物仅有69.9%的序列同源性。最近，Namba等(1998)^［8］报道了日本WYMV基因组全长序列，与法国分离物相比，也仅有69.8%的同源性，从而表明它们是不同的病毒。以下阐述这两种病毒的生物学和分子生物学特性。

1生物学和生态学

1.1宿主范围和症状

两种病毒在自然界都仅侵染普通小麦(Triticum aestivum)和硬粒小麦(T.durum)。曾有报道说WYMV在德国的黑麦(Secale cereale)上也有发现^［9］，然而，最近的研究表明该分离物是WSSMV^［10］。在实验室条件下，两种病毒均能摩擦接种小麦和黑麦。

WYMV侵染的小麦在2月中旬显症，嫩叶上呈现褪绿条纹或黄花叶症状，在老叶上也常出现坏死斑。3～5月间气温升高后，花叶症状逐渐消失，新叶无症，但是植株分蘖减少。通常感病植株麦穗短小，发育不全。WSSMV症状通常为短褪绿或坏死斑点及梭条状条纹，引起小麦分蘖减少及矮化。温度是该类病害发展及症状表现的主要决定因素。

症状表现由于不同小麦品种而有所差别。通常感病品种症状严重，而抗病品种则无症或症状轻微。两种病害的田间症状都是田块呈现浅绿色到黄色，很容易和肥力缺乏引起的作物田间症状相混淆。

1.2地理分布

土传线状小麦花叶病害在亚洲、欧洲和北美洲普遍发生，主要分布于北半球的冬小麦栽种区。已证实其存在的地区为：中国的安徽、河南、江苏、湖北、陕西、四川、山东和浙江等省，印度，日本的北海道、本州、九州、琉球和四国，加拿大的安大略省，美国的阿拉巴马、阿肯萨斯、乔治亚、伊利诺斯、印地安那、肯萨斯、肯特基、马里兰、密歇根、内布拉斯加、纽约、俄克拉哈马、宾西法尼亚和弗吉尼亚等州，意大利，法国和德国等。

通过不同地区分离物的基因组研究证实，欧洲和北美洲分离物是一个基因组同源的种，彼此间非常相似(93.5%～99.5%)；中国和日本分离物是另一个基因组同源的种群(96.9%～99.0%)；与欧美分离物具有很大的差异(核苷酸序列同源性67.7%～77.7%)。因此北美和欧洲分离物应当统一为WSSMV，而亚洲分离物应当为WYMV^［10］。

1.3病害传播

1.3.1介体

禾谷多粘菌为根肿菌纲成员。Ledingham(1939)在加拿大安略省的小麦上首次发现该菌，通过9年观察，他对禾谷多粘菌的形态学和生活史作了详细的描述^［11］。陈剑平等(1992，1993，1998)^{［12～14］}和Littlefield等(1997)^［15］对禾谷多粘菌超微结构作了详尽的研究。Castlebury和Domier(1998)^［16］研究了根肿菌纲代表成员甘蓝根肿菌(Plasmodiophora brassicae)的进化史，他们在分析了核糖体小亚单位RNA基因(SSU rDNA)的序列数据后发现，它和对照的生物亲缘性都不高，但和原生动物的亲缘性要比它和真菌或是粘菌的亲缘性更高。禾谷多粘菌的宿主范围很广，包括禾谷类的大麦、小麦和燕麦，一些分离物还能侵染双子叶植物。

1.3.2病毒-介体关系

Slykhuis和Barr(1978)^［17］提出WSSMV是由禾谷多粘菌传播。他们用禾谷多粘菌接种小麦植株的根系，和(或)在植物叶片上摩擦接种病毒，然后将一些无病幼苗和它们栽种在一起，结果表明只有在WSSMV和禾谷多粘菌都存在的情况下，幼苗上才会发生病害，且该病害不能由其他测试的土栖真菌孢子传播。土壤中WSSMV的侵染性经52.5℃加热30min丧失，湿土或干土的侵染性在温室内或户外都可保持5年。

对于WYMV病害传播的研究不多。Ikata和Kawai(1940)^［18］调查了WYMV病害的生态学，揭示该病害的病原是通过土壤传播的。带毒的土壤在户外放置5年或室内4年后丧失侵染性。因为WYMV和大麦黄花叶病毒(barley yellow mosaic virus,BaYMV)及WSSMV非常相似，故一般认为病毒存在于禾谷多粘菌体内以持续性方式传播。

1.3.3病害流行学

秋季适当降雨和较低温度(4～13℃，最适为10℃)、冬季寒冷以及春季延续的低温有利于病害的发生和症状表现。连作感病小麦品种会导致该类病害的流行，并且病症加重，休耕能消除或降低土壤的侵染性。温度是病害发展及症状表现的主要决定因素^{［18，19］}。

WSSMV及WYMV侵染冬小麦的最适温度为15℃(变动范围可在5～17℃，但不能超过20℃)。在适宜的温度及充足的土壤湿度条件下，小麦播种后4～10d病毒侵染就会发生，10～20d侵染达到高峰^{［18～20］}。在北温带小麦栽种区，大约是在播种后10～40d，田间的病毒就随着禾谷多粘菌的游动孢子开始侵染小麦。播种30d后，用ELISA方法可以在冬小麦根部检测到病毒，60d后，就能在嫩叶上检测到病毒。

病毒侵染的植株数以及根组织中的病毒含量在秋冬季增加，嫩叶中的病毒含量在秋末、冬季和早春增加。通常这段时间的气温都低于5℃，表明病毒的二次侵染、复制、细胞-细胞间的运动以及系统性的运动都只在很低的温度条件下发生^{［20～22］}。

这类病毒从根到叶的运动相当缓慢，约需30～40d，而从叶到根的运动仅需要5d。病毒从根到叶的运动之所以缓慢，可能取决于韧皮部对病毒的吸收情况^［23］。

虽然秋冬季时ELISA法已能检测到植株中病毒的存在，但此时小麦植株是无症的^{［20～22］}。冬末早春时分，温度常变动在5～13℃，植株经春化后重新生长，新叶才逐渐表现出症状。病土接种的植株，在合适温度下，通常需60d或更长的潜伏期才能表现出症状；即便是用病毒摩擦接种幼苗，症状表现也需要经过30～40d时间^{［24，25］}。

用以下一些处理方法可以使潜伏期缩短几周，并使表现症状植株的百分数增加：1)交替的冰冻和融冻；2)培养温度在5～17℃范围内变动；3)严重冰冻(-17℃)损害后再生长；4)剪除植株嫩叶后再生长。除方法2外，其余方法都是对根(直接)和(或)叶片(直接或间接)的损害，推测可能是由于暂时性地改变了植株韧皮部结构，病毒更容易进入，从而导致潜伏期的缩短^［23］。

1.3.4经济影响

WSSMV和WYMV的危害主要表现为小麦分蘖减少、生长受阻、产量减少和质量下降。

在加拿大安大略省，WSSMV侵染引起的冬小麦产量损失一般在3%～59%之间。在美国北部、中部和东北部地区，WSSMV的侵染常导致24%～64%的减产。欧洲WSSMV通常是和土传小麦花叶病毒(soil-borne wheat mosaic virus,SBWMV)混合侵染小麦的，引起的作物产量损失也很严重。中国WYMV病害分布区域包括北部冬小麦区的胶东沿海区，黄淮冬小麦区的大部，长江中、下游冬小麦区的部分和西南冬小麦区的四川盆地区等小麦生态区。据我们1998年春天沿312国道从南京到河南潢川的调查，大约有20%～30%的小麦发病。如河南潢川县，WYMV常年发病面积在10000hm²；1991年大发生，发病面积23333hm²，3333hm²绝收；1970～1998年累计发病面积达206666hm²。一般病田小麦减产10%～30