柑桔黄龙病(CitrusHuanglongbing,HLB)是柑桔生产上的毁灭性病害,该病是由限制于韧皮部的革兰氏阴性细菌———韧皮部杆菌属(Ca狀犱犻犱犪狋狌狊Liberibacter)引起,通过带病苗木、接穗及柑桔木虱进行传播。在中国,Reinking(1919)最早报道在广东的珠江三角洲地区有柑桔黄龙病的发生,据种植者的观察此病可追溯到19世纪80年代的广东潮汕地区。在2004年以前,黄龙病仅在亚洲东南部、非洲南部的国家和地区发生。2004年和2005年相继在巴西圣保罗地区和美国佛罗里达州发现了黄龙病。现在该病害已广泛分布于亚洲、美洲和非洲等50多个国家和地区。目前发现的柑桔黄龙病菌有亚洲种(“Ca.L.asiaticus”)、非洲种(“Ca.L.africanus”)和美洲种(“Ca.L.americanus”)。我国于1996年首次应用PCR技术检测柑桔植株体内的黄龙病菌。近年来,柑桔黄龙病不断扩散蔓延,严重影响柑桔产业的发展。蒋军喜等2005—2008年田间调查和室内PCR检测结果表明,江西省抚州地区无柑桔黄龙病发生。然而,2012年以来柑桔黄龙病在江西赣州地区大暴发,黄龙病极可能蔓延到抚州地区。南丰蜜桔是抚州地区的特色主导产业,截至2016年,当地南丰蜜桔种植面积达4.67万hm2(70万亩),年产量125万t,是20万农民增收致富的主业。如果抚州地区的南丰蜜桔感染黄龙病菌,将对江西南丰蜜桔产业造成严重影响。2015年10月抚州地区南丰县和广昌县的南丰蜜桔植株出现了类似黄龙病的症状。为探明抚州地区南丰蜜桔是否携带黄龙病菌,笔者对采自田间的疑似黄龙病症状的南丰蜜桔,利用黄龙病菌16SrDNA的特异引物OI1/OI2c以及β操纵子基因的特异引物A2/J5进行鉴定,并通过测序进行比较分析。
1 材料与方法
1.1 样品采集及总DNA提取
于2015年10月在江西省抚州地区广昌县和南丰县采集疑似黄龙病症状(典型黄龙病斑驳症状)的南丰蜜桔叶片样品,两地各8份。采用OMEGA公司植物DNA提取试剂盒提取叶片DNA。取5μLDNA溶液于1%琼脂糖凝胶上进行电泳,在凝胶成像系统(AlphaImager)中观察提取的DNA纯度,其余置于-20℃下保存备用。
1.2 PCR扩增
引物序列(5’—3’):OI1为GCGCGTATGCAATACGAGCGGCA,OI2c为GCCTCGCGACTTCGCAACCCAT,A2为TATAAAGGTTGACCTTTCGAGTTT,J5为ACAAAAGCAGAAATAGCACGAACAA。 引物扩增片段长度:OI1/OI2c为1167bp[9],A2/J5为703bp。
PCR反应体系(25μL)组成:10×buffer2.5μL,10mmol/LdNTP2.5μL,ddH2O17.6μL,10mmol/LPrimerF0.5μL,10mmol/LPrimerR0.5μL,2.5U/μLTaqDNApolymerase0.4μL,DNA模板1.0μL。
PCR反应程序:96℃5min;95℃45s,55℃30s,72℃1min,35个循环;72℃7min。
PCR完成后取5μL反应产物经1.0%琼脂糖凝胶电泳检测,电压130V,电泳30min,采用凝胶成像系统观察目的条带。
1.3 16SrDNA片段克隆与测序
采用全式金生物(TransGenBiotech)EasyPure?PCR纯化试剂盒对以上引物扩增出来的目的条带进行纯化、回收,将纯化的片段连接到pEASYT1vector,并转入大肠杆菌DHT1感受态细胞,通过PCR扩增筛选获得阳性克隆子,送至生工生物工程(上海)股份有限公司测序。
1.4 同源性比对及系统发育树构建
利用BLAST软件,将以上测序结果与Genbank中的9条与黄龙病菌相关的16SrDNA部分核苷酸序列进行同源性分析,同时利用MEGA6软件中的最大似然法构建系统发育树。这9条序列包括:来自中国广东、美国佛罗里达、中国江西的柑桔黄龙病菌亚洲种(基因库登录号分别为DQ157273、EU130553和DQ432003),柑桔黄龙病菌非洲种(基因库登录号为L22533),柑桔黄龙病菌美洲种(基因库登录号为AY742824),马铃薯斑马病菌“Ca.L.solanacearum”(基因库登录号为GU373048),在山木瓜上发现的一种可培养的韧皮部杆菌“犔犻犫犲狉犻犫犪犮狋犲狉犮狉犲狊犮犲狀狊”(基因库登录号为JX430025),根瘤菌“犚犺犻狕狅犫犻狌犿sp.”(基因库登录号为DQ337580)以及α亚纲细菌“犛犻狀狅狉犺犻狕狅犫犻狌犿犿犲犾犻狋犻strainS33”(基因库登录号为DQ423246)。最大似然法分析前,使用MEGA6中的ModelTest估计对比序列的最优替代模型,其中(HKY+G)为最优。分支中的节点支持通过自展分析(bootstrapanalysis)计算,设1000次重复。
2 结果与分析
2.1 犘犆犚
结果两地叶片样品提取的总DNA纯度(A260/A280)1.89~2.12之间。用OI1/OI2c和A2/J5引物进行PCR扩增,均可分别扩增出1167bp和703bp的特异条带(见图1和图2)。说明所采集的样品均感染黄龙病。
2.2 同源性
分析结果看出,抚州南丰蜜桔黄龙病菌16SrDNA片段序列与柑桔黄龙病菌亚洲种16SrDNA片段序列的同源性为99%~100%。其中,与来自中国广东的黄龙病菌亚洲种(基因库登录号DQ157273)的相似性为100%,与来自中国江西宫川温州蜜柑黄龙病菌亚洲种(基因库登录号DQ432003)的相似性为99%。与黄龙病菌非洲种的同源性为97%,与黄龙病菌美洲种的同源性为95%。因此,从分子水平上证明抚州南丰蜜桔黄龙病菌为亚洲种。
2.3 系统发育树
从构建的系统发育树可看出,江西省抚州地区广昌县和南丰县的南丰蜜桔黄龙病菌与黄龙病菌亚洲种归为一类(见图3)。这说明广昌县和南丰县的南丰蜜桔黄龙病菌属于黄龙病菌亚洲种。
3 讨论
南丰蜜桔是我国柑桔的优良品种,也是江西抚州的传统特色产品,迄今已有1300多年的栽培历史。在本研究以前,未见江西抚州南丰蜜桔感染黄龙病菌感染的报道。2015年10月抚州地区南丰县和广昌县的南丰蜜桔植株出现类似黄龙病的症状后,笔者进行系统研究的结果表明,南丰县和广昌县的南丰蜜桔均感染了黄龙病菌,且病菌的16SrDNA片段序列与柑桔黄龙病亚洲种16SrDNA片段序列的相似性为99%~100%,即南丰蜜桔黄龙病菌属于亚洲种。因此,建议江西抚州积极做好黄龙病的防治工作,在辖区内进行全面普查,及时挖除病株。另外,在区域层面上应推广使用无病苗木,并做好柑桔木虱的统防统治工作;在果园管理上应加强肥水管理,增强植株的抗病能力。