百合作为重要的食用和药用资源,其产业发展受到病毒传播的严重威胁。全球已报道近19种侵染百合的病毒,其中百合无症状病毒(LSV)、百合斑驳病毒(LMoV)和黄瓜花叶病毒(CMV)是主要的三重病毒复合体,在中国多个百合主产区造成重大经济损失。传统检测方法如ELISA和RT-PCR对新型病毒检测能力有限。武汉市农业科学院等机构的研究团队通过整合宏基因组学和分子生物学技术,在卷丹百合中发现了两种新型花椰菜花叶病毒科病毒Lancifolium Caulimovirus A(LCaA)和Lancifolium Caulimovirus B(LCaB),并开发出特异性分子标记体系。该研究为百合病毒病防控提供了新工具,相关成果发表在《Virology Journal》。
研究采用宏基因组测序结合Sanger测序验证的技术路线,从武汉新洲区、江夏区及恩施市三个海拔区域采集表现叶绿素缺失和坏死病征的百合样本,使用CTAB法提取总DNA。通过DNBSEQ-T7平台进行150bp双端测序,获得38GB高质量数据。利用SPAdes软件进行de novo组装,经DeepVirfinder等工具预测病毒序列。基于基因组变异特征设计特异性引物,通过PCR扩增和电泳分析建立检测体系。
研究通过宏基因组测序发现两个具有花椰菜花叶病毒科特征的contig序列,分别命名为LCaA和LCaB。LCaA全长7,542nt,含4个ORF;LCaB全长7,582nt,含3个ORF。系统进化分析显示LCaA和LCaB与草莓脉带病毒(SVBV)、锦葵黄花叶病毒(MYMAV)等聚为一支,形成独立进化分支。基于7个LCaA和6个LCaB分离株的序列变异,开发出四组分子标记,能够快速、特异地检测LCaA和LCaB。应用该体系发现双河镇样本中LCa病毒检出率达10%。
病毒丰度分析显示,Sobelivirales目(8%)、鸢尾马铃薯Y病毒(Iris potyvirus A,5%)和葱黄条病毒(Shallot yellow stripe virus,4%)为主要RNA病毒,而DNA病毒中花椰菜花叶病毒科仅占0.001%。该研究首次报道了百合中两种新型花椰菜花叶病毒科病毒的发现和鉴定,建立的分子标记体系为百合病毒早期诊断和防控提供了重要技术手段。发现的LCa病毒可能引起叶绿素缺失和鳞茎腐烂症状,其进化地位和致病机制仍需深入研究。宏基因组技术的应用为植物病毒组研究提供了新范式,未来通过提高测序深度可进一步提升病毒发现效率。