番茄花葉病毒ToMV

日期：2023-12-18 09:57:04

番茄花葉病毒（Tomato mosaic virus，簡稱ToMV）最早于1909年在美國被報道，是一種具有全球分布的植物病毒，可對各種作物造成嚴重損害^[1]。那么，番茄花葉病毒究竟是什么？

在本文中，我們將描述ToMV的結構、傳播、感染癥狀，并與煙草花葉病毒進行比較，為預防和治療這種植物病害提供合理建議。

1. 番茄花葉病毒的定義

番茄花葉病毒（Tomato mosaic virus，簡稱ToMV）是一種屬于Virgaviridae家族、Tobamovirus屬的正鏈單鏈RNA病毒。它是一種具有全球分布的植物病毒，擁有廣泛的寄主范圍，不僅可以感染茄科植物、十字花科植物等蔬菜作物，還能感染花卉和幼苗等。ToMV引起了許多重要農作物的花葉病，特別是對全球茄子產量造成了威脅。

2. 番茄花葉病毒的結構

番茄花葉病毒呈桿狀結構，長約300nm，半徑約18nm。其基因組編碼了四種不同的蛋白質：180kDa的RNA依賴性RNA聚合酶、130kDa的甲基轉移酶/螺旋酶、30kDa的移動蛋白（MP）和18kDa的外殼蛋白（CP）^[2]。130KDa和180KDa蛋白質由基因組RNA編碼，并參與病毒的復制。MP和CP蛋白則由各自的亞基基因mRNA翻譯而來，參與病毒的包裝和傳播。研究表明，番茄花葉病毒顆粒非常穩定，在提取后多年內仍具有傳染性。

圖1. ToMV-Hel和Tm-1(431)配合物的晶體結構

*圖片來自http://www.naro.affrc.go.jp/archive/nias/eng/research/h26/nias2014e-04.htm

ToMV和煙草花葉病毒（TMV）在Tobamovirus屬中密切相關，都是通過植物間的機械手段傳播。它們基于遺傳、蛋白質和寄主范圍的差異來進行區分。

3. 番茄花葉病毒的傳播

番茄花葉病毒是一種特別穩定的病毒，在土壤或其他基質中可以存活數年，尤其是在被消毒的殘留葉片和根系中，這是病毒傳播和傳播的主要來源^[3]。它主要通過機械摩擦傳播，種子、葉片和根系殘渣也攜帶著病毒^[3]。番茄花葉病毒還可以附著在咀嚼昆蟲或動物的口器上。然而，番茄花葉病毒沒有真正的昆蟲媒介。種子是番茄花葉病毒遠距離傳播的主要因素。感染的種子可以將病毒傳給植物，但通常是通過人類活動引入和傳播的。病毒可以很容易地從工人的污染手、工具和衣物轉移到植物上，通過植物捆扎、修剪芽、收獲等操作，導致受感染的植物在行間被頻繁分布成行。

4. 番茄花葉病毒感染的癥狀

番茄花葉病毒可以在植物的任何生長階段和任何部位引發病情。不同的感染部位可能表現出不同的癥狀。這些癥狀的強度與株系的性質、品種、感染植物的年齡、溫度、光照強度以及氮和硼土壤含量等有關^[4]。

番茄花葉病毒主要危害植物的葉片、莖和果實^[4]。受感染植物的葉片呈現出黃色和綠色，具有馬賽克和斑駁的外觀。有時，葉片會萎縮。嚴重感染的植物可能會呈現出蕨類植物的形態，某些區域的葉片變得深綠色且隆起。莖和卷須上會有深褐色斑塊，但變色僅限于表皮組織，而不深入莖內。一些植物也會感染果實。果實表面可能有黃色或棕色條紋，稍微凹陷，皮下就會出現內部褐化，降低果實的數量和大小。感染番茄花葉病毒的幼苗可能會導致植物生長遲緩和矮小。在寒冷溫度下，癥狀可能會受到抑制。因此，感染的幼苗可能在轉移到溫暖環境后才顯示癥狀。

5. 控制番茄花葉病毒感染

番茄花葉病毒是嚴重影響番茄產量和栽培的主要因素之一。因此，已經提出了幾種綜合控制措施來應對番茄花葉病毒^[4][5]。

5.1 種植抗病毒品種

有幾個抗番茄花葉病毒的番茄品種。研究發現，含有Tm-22基因的番茄可以特異性地抵抗ToMV的不同株系，包括ToMV-0、ToMV-1和ToMV-2。

5.2 使用認證的無病毒種子

番茄花葉病毒通過植物間的有性繁殖、嫁接和種子傳播。確保種植的任何種子都是無病毒的至關重要。這可以阻止番茄花葉病毒通過機械活動傳播到健康的植物。

5.3 采取健全的衛生措施

衛生是控制番茄花葉病毒時最重要的措施。工具和受感染的材料應該經過仔細的清潔和消毒。在處理植物之前和之時用肥皂和水洗手，以減少植物之間的潛在傳播。銷毀任何看起來萎縮或變形的幼苗，然后對工具和雙手進行消毒。保持番茄周圍的區域雜草清除，避免病毒滋生。還要控制昆蟲，以減少污染的可能性。

6. 與番茄花葉病毒相關的產品

番茄花葉病毒對作物的影響相當顯著。因此，科學家一直在研究番茄花葉病毒，尋找更有效的解決方案來預防或控制其感染。為了促進番茄花葉病毒的研究，CUSABIO已經開發了幾種相關產品，包括ToMV的MP和CP蛋白。

產品
Recombinant ToMV Movement protein (MP) (TMV strain tomato)	Recombinant ToMV Capsid protein (CP) (strain S-1)
Recombinant ToMV Movement protein (MP) (TMV strain K2)	Recombinant ToMV Capsid protein (CP) (strain Korean)
Recombinant ToMV Movement protein (MP) (TMV strain K1)	Recombinant ToMV Capsid protein (CP) (TMV strain K1)
Recombinant ToMV Movement protein (MP) (strain LII)	Recombinant ToMV Replicase large subunit, partial (TMV strain K2)
Recombinant ToMV Movement protein (MP) (strain LIIa)	Recombinant ToMV Replicase large subunit, partial (TMV strain tomato)
Recombinant ToMV Capsid protein (CP) (TMV strain K2)	Recombinant ToMV Replicase large subunit, partial (TMV strain K1)
Recombinant ToMV Capsid protein (CP) (TMV strain tomato)

參考文獻：

[1] Hollings, M. & Huttinga, H. 1976. Tomato mosaic virus [J]. CMI/AAB Descr. Pl. Viruses 156: 6 pp.

[2] Meshi, T., Y. Watanabe, and Y. Okada. 1992. Molecular pathology of tobacco mosaic virus revealed by biologically active cDNAs [J], p. 149-186. In T. M. A. Wilson and J. W. Davies (ed.), Genetic engineering with plant viruses. CRC Press, Inc., Boca Raton, Fla.

[3] Broadbent L, 1961. The epidemiology of tomato mosaic. I [J]. A review of the literature. Report of the Glasshouse Crops Research Institute for 1960, 96-116.

[4] Chamberlain EE, 1934. Tomato mosaic. Its appearance, cause and preventative treatment [J]. New Zealand Journal of Agriculture, 55:163-174.

[5] Broadbent L, 1976. Epidemiology and control of tomato mosaic virus [J]. Annual Review of Phytopathology, 14:75-96.