甘薯[Ipomoea batatas L.(Lam)]是世界上重要的粮食、饲料作物和工业加工原料。中国是世界上的甘薯种植大国,近年受病害影响,部分地区甘薯产量下降明显。甘薯高危病毒病(Sweet potato virus disease,SPVD)是由甘薯羽状斑驳病毒(Sweet potato feathery mottle virus,SPFMV)和甘薯褪绿矮化病毒(Sweet potato chlorotic stunt virus,SPCSV)2种病毒复合侵染造成的,SPVD是甘薯上的毁灭性病害,发生SPVD的甘薯表现为植株矮化,叶片褪绿、扭曲、畸形等症状,产量也会严重受到影响。为全面系统地认识和了解SPVD的发生、传播、防控、监测及致病机理,预防和控制SPVD大面积传播,减少SPVD对甘薯产量造成的损失,本研究通过对SPVD自然感染及人为摩擦感染两种方式下甘薯品种抗性、不同SPVD防控措施效果鉴定、快速高效的SPVD病原检测方法建立以及SPVD病原侵染甘薯的转录组学研究,得到如下结果:1.SPVD甘薯品种抗性和防控SPVD抗性与品种有关。在2014、2015两年间,利用淀粉型甘薯品种渝薯2号、渝薯4号、渝薯6号、渝薯12、渝薯33,兼用型甘薯品种徐薯22、南薯88,红心甘薯品种(系)CT1、0841-14和紫心甘薯品种宁紫薯1号等10个甘薯品种(系)进行自然感染和人为摩擦试验,发现渝薯2号、徐薯22、宁紫薯1号、0841-14的SPVD抗性相对较弱,CT1、渝薯4号、渝薯12号SPVD抗性相对较强。淀粉型、兼用型,以及食用型的红心甘薯和紫心甘薯品种均有SPVD发生。研究发现感染SPVD的植株一般先在顶端幼嫩叶片出现症状,进而整株出现扭曲畸形、褪绿矮化症状,随后在染病植株附近也会陆续发现植株被感染情况。在苗期生长阶段,SPVD感染和扩散程度相对较为严重,植株生长后期基本没有再大规模扩散。人为摩擦试验发现摩擦主茎和侧枝茎易造成SPVD感染,摩擦叶片容易致使叶片损伤不利于SPVD传播。2014年收获的表症健康的植株的种薯于次年播种育苗时其植株也有感病现象,表明SPVD可能在种薯中潜伏。在2014-2015两年间,利用甘薯品种徐薯22,设立8个独立区块分别进行剪除病叶、拔除病苗、喷施农药、放置粘虫板、放隔虫网、放诱虫灯、使用脱毒种苗和对照处理。结果发现两年间对照处理染病株数均最多,拔出病苗、喷施农药、放置防虫网、使用脱毒种苗防控措施下均未发现染病植株,剪除病叶两年间均发现有SPVD感染植株,放置粘虫板、诱虫灯在2014年发现了较少的染病植株。试验证明,筛选和培育抗性品种、严格防控幼苗期SPVD感染、重点观察植株顶端幼嫩叶片是否感染SPVD并及时拔除可在一定程度上预防SPVD大面积爆发。此外,SPVD存在潜伏侵染现象,应避免留种SPVD发生区的甘薯。消除病原或病毒传播介体可有效防控SPVD发生,在目前生产实践中使用脱毒种苗、及时拔除病苗、使用防虫网和定期喷施农药可能是防控SPVD较为可行的有效手段,而剪除病叶、安置粘虫板和诱虫等防控措施效果并不明显。2.SPVD病原荧光定量RT-PCR检测方法建立选取具有SPVD不同典型症状的甘薯品种(系)叶片作为试验材料,对供试材料叶片中的SPFMV外壳蛋白CP和SPCSV热激蛋白HSP70核苷酸序列进行克隆和序列分析,根据保守核苷酸序列设计荧光定量RT-PCR检测引物,对供试样品进行荧光定量RT-PCR检测,与感染SPVD典型症状和NCM-ELISA检测结果进行比较,并对取自不同甘薯品种(系)、相同品种(系)不同单株以及相同植株不同部位的叶片检测结果进行比较,筛选可快速、精确、定量检测SPVD病原的荧光定量RT-PCR检测方法。序列分析结果表明,供试材料中SPFMV至少存在2个株系类型(RC和EA),SPCSV至少存在1个株系类型(WA)。在15份供试材料中,10份材料由NCM-ELISA和荧光定量RT-PCR均检测到SPFMV和SPCSV的共同感染,且荧光定量RT-PCR检测结果与发病症状和NCM-ELISA检测结果相吻合,其检测结果可准确反映甘薯SPVD染病植株中2种病毒复合侵染情况。荧光定量RT-PCR检测结果还表明,不同品种(系)或相同品种(系)不同单株病叶中SPFMV CP与SPCSV HSP70转录水平存在差异;相同植株顶端幼嫩叶片和中部成熟叶片中SPFMV CP与SPCSV HSP70转录水平也存在差异。染病材料中SPFMV中CP转录水平均相对较高,是SPCSV的HSP70转录水平的3-556倍。4份材料经NCM-ELISA检测只有SPFMV而没有SPCSV感染,而荧光定量RT-PCR还可检测到其中2份材料中SPCSV HSP70转录水平,说明这2份材料中也存在SPFMV和SPCSV的共同感染,表明荧光定量RT-PCR比NCM-ELISA检测结果更灵敏、准确。本研究建立的检测方法以植物叶片总RNA为检测对象,利用SPFMV CP与SPCSV HSP70转录水平反应病毒拷贝数高低,相比操作更为简便,检测更为高效,为SPVD针对性的监测预警提供了极为有效的方法。3.SPVD病原侵染甘薯的转录组学研究选用SPVD易感品系0841-14同一染病中心的健康甘薯植株和SPVD染病植株顶端幼嫩叶片进行转录组测序。比较两份材料的转录组共检测到差异表达基因(Differentially expressed genes,DEGs)11120个,其中上调表达基因6032个,下调表达基因5088个。通过GO功能富集分析和Pathway显著富集分析,发现差异表达基因主要涉及代谢过程、细胞学过程、响应刺激等生物学进程,主要响应结合、催化活性、转运及转录因子活性等分子功能,编码的蛋白质主要分布在细胞器、细胞膜等细胞组分。SPVD病原侵染甘薯导致次生化合物代谢、翻译过程、碳水化合物代谢、能量代谢、多酮和多萜类化合物代谢等途径出现响应。SPVD病原侵染可致使甘薯植株光合效率下降、苯丙氨酸代谢途径严重受损、生成类黄酮、木质素、植保素的关键酶受到抑制,部分植物激素含量和抗病基因的表达变化明显。研究所获数据为甘薯基因组学研究提供助力作用,同时可为揭示SPVD病原侵染甘薯的机理提供线索。本研究明确了SPVD的发生传播规律和部分甘薯品种抗性,对当前常用的病毒病防控措施进行了效果鉴定并找出适合SPVD防控的有效方法,建立了能够快速准确定量检测SPVD病原的甘薯荧光定量RT-PCR检测方法,初步了解了SPVD病原侵染甘薯产生的应答响应,有望进一步揭示甘薯SPVD致病机理和抗病分子机制,为甘薯抗病分子育种提供重要信息。