目前，已发现的马铃薯病毒、类病毒近40种[3]，其中危害严重的有6~7种，包括马铃薯Y病毒（potato virus Y，PVY）、卷叶病毒（potato leafroll virus，PLRV）、M病毒（potato virus M，PVM）、S病毒（potato virus S，PVS）、A病毒（potato virus A，PVA）、X病毒（potato virus X，PVX）等[4-5]。随着病毒检测技术不断发展，发现几乎所有马铃薯品种均受到一种或几种病毒的复合侵染[6]。研究[7]表明，单一病毒侵染会引起马铃薯减产30%~50%，不同病毒混合侵染则可造成80%以上的减产。目前，生产上采用的脱毒种薯能最大程度减轻马铃薯携带病毒几率，降低病毒病的危害[8]。脱毒种薯的质量关系到生产种薯能否大面积销售推广及马铃薯生产能否持续健康发展。由于宁夏马铃薯脱毒种薯繁育体系起步晚、底子薄且基础弱，种薯质量控制体系仍不健全，种薯质量不过关，合格种薯种植率偏低，与国内外先进生产单位存在一定差距，制约了产业的发展[9]。
1 材料与方法
1.1 试验材料
2019-2023年对宁夏西吉县、原州区、隆德县、海原县、同心县、彭阳县和农垦集团的种薯繁育企业、合作社和农户生产的原原种、原种、一级种和脱毒试管苗等脱毒种薯材料进行采样检测，品种包括青薯9号、费乌瑞它、冀张薯12号、维拉斯、闽薯1号、陇薯3号、陇薯7号、陇薯10号、陇薯14号、宁薯15号、宁薯18号、宁薯19号、大西洋、希森6号、夏波蒂、庒薯3号、天启3号、青薯168、布尔班克、商薯19、农大4号、V7、226、F-1、F-2共25个品种（系），共计采样1105个（表1）。
表1 马铃薯脱毒种薯样品信息
Table 1
| 编号 Number | 采样地点 Sampling location | 样品数量Sample number | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 2019 | 2020 | 2021 | 2022 | 2023 | ||
| 1 | 西吉县 | 73 | 120 | 81 | 145 | 23 |
| 2 | 原州区 | 43 | 106 | 66 | 53 | 50 |
| 3 | 隆德县 | － | 18 | 14 | 33 | 7 |
| 4 | 海原县 | － | 12 | 34 | 39 | 14 |
| 5 | 同心县 | － | 8 | 5 | 34 | 5 |
| 6 | 农垦集团 | 58 | 44 | 10 | － | － |
| 7 | 彭阳县 | － | 2 | 8 | － | － |
| 合计Total | 174 | 310 | 218 | 304 | 99 | |
1.2 病毒检测
PLRV、PVY、PVA、PVS、PVM和PVX的检测试剂盒购自美国阿格迪Agdia公司。检测方法参照Salazar[13]双抗体夹心酶联免疫吸附法（DAS-ELISA）。其原理是将抗原、抗体间的免疫反应和酶的高效催化反应进行有机结合，即用化学方法将酶和抗体结合形成酶标记抗体，但仍保持抗体的免疫活性，当与相应抗原反应时形成酶标记的免疫混合物，酶遇到相应底物时降解底物而产生颜色反应。若抗原量多，结合上的酶标记抗体也多，酶降解底物量大而颜色深；若抗原量少，则颜色浅；若没有抗原，则基本没有颜色，通过目测或酶标仪可判定结果[13]。取样品叶片或薯块出芽部分进行检测[14]，按照试剂盒说明书步骤进行具体操作。
2 结果与分析
2.1 不同地区马铃薯种薯病毒病带毒情况分析
对宁夏地区马铃薯种薯进行病毒检测。结果（表2）表明，在7个县（区、农垦）采集的1105份马铃薯种薯样品中，整体侵染率较低，共计156个样品携带一种或者多种病毒。PLRV、PVY、PVA、PVS、PVM和PVX 6种病毒在马铃薯种薯中都有出现，其中PLRV的侵染率最高，达到了4.16%，说明其传播效率较高或者当地马铃薯品种对其抗病性较低；PVY侵染率次之，为3.98%；PVA为3.80%，PVS为3.62%；PVM为2.17%；PVX侵染率最低，仅为1.63%，说明其是最容易通过茎尖脱毒技术去除的病毒。
表2 马铃薯种薯样品病毒检测结果
Table 2
| 病毒种类 Virus type | 带毒样品数量 Number of virus carrying samples | 侵染率 Infection rate (%) |
|---|---|---|
| PLRV | 46 | 4.16 |
| PVY | 44 | 3.98 |
| PVA | 42 | 3.80 |
| PVS | 40 | 3.62 |
| PVM | 24 | 2.17 |
| PVX | 18 | 1.63 |
| 合计Total | 156 | 14.12 |
部分种薯携带多种病毒，合计时每携带一种病毒按照1个带毒样品统计，下同。
Some varieties of potato carry multiple viruses, when adding up, count each virus carried as a virus carrying sample, the same below.
2.2 不同年份马铃薯种薯脱毒情况分析
对2019-2023年所采集的马铃薯种薯样品进行病毒检测，结果（表3）表明，不同年份种薯侵染率不同，且呈递减趋势。侵染率最高的是2019年，为16.65%，其他年份侵染率由高到低依次是2020（16.45%）、2021（14.09%）、2022（12.50%）和2023（7.07%）。随着脱毒技术成熟、人员技能水平提升、防控传播媒介技术更高效，各育种单位脱毒水平也越来越高，从而降低了马铃薯种薯带毒率。分析种薯不同年度带毒情况，发现PVY在2019和2020年的侵染率最高，其中2019年达到9.77%，远高于其他病毒侵染率。PLRV在2021年侵染率最高，达到10.00%。PVA在2022年最高，达到8.22%。PVS在2020年最高，达到6.13%。
表3 不同年份种薯样品中6种病毒的检测结果
Table 3
| 病毒种类 Virus type | 侵染率Infection rate | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 2019 | 2020 | 2021 | 2022 | 2023 | |
| PLRV | 0.57 | 5.81 | 10.00 | 1.64 | 0.00 |
| PVX | 0.57 | 3.87 | 0.45 | 0.33 | 3.03 |
| PVY | 9.77 | 8.71 | 0.00 | 0.00 | 0.00 |
| PVS | 1.72 | 6.13 | 4.09 | 1.64 | 4.04 |
| PVA | 0.00 | 1.61 | 5.45 | 8.22 | 0.00 |
| PVM | 4.02 | 2.58 | 1.82 | 1.64 | 0.00 |
| 整体侵染率 Total infection rate | 16.65 | 16.45 | 14.09 | 12.50 | 7.07 |
2.3 不同地区马铃薯种薯脱毒情况分析
5年不同地区马铃薯种薯病毒的检测结果（表4）表明，不同地区病毒种类和马铃薯种薯带毒程度都不同。西吉县和原州区6种病毒都有携带，农垦集团携带4种病毒，海原县携带3种病毒，隆德县和同心县携带2种病毒，彭阳县仅仅携带1种病毒。其中PVS在所有采集地均有携带；PVM在西吉县、原州区、海原县和农垦集团有携带；PVA在西吉县、原州区、隆德县和同心县有携带，其中同心县侵染率高达34.62%，主要集中在一批次脱毒种薯中，可能是操作不当导致脱毒效果不佳或者管理不当引起病毒传播侵染；PVY和PVX都在西吉县、原州区和农垦集团携带；PLRV仅在西吉县、原州区和海原县携带。这也反映出当地大田马铃薯主要发生的病毒种类。通过综合分析各地种薯病毒侵染率，同时结合各地马铃薯产业实际发展情况，可初步判断出不同地方宁夏马铃薯繁育基地脱毒繁育水平。
表4 宁夏不同地区种薯带毒情况统计
Table 4
| 编号 Number | 采用地点 Sampling location | 样品数量 Sample number | 侵染率Infection rate | 整体侵染率 Total infection rate | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| PVY | PVX | PVS | PVM | PVA | PLRV | ||||
| 1 | 西吉县 | 442 | 3.85 | 2.49 | 3.85 | 3.62 | 0.68 | 2.94 | 12.44 |
| 2 | 原州区 | 318 | 5.35 | 1.89 | 3.14 | 0.94 | 5.97 | 10.06 | 16.67 |
| 3 | 隆德县 | 72 | 0.00 | 0.00 | 1.39 | 0.00 | 2.78 | 0.00 | 4.17 |
| 4 | 海原县 | 99 | 0.00 | 0.00 | 2.02 | 2.02 | 0.00 | 1.01 | 5.05 |
| 5 | 同心县 | 52 | 0.00 | 0.00 | 9.62 | 0.00 | 34.62 | 0.00 | 40.38 |
| 6 | 农垦集团 | 112 | 8.93 | 0.89 | 2.68 | 2.68 | 0.00 | 0.00 | 15.18 |
| 7 | 彭阳县 | 10 | 0.00 | 0.00 | 20.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 20.00 |
2.4 不同马铃薯类型繁育材料带毒情况分析
图1
图1
各级种薯带毒率统计
Fig.1
Statistics of virus carrying rates of different varieties potato breeding materials
2.5 宁夏脱毒种薯中不同病毒检出率情况分析
由表5可知，在脱毒马铃薯种薯中，携带单种病毒和复合携带多种病毒都有检出，携带一种病毒的样品占比11.12%，携带2种及以上病毒的样品占比2.97%，主要以单独携带为主，占总带毒种薯量的78.9%，多种病毒复合携带占21.1%。在单独携带病毒的种薯中，PLRV的侵染率最高，达到2.44%；PVX最低，仅为0.72%，说明PLRV传播效率较高或者当地马铃薯品种对其抗病性较低，导致其侵染率高，PVX则较容易通过脱毒措施去除。所有种薯中，检出携带多种病毒的样品很少，主要是PVA+PLRV类型，5年内仅检测到9个样品，其他类型5年内仅检测到1~3个样品，说明当前的脱毒技术能将马铃薯中大部分病毒脱除掉。
表5 马铃薯种薯单独和复合病毒侵染率
Table 5
| 病毒 Virus | 侵染率 Infection rate | 病毒 Virus | 侵染率 Infection rate | 病毒 Virus | 侵染率 Infection rate | 病毒 Virus | 侵染率 Infection rate |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| PLRV | 2.44 | PVA+PLRV | 0.81 | PVY+PVX | 0.09 | PVY+PVX+PVS+PLRV | 0.18 |
| PVY | 2.26 | PVS+PVM | 0.27 | PVX+PLRV | 0.09 | PVY+PVX+PVS+PVM | 0.09 |
| PVS | 2.26 | PVY+PVS | 0.18 | PVS+A+PLRV | 0.27 | PVS+PVM+PVA+PLRV | 0.09 |
| PVA | 1.99 | PVS+PVA | 0.18 | PVY+PVX+PVA | 0.18 | PVY+PVX+PVS+PVM+PVA | 0.09 |
| PVM | 1.45 | PVY+PLRV | 0.09 | PVY+PVX+PLRV | 0.09 | PVY+PVX+PVM+PVA+PLRV | 0.09 |
| PVX | 0.72 | PVY+PVM | 0.09 | PVY+PVS+PVA | 0.09 | － | － |
3 讨论
马铃薯产业是支持宁夏南部干旱半干旱山区农民增收的支柱产业，由于常年种植，导致马铃薯受病毒病的危害日益严重，成为制约其产业持续、健康和高效发展的主要障碍。近年来，随着马铃薯脱毒技术的发展和脱毒种薯的大面积推广，给马铃薯病毒病的防控带来了希望。种薯质量把控是防控马铃薯病毒的关键环节[2]。本试验通过对宁夏马铃薯主要种植7个县（区、农垦）近5年生产的1105个种薯样品进行抽样检测，涉及品种25个，结果表明，6种马铃薯病毒在宁夏生产的马铃薯种薯中均有携带，不同地区携带的种类有所不同，但是整体侵染率在2023年有所下降，说明全区种薯质量在不断提升。
检测结果表明，PLRV侵染率最高，是宁夏马铃薯最难通过脱毒技术去除的马铃薯病毒，而PVX病毒侵染率最低，是最容易脱毒去除的病毒。不同病毒脱除效果不同，与病毒本身生物学特性相关，也与寄主的抗性水平有关。刘波微等[16]对“大西洋”等7个品种进行田间病毒病抗性鉴定，认为不同品种马铃薯对病毒病的抗性差异较大。高艳玲等[17]对PVX和PVY等6种病毒脱毒效果进行检测，发现不同病毒脱除的难易程度不同，其中PVS是最难脱除的病毒。以上结果说明，不同病毒在脱毒种薯中携带量不同，马铃薯的抗性、脱毒技术水平等都会对其产生影响。宁夏西吉县、原州区和海原县等都是宁夏马铃薯种植和繁育大县，有众多繁育企业，也有很多小型合作社、家庭农场等，其脱毒技术水平参差不齐，影响了当地种薯整体的质量水平。
宁夏马铃薯种薯的病毒侵染率较高，脱毒不彻底，几种病毒发生较为普遍，不但影响宁夏育种企业种薯合格率，也严重影响宁夏马铃薯产业的健康发展。国家标准要求马铃薯种薯总病毒病（PVY和PLRV）的允许率为原原种0%、原种1%、一级种5%、二级种10%[18]。提高繁育种薯质量，降低种薯病毒侵染率，是当前宁夏马铃薯育种产业发展的主要方向。要提高脱毒种薯质量水平，一是要加大对中小育种单位的技术指导、产业帮扶，提升当地整体种薯繁育技术水平；二是强调脱毒种薯繁育过程中的病毒快速检测，及时剔除带毒试管苗和带毒种薯，从而有效地控制种薯质量；三是严格脱毒种薯种植过程中的田间管理，控制好传播媒介，切断传播途径，防止病毒病的传播，降低种薯的病毒侵染[9]。
下阶段，将继续针对宁夏主栽品种马铃薯田间病毒病发病情况进行调查，探讨大田马铃薯和种薯带毒相互影响，其结果可为宁夏马铃薯脱毒种薯的生产和抗病毒病品种的选育提供理论依据，同时还可为该地区马铃薯种薯的引进和病毒病害防治提供参考。
参考文献
Organization of genes controlling disease resistance in the potato genome
Nineteen single dominant genes (R genes) for resistance to viruses, nematodes, and fungi have been positioned on the molecular map of potato using DNA markers. Fourteen of those genes are located in five "hotspots" for resistance in the potato genome. Quantitative trait loci (QTL) for resistance to late blight caused by the oomycete Phytophthora infestans, to tuber rot caused by the bacterium Erwinia carotovora ssp. atroseptica, and to root cyst nematodes have been identified on all 12 potato chromosomes. Some QTL for resistance to different pathogens are linked to each other and/or to resistance hotspots. Based on the genetic clustering with R genes, we propose that some QTL for resistance have a molecular basis similar to single R genes. Mapping potato genes with sequence similarity to cloned R genes of other plants and other defense-related genes reveals linkage between candidate genes, R genes, and resistance QTL. To explain the molecular basis of polygenic resistance in potato we propose (a) genes having structural similarity with cloned R genes and (b) genes involved in the defense response. The "candidate gene approach" enables the identification of markers highly useful for marker-assisted selection in potato breeding.
Breeding virus resistant potatoes (Solanum tuberosum): A review of traditional and molecular approaches
