Molecular Plant:破解大豆重大病害“症青”的病因

南京农业大学农业农村部大豆病虫害防控重点实验室/植物保护学院分子植物病毒学团队成员联合国家大豆产业技术体系多位专家在权威植物学期刊Molecular Plant在线发表了题为“A new distinct geminivirus causes soybean stay-green disease”的研究论文，首次破解了大豆“症青”的病因，解析了大豆“症青”病害的致病重要原因是由一种新型的重组病毒导致的。

 

　　大豆（Glycine max（L.） Merr.）起源于中国，已有五千年栽培历史，是我国重要的粮食和油料作物，也是世界上最重要的豆类作物。大豆含有丰富的植物蛋白质，是植物油和蛋白的重要来源，在世界各地广泛种植。由于国内对于大豆的需求与日俱增，中国的大豆产量难以满足国内日益增多的消费，超过八成的大豆依赖进口，当前我国大豆进口占粮食进口总量的70.3%（国家统计局数据）。因此，大豆产业的健康发展关乎我国粮食安全以及在全球贸易中的话语权。近年来，一种名为大豆“症青”病害在黄淮海大豆主产区大面积爆发流行，导致大豆严重减产，重发区甚至绝收，感病大豆在正常成熟时植株仍然持青不能收获，并且豆荚空瘪或者籽粒瘪，造成严重的经济损失。近年来，大豆“症青”持续爆发，但是造成该病害的病因却一直模糊不清、没有定论。“症青”的连年爆发，导致黄淮海地区农民种植大豆的意愿不断下降，直接影响了我国的大豆安全生产和大豆振兴计划的实施。

 

　　研究人员利用实验室建立的病毒高通量监测平台，首先在大豆“症青”样品中鉴定出了一种新型的重组双生病毒-大豆症青相关病毒（SoSGV），该病毒具有非常独特的特征，它是由双生病毒科的不同属的病毒发生重组产生。通过对多年多地大量症青样品进行病毒检测，发现所有田间采集的大豆症青样品上均检测出该病毒感染。为了进一步明确该病毒感染大豆是否真的能够产生“症青”症状，研究人员构建了大豆症青相关病毒侵染性克隆，病毒侵染性克隆在隔离温室内对大豆进行人工接种产生了与田间完全一致的大豆“症青”症状，感染病毒的大豆具体表现为植株叶片持青，大豆瘪荚的数量显著增加，结种数量显著减少，并导致百粒重显著降低。因此研究人员通过柯赫氏法则证实了重组的新型双生病毒造成了大豆“症青”病害。为了探明大豆症青相关病毒的流行变异特征，研究人员对2019-2021三年期间在黄淮海大豆主产区原阳、新乡、宿州及郑州四地共采集了27个样品的大豆症青相关病毒进行全长克隆测序，基于贝叶斯和MCC分析明确了SoSGV的分子变异特征并揭示该病毒仍处在较大的变异和进化中，进一步监测该病毒的演变及流行暴发规律迫在眉睫。研究成果对防控大豆“症青”病害提供了扎实的科学理论基础，为进一步解析其发生流行规律、筛选抗病品种及“症青”的防控奠定了重要基础。

南京农业大学植保学院在读博士生程锐祥为该论文的第一作者，南京农业大学农业农村部大豆病虫害防控重点实验室/分子植物病毒学实验室徐毅教授和陶小荣教授为共同通讯作者，国家大豆改良中心主任盖钧镒院士、国家大豆产业技术体系首席科学家韩天富研究员、国家大豆产业技术体系病虫害研究室主任王源超教授、黄淮海地区相关试验站站长等参与了该项研究。研究得到了农业农村部、国家自然科学基金、南京农业大学高层次引进人才资金等项目的资助。

柯赫氏法则确定了大豆“症青”致病病原