对巴西玉米生产地区与玉米作物相关的软体细菌和病毒的调查

《Tropical Plant Pathology》：Survey of the mollicutes and viruses associated with maize crops across corn-producing regions of Brazil

玉米病害研究在巴西八个州采集136份样本，通过分子检测发现玉米条纹病毒（MRFV）、玉米黄斑病毒（MaYMV）、玉米条斑病毒（MSMV）及类菌体（玉米矮化 streak 病原体，MBSP；玉米 stunt 螺旋体，CSS）广泛存在，首次确认MaYMV和MSMV在巴西南部流行，病原体多样性分析显示地区间分布相似，但热带种植季多样性更高。

　　玉米（*Zea mays* L.）作为一种全球广泛种植的作物，其种植范围覆盖了巴西的所有州，其中第二季玉米产量占全国粮食生产的主要部分。然而，玉米经常受到多种病害的威胁，近年来，由于玉米叶蝉（*Dalbulus maidis*，半翅目：蝉科）种群密度的上升，玉米矮缩复合病害逐渐成为影响玉米生产的突出问题。该叶蝉不仅是一种玉米矮缩病原体的传播媒介，还与其他病原体和蚜虫共同作用，导致玉米感染多种病毒。目前，这些病原体和相关病毒的地理分布尚未完全调查清楚，因此本研究旨在分析巴西不同地区玉米矮缩复合病害相关病毒和类菌体（mollicutes）的种类及其分布情况。

本研究共采集了136个玉米样本，来自巴西的八个州，包括里约格兰德杜斯丘比特（RS）、圣卡塔琳娜（SC）、巴拉纳（PR）、圣保罗（SP）、米纳斯吉拉斯（MG）、戈亚斯（GO）、马托格罗索杜苏尔（MS）和巴伊亚（BA）。所有样本均通过TRIzol试剂提取总核酸（包括DNA和RNA）。对于RNA病毒，使用MMLV-RT酶进行互补DNA（cDNA）合成，并采用RT-PCR技术检测其存在；而对于DNA病原体，则采用常规PCR方法。所有PCR产物均通过电泳验证，并对符合预期大小的扩增产物进行Sanger测序。研究结果确认了在这些州中存在玉米细条病毒（MRFV）、*Spiroplasma kunkelli*（玉米矮缩类菌体，CSS）、*Candidatus* Phytoplasma asteris（玉米丛枝类菌体，MBSP）、玉米黄斑病毒（MaYMV）、玉米条纹病毒（MSMV）以及甘蔗花叶病毒（SCMV），并且MRFV的感染率最高。此外，生物多样性分析显示，这些病原体在巴西主要玉米产区的分布呈现出较为相似的模式。

目前，巴西的玉米主要受到几种病毒和类菌体的感染。这些病原体的传播主要依赖于昆虫媒介，其中MRFV和MSMV由玉米叶蝉的若虫和成虫以持久传播的方式传播，而MaYMV和SCMV则由蚜虫（*Rhopalosiphum maidis*）以持久循环传播方式传播。这些病毒和类菌体在玉米植株上引起的症状包括叶片上的白条纹、叶红变、叶脉局限性黄化条纹、植株矮缩以及穗部籽粒减少等。然而，这些症状的严重程度和表现形式会受到植株发育阶段、环境条件以及病原体毒株的影响，因此在实际诊断中可能存在一定的复杂性。此外，由于对其他病毒的检测并未成为常规操作，因此在田间观察到的症状变化可能还涉及其他尚未被充分研究的病毒种类。

巴西的玉米种植通常依赖于高度技术化的农业体系，并且主要分布在土壤肥沃、降雨充足、阳光充沛的地区。然而，巴西的“Safrinha”玉米种植（即第二季种植，通常在夏季播种，冬季收获）面临着特殊的环境挑战，如在塞拉多地区（Cerrado）光照不足和干旱风险较高，而在南部地区则存在霜冻的风险。这些因素可能会影响玉米的产量，即使在应用了最新的农业技术之后。值得注意的是，Safrinha玉米种植面积正在逐步扩大，超过了传统的全季玉米种植。这种种植模式有助于形成“绿色桥梁”，即在不同季节之间保持病原体和媒介昆虫的持续存在，从而增加病害传播的风险。

为了更全面地了解玉米矮缩复合病害相关病原体的分布情况，本研究对来自不同地区的136个样本进行了分析。其中，54个样本来自亚热带地区，82个样本来自2022年的Safrinha季节。通过PCR和RT-PCR方法，研究人员检测到了MRFV、CSS、MBSP、MaYMV、MSMV和SCMV等多种病原体。结果显示，MRFV在所有样本中均被检测到，感染率高达88%；而MaYMV、MSMV和SCMV则在部分样本中被发现，其中MaYMV在47个样本中被检测到，MSMV在20个样本中被检测到，SCMV仅在3个样本中被发现。这些结果表明，MRFV是该复合病害中最常见的病原体，而其他病毒则具有一定的地域性分布。

在病原体的混合感染方面，研究发现混合感染比单一感染更为常见。具体而言，78个样本中检测到了多种病原体的混合感染，其中39个样本感染了两种病原体，26个样本感染了三种病原体。在亚热带夏季种植区，CSS与MRFV的混合感染较为常见；而在亚热带Safrinha种植区，MRFV与MaYMV的混合感染更显著；而在热带Safrinha种植区，约85%的样本感染了四种以上的病原体，其中CSS、MBSP、MRFV和MaYMV的组合最为常见，甚至有一个样本感染了所有检测的病原体。这些混合感染模式可能与不同地区的环境条件、媒介昆虫的种群动态以及病原体之间的相互作用有关。

此外，本研究还探讨了病原体的多样性。通过应用Hill数（Hill numbers）这一衡量生物多样性的指标，研究人员发现，无论是在不同地区还是不同季节，病原体的多样性模式基本一致。这种一致性可能反映了病原体在玉米种植区的广泛分布，同时也提示了病原体之间的相互作用可能对玉米的生长和产量产生重要影响。研究还指出，虽然某些病原体如CSS在温暖的亚热带地区更为常见，而MBSP则在较冷的环境中表现出更高的感染率，但整体而言，病原体的分布并不完全由温度决定，还可能受到其他因素的影响。

在巴西，MRFV的感染率已经很高，而本研究进一步确认了其在南部地区的广泛存在。值得注意的是，这是首次在巴西南部地区发现MaYMV和MSMV的感染。这些病毒的出现可能意味着病原体的地理扩散正在加快，需要进一步的监测和防控措施。同样，SCMV虽然在巴西的玉米种植中也有所发现，但其分布范围相对有限，主要集中在圣保罗州。而MSMV则首次在巴西的戈亚斯州被报道，显示出其在巴西境内可能正在扩展。

本研究还揭示了病原体之间的相互作用对玉米健康和产量的潜在影响。例如，混合感染可能加剧症状的严重性，增加对真菌病害的易感性。这在巴西的玉米种植区已有部分观察报告，表明病原体的混合感染可能对作物的生长和产量产生复合效应。因此，未来的研究应更加关注病原体之间的协同或拮抗作用，以及这些作用如何影响病害的发生和发展。

从农业管理的角度来看，本研究的结果对于制定有效的病害防控策略具有重要意义。由于病原体和媒介昆虫在不同地区和季节的分布模式相似，因此需要采取区域化的管理措施，以防止病害的进一步扩散。同时，加强媒介昆虫的监测，尤其是在病原体已被检测到的地区或其周边区域，有助于降低病害对玉米生产的潜在经济损失。此外，由于Safrinha种植模式的广泛推广，以及“绿色桥梁”现象的存在，病原体和媒介昆虫的持续传播可能成为未来玉米生产的重要挑战。

综上所述，本研究提供了关于巴西玉米矮缩复合病害相关病原体分布的重要信息。MRFV的高感染率表明其在玉米病害中的主导地位，而其他病毒如MaYMV和MSMV的出现则提示了病原体可能正在向新的地区扩散。混合感染的普遍性进一步强调了病原体之间可能存在的复杂相互作用，这需要更多的研究来揭示其机制。未来，为了有效控制玉米病害，需要在病原体监测、媒介昆虫控制以及病害管理策略上采取更加综合和区域化的措施。这不仅有助于减少病害对玉米产量的影响，还能提高农业生产的可持续性和经济效益。