真菌病毒对植物病原物的生物防治作用及其研究进展

摘要 综述了板栗疫病、玉米黑粉病、油菜菌核病利用真菌病毒来防治植物病原物的成功实例，并分析了其致病机理，通过其显著效果评述了生物防治植物病原物的意义，并展望了该研究领域的应用前景。

关键词 真菌病毒;致病力;低毒力菌株;生物防治;生理特性

中图分类号 S432.4+4  文献标识码

A  文章编号 0517-6611（2015）03-131-02

The Biocontrol Effects and Research Advances of Mycoviruses against Plant Pathogens

SHI Tingting， QIN Qian， ZHANG Juncheng

（Agricultural College of Guangxi University， Nanning， Guangxi 530003）

Abstract  This paper summarized the successful instances of using mycoviruses to prevent and control plant pathogens， analyze its pathogenesis， at the same time review the meaning of biological contol of plant pathogens through its significant effect on Chestnut blight， Ustilago maydis and Rapesclerotiniarot， in addition， the application prospect was forecasted.

Key words  Mycoviruses; Pathogenicity; Low power strains; Biological control; Physiological characters

作者简介 时婷婷（1991- ），女，山东德州人，硕士研究生，研究方向：植物真菌病害及其防治。

收稿日期 20141211

真菌病毒是以真菌为宿主的病毒。1962年英国的霍林斯等在电子显微镜（简称电真菌病毒镜）下从栽培蘑菇（Agaricus）中发现了与病害有关的3种病毒：直径为25和29  nm的球形病毒以及19  nm×50  nm的短棒状病毒^[1]。Lampson等报道病毒的dsRNA是绳状青霉（Penicillium funiculosum）产生干扰素诱导剂的来源;Klenschmidt等通过电镜在匐枝青霉（P.stoloniferum）的培养液或提取液（抗病毒部分）中发现了病毒颗粒;Banks等证实了匐枝青霉病毒（PsV）和绳状青霉病毒（PfV）都是dsRNA病毒;姜道宏等从油菜菌核病的病原菌核盘菌致病力衰退菌株 DT8 中分离鉴定出DNA 病毒^[1]。

在真菌的各大类群中都发现过病毒，约有100种真菌可被病毒感染，包括1种病毒侵染几种真菌或1种真菌同时感染几种病毒。目前已知的真菌病毒有62种，分布于50余属中，其中仅蘑菇病毒就有5种类型。现有资料表明，病毒和真菌之间的关系极为复杂，真菌病毒已成为遗传学和分子生物学中很有价值的试验体系之一^[1]。为此，笔者综述了真菌病毒在植物生物防治上的应用及其研究进展，旨在为植物微生物学研究提供参考。

1 真菌病毒的形态特征和生理特性

1.1 真菌病毒的形态特征

大多数真菌病毒都是小的、球形或六边形颗粒，直径为25～45  nm，有单层衣壳（相当于高等动物或植物dsRNA病毒的内层衣壳）， 分子量6×10⁶～131×10⁶，沉降系数为100～200 s，少数为杆状、弯曲杆状、球棒状、线状病毒。如引起双孢蘑菇的病毒有直径19、25、29、34～35、50  nm的球状病毒和19～50 nm的杆状病毒，其中直径25、35 nm的球状病毒和19～50 nm的杆状病毒最常见^[2]。

病毒通常分布在菌丝细胞的原生质或液泡内，不规则聚合或有时在老菌丝体中呈晶格状排列，并不与细胞核、线粒体或其他细胞相结合^[3]。真菌病毒不能以常规的摩擦或混合接种方法侵染菌体。在自然条件下，病毒不是以细胞广泛裂解的方式释放，而是以菌体胞质割裂产生有性或无性孢子的方式传到后代——纵向传播;或者由于病（带毒）、健康的可亲的菌丝、孢子之间融合发生胞质交换而传播——横向传播。

1.2 真菌病毒的生理特性

目前根据核酸类型不同将真菌病毒分为3种：dsRNA病毒、dsDNA病毒和ssRNA病毒。大多数真菌病毒属dsRNA，如蘑菇（A.bisporus）、香菇（Lentinus edodes）、玉蜀藜长蠕孢（Helminthosporium maydis）及小麦全蚀病菌（Gaeumannomyces graminis）^[4]。据Hollings （1979）统计，在所有已知的dsRNA病毒中，真菌病毒占第1位;而大多数的植物病毒和脊椎动物病毒为ssRNA病毒^[1]。2010年5月4日，国际权威刊物《美国科学院院刊》（PNAS）发表了华中农业大学微生物学国家重点实验室姜道宏教授课题组的研究结果，报道他们从油菜菌核病的病原菌——核盘菌致病力衰退菌株 DT8 中分离鉴定出DNA 病毒（SsHADV1），并详细描述了菌株的菌落形态，同时对该 DNA 病毒的序列结构、系统进化、转染以及传播特性进行了研究^[5]。 近期他们与美国肯塔基大学研究人员共同努力，发现在很简单的遗传转化条件下纯化的该病毒颗粒和寄生在核盘菌上的病毒颗粒均易转移到蔬菜病原菌核盘菌中，能够进行胞外转移，说明该 DNA 真菌病毒具有与 RNA 病毒完全不同的启动感染宿主的方式^[6]。目前发现属于ssRNA真菌病毒的是引起双孢蘑菇的17 nm×50 nm的杆状病毒^[7]和香菇菌丝中一种直径为34 nm的球状病毒颗粒^[8]。

2 真菌病毒在植物病原真菌生物防治上的应用

2.1 板栗疫病

板栗疫病是由栗疫菌（Cryphonectria parasitica=Endothia parasitica）引起的栗树病，主要表现为树皮及树干发生溃疡，严重时可导致死亡。该病在国内外都相当普遍^[9-10]。在栗疫病菌的低致病力菌株中分离到dsRNA， 其对强毒力栗疫病菌的致病作用降低了栗疫病菌对栗树的侵染性^[11]。天然含dsRNA低毒力菌株的出现使得濒临灭绝的欧洲栗树林得以恢复。当然，该种致病力作用或侵染性的降低也有可能是低毒力菌株对寄主植物的诱导抗病或位点竞争等保护作用^[4]。若干年来，欧美等地用低毒力菌株进行生物防治取得了明显的治疗效果^[12]。低毒力菌株以其应用简便、无污染、成本低、效果明显等特点在生物防治中日益受到重视。

2.2 玉米黑粉病

毒素的产生是由特定的dsRNA和病毒颗粒决定的，黑粉菌具有3种杀伤型和3种免疫型，对6种菌株分析，都有直径40 nm的病毒颗粒，但dsRNA不相同，其致死体系至少是由1个核基因的2个等位基因控制的。黑粉菌的致死型菌株产生的胞外毒素杀死或抑制敏感型菌株，致死型菌株是自身免疫的，并且对属于同一专化类群的其他致死菌株也是免疫的，而对不同专化群的致死菌株是敏感的，该种致死-免疫特性是与胞质遗传和含有特殊的dsRNA片段的病毒颗粒的存在相关的。玉米黑粉菌生物防治的可行性是由其致死体系决定的。研究表明，玉米黑粉菌产生的胞外蛋白质毒（致死蛋白质KP1、KP4和KP6）对相近的禾本科黑粉菌也有致死性。真菌病毒影响真菌产生次生代谢产物，没有病毒颗粒并不意味着没有病毒，可能是病毒在分解状态或其他尚未被识别的状态，但对寄主生理还是有影响的^[13]。

2.3 油菜菌核病

核盘菌引起的菌核病严重威胁到油菜和豆类等 450 多种植物的安全生产，是油菜的第一大病害。人们一直认为只有RNA病毒才能感染真菌，姜道宏教授课题组在油菜菌核病的病原菌-核盘菌致病力衰退菌株DT8中分离鉴定出的真菌DNA病毒打破了这一观念，为真菌DNA病毒的进一步研究提供了理论支持。经脱毒处理过的DT8VF菌株能重新恢复毒性形成正常菌落，将其与致病力衰退的DT8菌株接触后又出现致病力衰退现象，为生物防治植物真菌病害开辟了广阔的研究前景。另外，该研究团队通过室内和 4 年田间的试验证明空气喷洒盾壳霉能用于油菜菌核病的生物防治^[14]。

预测核盘菌致病力衰退相关DNA病毒 （SsHADV1） 能在田地中自然传播，其寄主范围可能扩大到其他重要的植物病原菌^[5]。通过感染马铃薯葡萄糖琼脂培养基上的核盘菌菌丝和拟南芥叶子等试验，结果表明该真菌病毒能抑制病原菌的扩繁，减缓病情的蔓延，同时能够显著提高野外培养油菜籽的产量，为开发新的天然生物农药提供了新的思路和方向。

综上，真菌病毒对植物病原真菌的生物防治作用主要存在3种机理：低毒力菌株的产生;其代谢物对病原物的致死作用;保护作用。

3 真菌病毒在植物病原真菌生物防治上的意义与展望

化学污染最重要、最直接的根源是农药、化肥的不断追加和非理性施用，给生态环境造成的污染和破坏与日俱增^[15]。现今，控制真菌病害的主要方法依然是使用化学杀菌剂，为了减少杀菌剂的使用，开发一种既高效又环保的方法来有效控制真菌病害十分必要。例如，用活体微生物来防治有害生物的微生物体农药包括了以细菌、真菌、昆虫、病毒、线虫以及拮抗微生物所开发的农药等。目前我国能大规模生产的生物农药品种主要有4个，即苏云金芽孢杆菌、井岗霉素、阿维菌素和赤霉素^[16]。病毒与真菌次生代谢产物关系以及利用病毒防治植物病原真菌病害可以从生态角度出发，保护环境，减少化学农药带来的弊端，提高自然防护系统的扩展。

真菌中dsRNA致死因子的存在是一种重要的生物学现象^[17]。近年来对B.cinerea低毒力菌株的研究较热门，它是继E.parasitica后又一研究焦点，可作为生物防治的手段之一^[18]。国内于云南、广西找到低毒力菌株，成功地实现了低毒力基因转移，使强毒力菌株基因转变为低毒力菌株^[12]。研究低毒力相关的dsRNA与其他真菌病毒dsRNA的关系，可为真菌病毒dsRNA的基础研究以及调控病原真菌dsRNA对寄主的毒力提供依据^[19]。另外，国际上首次有关真菌 DNA 病毒的报道，不仅拓宽了人们对病毒生态学及进化的认识，也为进一步利用真菌 DNA 病毒防治植物菌核病提供了新途径。

将真菌病毒应用于生产实际，需要解决的问题很多，植物的栽培条件、栽培措施、自然环境、微生态环境、真菌病毒的形态稳定性等因素都影响真菌病毒发挥作用，因此利用真菌病毒进行大田防病，必须考虑它的生态学、病理学和形态学等方面的影响。另外，真菌病毒的分离及筛选方法也有需改进和完善之处。

真菌病毒特殊的致病作用决定了真菌病毒既有理论研究的广度和深度，又有多方面的应用潜力，是个潜力巨大、尚待开发的微生物新资源。一方面，在长期的进化过程中它们与宿主真菌之间的诱导抗性或位点竞争关系能够减轻病原真菌的致病作用;另一方面，认为它们能够产生多种生物活性物质，所以可以用于包括生物农药在内的药物研发。因此，开展植物真菌病毒的研究不仅对植物微生物学科的基础研究有重要的理论价值，而且对农业可持续发展也有重要的实践意义^[20]。

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