1. 引言

烟草普通花叶病毒病是世界烟草生产上危害最严重的病害之一[1]。烟草普通花叶病毒(Tobacco Mosaic Virus, TMV)具有寄主范围广、抗逆性强、危害大等特点，在全世界烟草主产区均有分布，造成烟草和其他农作物的产量降低甚至绝收[2]。它主要感染烟草，但也能影响其他多种植物，包括蔬菜、花卉和一些观赏植物。烟草普通花叶病毒对烟草的危害主要表现在叶片上。感染TMV的烟草叶片会出现黄绿相间的斑驳，随着病情的发展，叶片会变得粗糙、皱缩并出现深绿色的条纹或斑点[3] [4]。这些症状会导致叶片的光合作用能力下降，从而影响植株的生长和发育。此外，受感染的植株生长速度会减慢，严重时会导致植株矮化。由于叶片受损和生长受阻，烟草的产量会显著减少。同时，受感染的叶片中的尼古丁含量可能会增加，这会影响烟草的品质和口感[5]。

因此，控制烟草花叶病的危害已成为当前烟草生产中的主要难题。目前，烟草花叶病的防治方法主要有农业防治、物理防治、生物防治和化学防治。农业防治包括选用抗病品种和加强栽培管理[6] [7]，但是缺点周期长且推广难，传统的杂交育种培育出一个既具有优良农艺性状又对烟草花叶病毒有高抗性的烟草品种，通常需要经过5~15年甚至更长时间的杂交、回交和筛选过程。目前，物理防治成本高且实施难度高，如20世纪80年代我国就有银灰色薄膜覆盖避蚜防病技术，不过未能大面积推广，其中最重要的原因就是成本过高[8]。生物防治效果不稳定且技术复杂，化学防治会导致环境污染和农药残留问题，威胁人类的健康[9]-[11]。所以，寻找一种新的防治烟草普通花叶病毒的方法就受到了越来越多的关注，而利用诱导植物抗性来防治烟草病毒病逐渐走进了人们的视野。

植物防御反应在感染部位被激活后，通常会在远端部分触发系统防御反应，这种抗病性叫系统获得性抗(SAR)，特征是特定PR基因协同激活，可由PTI和ETI触发，与SA水平增加相关[12] [13]。SA信号传导受损的植物不能发展SAR且无PR基因激活，表明SA是必要中间体。调节蛋白NPR1是SA信号转导子，被SA激活后作为转录共激活因子。现有研究表明β-罗勒烯可以刺激植物产生获得性抗性(SAR) [14]。

β-罗勒烯作为一种能够诱导植物产生防御反应的植物通讯信号分子，已有研究报道它可以解除植物水杨酸(SA)途径和茉莉酸(JA)途径之间的拮抗作用，促进抗性基因PR1基因和PDF1.2基因表达水平的同时增加，从而达到使植物既抗虫又抗病的效果[15] [16]。简而言之，β-罗勒烯在抵抗烟草病毒病方面具有巨大潜力。现在，使用β-罗勒烯作为试剂，深入研究其在防控普通烟草花叶病毒方面的有效性，旨在为普通烟草花叶病毒病的防控开辟新的思路。

2. 材料与方法

2.1. 实验材料

烤烟品种：“云烟87”(湖南农业大学农学院烟草科学重点实验室馈赠)。采用漂浮育苗的方法育苗，待烟苗长至两叶一心时挑选长势一致且未受胁迫的烟苗移栽至直径10 cm，深度为15 cm的钵子中，长至五叶一心后待用。

2.2. 试剂

β-罗勒烯，购自西格玛公司；10 L干燥罐；玻片；化学农药：甾烯醇(有效成分含量0.06%)。

2.3. 试验地点与时间

湖南农业大学作物代谢调控与代谢工程实验室，长沙市浏阳烟草试验基地(经度：113.85˚，纬度：28.29˚)。

试验时间：2024.03~2024.08。

2.4. 试验设计

该试验设计并涵盖了室内盆栽试验和大田试验这两个部分，旨在全面、系统地研究β-罗勒烯对烟草相关特性的影响以及其在实际应用中的效果。

在室内盆栽试验中，为了确保试验结果的准确性和可靠性，设置两个处理组。每个处理都进行三次重复操作，而每次重复均包含三株烟苗，以此增加样本数量，减少误差。其中，经过β-罗勒烯诱导的烤烟被明确设定为处理组，这些烟苗在特定的条件下接受β-罗勒烯的处理，以观察其在病毒抗性等方面的变化。而未经β-罗勒烯诱导的烤烟则作为对照组，需要注意的是，除了未接受β-罗勒烯诱导这一关键差异外，对照组的其他操作条件，包括光照、温度、水分、土壤肥力等方面，均与处理组保持严格一致，以便更准确地评估β-罗勒烯的作用效果。

在大田试验中，为了进一步探究β-罗勒烯在实际田间环境中的表现，并与传统防治方法进行对比，设置了三个处理类别。将施用β-罗勒烯的田块明确划分为处理组，未施用β-罗勒烯且未施用化学农药的田块作为对照组。同时，还设置了施用化学农药的田块为化学农药组，用于与β-罗勒烯处理组进行对比，分析不同防治手段在大田环境中的优劣。在进行病害调查时，各组均采用五点取样法，即在每个田块中选取五个具有代表性的点进行调查。在每个取样点，随机调查50株烤烟，以获取足够的数据进行统计分析。此外，为了防止各处理之间因气流、水流、土壤传播等因素产生相互影响，各处理之间使用黑色薄膜进行阻隔，并且间隔距离达到5米，这样可以有效避免不同处理之间的交叉干扰，使每个处理都能在相对独立的环境中进行。

2.5. 调查内容及方法

在室内培育烟苗的过程中，需密切关注烟苗的生长状态。当烟苗逐渐生长至五叶一心的关键阶段时，从中仔细挑选出那些长势均匀一致的烟苗。这些烟苗的叶片大小、茎干粗细等生长指标应较为相近，以保证试验的一致性。同时，所选烟苗必须具备健壮的生长态势，而且，这些烟苗在整个培育过程中未曾遭受过任何诸如干旱、病虫害等胁迫因素的影响，为试验结果的准确性和可靠性奠定基础。

在对烟苗进行β-罗勒烯诱导处理时，处理完成后，将TMV病毒接种到处理组和对照组的烟株上时，要精确控制接种量，保证两组烟株所接受的病毒量完全相同，避免因接种量的差异而影响试验结果。同时，接种的部位也需保持一致，且接种面积也要精确控制，使处理组和对照组在这一方面不存在任何差异。为了进一步提高试验的可靠性，每个处理都要设置三个重复，以减少偶然因素对试验结果的影响。在烟株发病后，要及时、准确地统计不同处理下的发病率和病情指数。

进一步在大田实验中，从移栽后的第15天开始，每隔两周对各处理分别施加罗勒烯和化学农药。在施加过程中，要严格控制剂量和施加方式，确保每个处理区域都能接受到准确的处理。在烤烟旺长期和初花期这两个关键的生长阶段，采用五点取样法对TMV发病率和病情指数进行调查。在选取取样点时，要保证其具有代表性，能够涵盖大田不同位置的情况。在每一个取样点，调查50株烤烟，对每株烤烟的发病症状进行准确判断和记录，包括叶片上的病斑数量、大小、形状以及分布情况等。

对于发病指标进行调查，参照国家标准GB/T23222-2008评估病害等级。病毒病病情指数及发病率计算公式如下：

$病情指数=\frac{\sum \left(各级病株\left(叶\right)数\times 相对级值\right)}{调查总株\left(叶\right)数\times 最大级值}\times 100\%$ (1)

$发病率\left(\%\right)=\frac{发病株\left(叶\right)数}{调查总株\left(叶\right)数}\times 100\%$ (2)

$防治效果\left(\%\right)=\frac{对照病情指数-处理病情指数}{对照病情指数}\times 100\%$ (3)

$防治效果\left(\%\right)=\frac{对照病情指数-处理病情指数}{对照病情指数}\times 100\%$ (4)

3. 结果与分析

3.1. β-罗勒烯诱导烟株防御烟草普通花叶病毒病

外源施加β-罗勒烯显著诱导烤烟植株对TMV产生抗性。接种TMV后，处理组烟株发病情况显著低于对照组(图1)。对照组发病率高达81.6%，而处理组仅为32.0%，降幅达60.7%。从病情指数看，对照组为76.67，处理组仅为26.67，降幅达65.21% (表1)。这表明β-罗勒烯有效控制了TMV病毒传播和增殖，这种良好的防控效果为后续的大田实验提供了坚实的依据。

Figure 1. Effect of indoor prevention and control of TMV in β-ocimene (A): Control (CK); (B): β-ocimene

图1. β-罗勒烯室内防控TMV的效果(A)：对照(CK)；(B)：β-罗勒烯处理

Table 1. The prevention and control effect of A β-ocimene TMV

表1. β-罗勒烯对TMV的防控效果

注：不同处理对应的各项数值中不同的小写字母表示单因素方差分析在0.05水平下，差异显著。

外源施加β-罗勒烯显著减轻了TMV在植株上的危害症状，通过直观观察即可辨别(图2)。接种TMV病毒后，对照组烟株7天后开始显现花叶症状，而处理组烟株未出现花叶情况。对照组新叶出现褪绿斑点，随后逐渐扩大形成花叶，处理组新叶几乎未受侵害。这表明β-罗勒烯有效抑制了TMV的增殖与转运，使烟株展现出强抗性。室内盆栽试验证实，β-罗勒烯作为植物通讯信号分子，具备诱导烟株抗TMV的独特能力，为其实际应用提供了理论支持和实践依据。

Figure 2. Effect of β-ocimene induced treatment on the accumulation of TMV in tobacco plants (A): Control (CK); (B): β-ocimene

图2. 经β-罗勒烯诱导处理后对TMV在烟株上发病情况(A)：对照(CK)；(B)：β-罗勒烯处理

3.2. 大田施用β-罗勒烯对烟草普通花叶病毒病的防治效果

在自然状况下，于旺长期开展首次针对TMV的发病率及病情指数的调查(图3)。

在对照组烟田中，TMV发病率较高，达10.5%，病情指数为2.15。相比之下，施用β-罗勒烯的烟田显著改善，发病率降至5.3%，病情指数仅为0.91。化学农药组发病率为6.0%，病情指数为1.40。数据分析显示，β-罗勒烯防治效果达57.76%，优于化学农药的34.88%。初花期第二次调查中，各处理发病率及病情指数均上升，但β-罗勒烯组上升趋势较平缓，病情指数上升幅度极小。最终，β-罗勒烯防治效果上升至64.71%，显著优于化学农药的38.86% (表2)。大田实验证明，β-罗勒烯凭借显著的抗病毒效果和独特机制，可作为防控烟草普通花叶病毒病的新型试剂。

Table 2. Effect of different field treatments on the prevention and control of TMV

表2. 大田不同处理对TMV的防控效果

注：不同处理对应的各项数值中不同的小写字母表示单因素方差分析p值在0.05水平下，差异显著。

Figure 3. The incidence of TMV with different treatments (A): Control (CK); (B): B: Chemical pesticides; (C): β-ocimene

图3. 不同处理TMV的发病情况(A)：对照(CK) (B)：化学农药(C)：β-罗勒烯

4. 结论

本研究采用室内盆栽试验与大田试验相结合的方式，在室内盆栽实验中，可以精确控制各种环境因素，观察β-罗勒烯对烟草植株感染TMV的初期反应和微观变化，为后续的田间实验提供理论依据和技术参数。而田间实验则更贴近实际生产环境，能够全面了解β-罗勒烯在复杂田间条件下对TMV的防控效果，通过对不同处理的发病率和病情指数的统计，发现罗勒烯对烟草普通花叶病毒有着显著的防控能力。

这有助于开发一种高效、新型、绿色且无残留的烤烟TMV防控新方法。该方法将突破传统防治手段的局限性，显著提高对烟草花叶病毒的防治效率，减少病毒对烟草产量和质量的损害。同时，其创新性的特点将为烟草病虫害防治领域带来新的活力和发展方向，推动相关技术的不断进步。

5. 讨论

到目前为止，针对烟草普通花叶病毒(TMV)依然没有有效的防治手段。而利用β-罗勒烯防治烟草花叶病毒的方法具有显著的优势，其操作流程简单，不需要复杂的技术和设备支持，无论是专业的农业技术人员还是普通的烟农，都能够轻松掌握并实施。在使用β-罗勒烯制成的产品时需要注意的是：应该均匀撒施，避免形成堆积在植株一处，以免产生药害。同时，施用时避免雨天与大风天气。该方法易于在广大的烟草种植区域进行推广，不受地域、种植规模等因素的限制，能够快速地应用到实际生产中。

这不仅为TMV的防控提供了崭新的思路和切实可行的方法，拓宽了烟草病虫害防治的研究视野和实践路径，还为推动烤烟产业的可持续发展奠定了坚实的基础。通过减少病毒危害，保障烟草的稳定生产和优质供应，促进烤烟产业在经济、社会和生态环境等多方面实现协调发展，提升烤烟产业的整体竞争力和可持续发展能力，为烟草行业的长远发展注入新的动力。

基金项目

本研究由湖南省烟草公司长沙市公司项目(CS2023KJ02)资助。

致 谢

本文在撰写和修改过程中，感谢杨忠龙、陈庆龙、肖亚琴参与实验设计及实验结果分析。

NOTES

^*同等贡献。

^#通讯作者。

参考文献