Detection of AMV pathogen of alfalfa virus diseases with different symptom types and its host ranges

doi:10.11686/cyxb2023092

Abstract

Abstract:

In this study， the level of alfalfa mosaic virus （AMV） and leaf chlorophyll contents in field-grown alfalfa （Medicago sativa） plants with different categories of AMV symptoms were assessed， and a test of the plant species host range of AMV was conducted. Chlorophyll content was determined by an acetone-ethanol extraction method， and AMV was quantified by a double antibody sandwich enzyme-linked immunosorbent assay （DAS-ELISA） method. The pathogenicity of AMV to 32 plant species in nine botanical families was determined for purified virus extract from plants with different symptom types. Four symptom categories of AMV disease were investigated： light mosaic， heavy mosaic， leaf edge chlorosis and yellowing and leaf deformity with leaf-wrinkling and dwarfing. There was a positive correlation between chlorophyll content and AMV content and symptom expression. For the most severe AMV symptom manifestation involving leaf deformation， wrinkling and dwarfing， the chlorophyll a， b， and total chlorophyll content was more than 58% lower than the control， and the carotenoid content was 134.06% higher than the control. The highest AMV content was 252.96 pg·mL^-1. The host range determination showed that purified AMV could infect 27 plant species in 7 families， with the strongest pathogenicity to Cucurbita pepo. In this species， the symptoms were local withered spots， and the concentration of AMV in plant extract at 30 days after inoculation was 316.19 pg·mL^-1.

Key words: alfalfa, viral disease, alfalfa mosaic virus, host plants, chlorophyll, pathogenicity, symptom

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Figures/Tables 5

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不同症状类型苜蓿病样 Different symptom types of alfalfa disease-like	病叶占比 Proportion of diseased leaves （%）	叶绿素含量Chlorophyll content （mg·g^-1 FW）
不同症状类型苜蓿病样 Different symptom types of alfalfa disease-like	病叶占比 Proportion of diseased leaves （%）	叶绿素a Chlorophyll a	叶绿素b Chlorophyll b	总叶绿素 Total chlorophyll	类胡萝卜素 Carotenoid
对照CK	0	1.50±0.05aA	1.36±0.03aA	2.86±0.16aA	1.38±0.02eE
轻花叶型Light mosaic	11.81	1.19±0.07bB	0.54±0.27bB	1.74±0.10bB	1.88±0.05dD
重花叶型Severe mosaic	24.41	0.81±0.11dC	0.39±0.06dD	1.21±0.01cD	2.43±0.06bB
叶片边缘褪绿黄化型Chlorotic type of leaf margin	21.26	1.07±0.06cB	0.48±0.05cC	1.55±0.12bBC	2.10±0.12cC
叶片畸形皱缩花叶矮化型Deformed and shrunken leaves， mosaic dwarf type	42.52	0.63±0.26eD	0.32±0.06eE	0.96±0.03cCD	3.23±0.03aA

不同症状类型苜蓿病样 Different symptom types of alfalfa disease-like	病叶占比 Proportion of diseased leaves （%）	叶绿素含量Chlorophyll content （mg·g^-1 FW）
不同症状类型苜蓿病样 Different symptom types of alfalfa disease-like	病叶占比 Proportion of diseased leaves （%）	叶绿素a Chlorophyll a	叶绿素b Chlorophyll b	总叶绿素 Total chlorophyll	类胡萝卜素 Carotenoid
对照CK	0	1.50±0.05aA	1.36±0.03aA	2.86±0.16aA	1.38±0.02eE
轻花叶型Light mosaic	11.81	1.19±0.07bB	0.54±0.27bB	1.74±0.10bB	1.88±0.05dD
重花叶型Severe mosaic	24.41	0.81±0.11dC	0.39±0.06dD	1.21±0.01cD	2.43±0.06bB
叶片边缘褪绿黄化型Chlorotic type of leaf margin	21.26	1.07±0.06cB	0.48±0.05cC	1.55±0.12bBC	2.10±0.12cC
叶片畸形皱缩花叶矮化型Deformed and shrunken leaves， mosaic dwarf type	42.52	0.63±0.26eD	0.32±0.06eE	0.96±0.03cCD	3.23±0.03aA

不同症状类型苜蓿病样 Different symptom types of alfalfa disease-like	提纯前Before purification		检出率 Proportion （%）	提纯后After purification
不同症状类型苜蓿病样 Different symptom types of alfalfa disease-like	OD值 OD value	AMV浓度AMV concentration （pg·mL^-1）	检出率 Proportion （%）	OD值 OD value	AMV浓度AMV concentration （pg·mL^-1）
对照CK	0.05 （-）	0	0	0	0
轻花叶型Light mosaic	0.45 （+）	102.27	100	1.79	206.18
重花叶型Severe mosaic	0.51 （+）	106.10	100	1.98	238.11
叶片边缘褪绿黄化型Chlorotic type of leaf margin	0.62 （+）	131.26	100	1.93	297.68
叶片畸形皱缩花叶矮化型Deformed and shrunken leaves， mosaic dwarf type	1.16 （+）	252.96	100	2.53	343.43

不同症状类型苜蓿病样 Different symptom types of alfalfa disease-like	提纯前Before purification		检出率 Proportion （%）	提纯后After purification
不同症状类型苜蓿病样 Different symptom types of alfalfa disease-like	OD值 OD value	AMV浓度AMV concentration （pg·mL^-1）	检出率 Proportion （%）	OD值 OD value	AMV浓度AMV concentration （pg·mL^-1）
对照CK	0.05 （-）	0	0	0	0
轻花叶型Light mosaic	0.45 （+）	102.27	100	1.79	206.18
重花叶型Severe mosaic	0.51 （+）	106.10	100	1.98	238.11
叶片边缘褪绿黄化型Chlorotic type of leaf margin	0.62 （+）	131.26	100	1.93	297.68
叶片畸形皱缩花叶矮化型Deformed and shrunken leaves， mosaic dwarf type	1.16 （+）	252.96	100	2.53	343.43

项目 Item	寄主 Host	平均病情指数 Average disease index	平均AMV浓度 Average AMV concentration （pg·mL^-1）
禾本科Poaceae	大麦H. vulgare	24.17±0.45a	191.54±0.89b
	小麦T. aestivum	21.23±0.64ab	141.68±0.78c
	玉米Z. mays	19.06±0.35bc	200.60±0.74a
	燕麦A. sativa	17.78±1.81c	121.28±0.96d
	平均Mean	20.56±0.84D	163.78±0.99E
茄科Solanaceae	本氏烟N. benthamiana	31.56±2.35c	227.80±0.70a
	心叶烟N. glutinosa	34.84±1.24b	158.92±0.73g
	普通烟N. tabacum	34.44±0.59b	193.81±1.43e
	番茄L. esculentum	35.04±0.67b	216.47±0.89c
	辣椒C. annuum	27.78±0.79d	205.14±1.38d
	茄子Solanum melongena	38.67±1.15a	155.27±0.93f
	龙葵S. nigrum	NI	NI
	马铃薯S. tuberosum	39.44±1.55a	221.00±1.39b
	平均Mean	34.54±1.35B	187.97±1.61D
豆科Fabaceae	菜豆P. vulgaris	32.67±1.01d	234.60±1.48b
	豇豆V. unguiculata	36.89±0.80b	257.26±1.05a
	豌豆P. sativum	35.11±1.45d	185.02±0.79d
	蚕豆V. faba	39.21±0.92a	176.34±1.02e
	地三叶T. subterraneum	24.57±0.62e	187.29±1.29d
	苜蓿M. sativa	35.33±1.33c	194.09±1.59c
	平均Mean	33.96±0.58B	205.77±0.59B
葫芦科Cucurbitaceae	西葫芦C. pepo	42.11±0.80a	316.19±1.14a
葫芦科Cucurbitaceae	黄瓜Cucumis sativus	38.00±0.38b	109.95±1.40b
	平均Mean	40.06±0.72A	213.07±1.27A
菊科Asteraceae	莴苣L. sativa	36.44±1.89a	148.48±0.85a
	向日葵H. annuus	34.22±0.58a	137.56±0.73c
	翅果菊P. indica	37.71±1.15a	142.73±0.90b
	菊芋H. tuberosus	NI	NI
	平均Mean	36.12±1.20B	142.92±1.54F
十字花科Brassicaceae	大白菜B. pekinensis	NI	NI
十字花科Brassicaceae	上海青B. chinensis	NI	NI
	平均Mean	NI	NI
苋科Amaranthaceae	千日红G. globosa	39.71±0.69a	121.07±0.70a
苋科Amaranthaceae	鸡冠花C. cristata	34.71±0.49b	98.74±1.05b
	平均Mean	37.21±1.08B	109.91±1.02G
藜科Chenopodiaceae	昆诺藜C. quinoa	31.46±0.68a	174.24±0.74b
	灰绿藜Chenopodium glaucum	24.16±0.57c	241.78±0.94a
	苋色藜C. amaranticolor	27.64±0.63b	161.86±0.91b
	平均Mean	27.75±0.91C	192.63±1.17C
萝藦科Asclepiadaceae	鹅绒藤C. chinense	NI	NI