浅析：东南亚木薯花叶病的出现，带来的相关影响，以及防治手段
木薯（Manihot esculenta Crantz，大戟科）是世界上最重要的食用作物之一，尽管非洲目前拥有世界上最大的生产面积，但东南亚作为粮食作物和生物燃料来源的种植一直在增加，目前木薯总产量超过 56 公吨/年。
不仅如此，木薯生产受到生产国数十种因素的影响，包括疾病，特别是木薯花叶病（CMD）和木薯褐条病（CBSD）这两种病毒性疾病对全球生产构成最严重的威胁。
非洲以外地区还没有关于 CBSD 的报告，CMD 于 2015 年首次在东南亚被报道，其病原体随后被确定为斯里兰卡木薯花叶病毒 (SLCMV)，从那时起，病毒就开始迅速传播，种植抗性品种已被证明是控制该病害的最有效策略。
CMD 对东南亚来说是新事物，尚未开发出合适的抗性品种，东南亚迫切需要制定控制该病害并以农民喜欢的品种提供健康种植材料的策略。
木薯花叶病 (CMD) 是由属于双生病毒科Begomovirus属的木薯花叶病毒 (CMB) 引起的，是非洲和亚洲木薯生产的主要限制因素，CMB 的基因组是二分的，由两条环状单链 DNA（DNA-A 和 -B）组成，每条大小约为 2.8 kb。
这些链被封装在孪生二十面体颗粒中，这些颗粒通过滚环机制与双链 DNA 中间体进行复制，CMD 症状可以清楚地识别，包括发育不良和扭曲的芽和叶，具有明显的浅绿色到黄色镶嵌图案，叶子发育和光合能力受损导致储存根产量降低，农民种植受感染的插条会导致后续种植周期的产量损失增加。
在东南亚发现 CMD 后，进行了初步调查以确定 SLCMV 对越南木薯根产量的影响，与使用健康无病插条相比，在种植时使用受 SLCMV 感染的插条时，木薯根产量和淀粉含量分别下降 16-33% 和 22-38%。这些发现与非洲的结果一致，那里也描述了与 CMD 相关的块根重量和总产量的减少。
CMB 由一群烟粉虱（烟粉虱物种复合体）以非繁殖和循环方式自然传播，该复合体由多种隐性物种组成。
烟粉虱的物种状态已，由线粒体细胞色素c氧化酶亚基I基因( cox1 )的核苷酸序列系统发育关系确定，至少有 24 个物种已被识别，对从柬埔寨和越南患病木薯叶中，收集的粉虱进行了测序，所有这些都被归类为B.tabaciAsia。
使用在越南收集的粉虱进行的接种实验表明，该病毒可以从受 SLCMV 感染的木薯传播到健康植物，由于木薯是一种无性繁殖作物，感染 CMB 的木薯茎也可能成为病源。
虽然粉虱在 20 m 以内的短距离传播中发挥着疾病媒介的作用，但木薯种植材料的分布网络，特别是通过患病茎插条的传播网络，在长距离传播中发挥着重要作用。
值得注意的是，去掉叶子后的健康茎和患病茎在形态上无法区分；使得 CMD 患病营养种植材料的商业分销成为 CMD， 在整个东南亚快速传播的主要问题，使用杀虫剂降低粉虱密度可以限制短距离传播。
然而，过度使用杀虫剂可能会加速现有烟粉虱物种向地中海烟粉虱（生物型 Q）的转移，这些烟粉虱对目前用于控制，这种害虫的杀虫剂具有抗药性，强烈建议开发综合害虫管理（IPM）来控制田间粉虱，并防止产生抗药性粉虱，防止粉虱蔓延到其他木薯种植地区。
直到2000年代初，东南亚的木薯生产才遭受严重的病虫害，木薯粉蚧Phenacoccus manihoti Matile-Ferrero（半翅目：假球虫科）和植原体病、木薯扫帚病开始对该地区的木薯造成严重损害。
SATREPS 项目旨在解决这些日益严重的害虫问题，主要目标是在东南亚发展可持续的木薯生产系统。由于没有 CMD 抗性品种，因此种子生产者必须监测 CMD 以及其他植物病虫害。
随着 CMD 的快速扩张和对 CMD 的担忧，SATREPS 做出了调整以解决这一日益严重的问题，包括设计 CMD 特异性引物以进行大量疾病筛查，还开发了用于现场疾病检测和诊断的 LAMP 引物和方案。
作为 SATREPS 项目的一部分，HLRAC 和 UBB 已经建立了有效的木薯繁殖方法，和健康种植材料生产系统，木薯通常通过直接在田间种植木质化茎插条来繁殖，使用该系统的繁殖率很低，每年大约十次。
在田间条件下长期栽培会增加疾病感染的风险，种子生产中心需要利用更有效的方案。
植物组织培养是建立无病系统的一种选择，并具有三个主要优点。
首先，组织培养植物可以使用最佳的生长培养基快速繁殖；从而提供快速增殖的机会，其次，如果采用分生组织培养方法，可以消除病原体，第三，因为组织培养衍生的植物是在体外繁殖的，在这个阶段，疾病感染的风险就被消除了。
通过组织培养进行大规模繁殖需要大量的初始资金投资来建立，和支持设施和设备，并维持训练有素的技术人员，组织培养的幼苗还需要长达 10-12 周的土壤适应，和生长才能达到 25 厘米的高度，这是田间种植的足够高度。
虽然每个国家的多个地点不需要组织培养平台，但据认为，组织培养设施不应作为无病木薯植物的主要繁殖来源，而可以作为经过认证的病虫害的种质库免费的精英品种。
幼茎（4-6 周龄）可用作该系统的种植材料，植物繁殖也可以每 3-6 周重复一次，通过系统的不断迭代，可以快速增加繁殖植物的数量，使用该系统，我们可以轻松地每 4-6 周生产 1000 株幼苗。
与组织培养和传统方法相比，气培繁殖系统的优点是任何阶段，种类的木薯植物都可以用作起始来源；包括组织培养植物、4-6 周龄的幼苗，甚至 8-9 个月龄的木质化茎。
另一种繁殖方法是小型切割技术，采用长度约 5 厘米的小茎插条种植在土壤中，这种方法的繁殖率每年在 60 到 100 次之间，该技术比气培系统具有成本优势，并且不需要水培溶液和设备。
由于来自相对年轻植物（4-6周）的外植体不能用作该方法中的繁殖源，因此繁殖率低于气培系统，人们认为，最合适和最佳的繁殖方法因每个国家、繁殖中心或农民的技术和能力水平不同而有所不同。
这里描述的种子系统中使用的原始植物材料代表了新的优良品种，或农民首选品种的集合，这些品种已被证实不含 CMD，将植物维持在无媒介条件下，放置在生长室或用筛网覆盖的筛室中，以阻止粉虱进入。
这些植物被用作通过气培微切割技术进行繁殖的起始材料，HLARC的种植室里已经建立了大型气培设备，仅有效利用快速繁殖系统不足以提供满足越南需求所需的大量清洁苗木。
田间繁殖必须作为最后一步，以生产大量高质量的茎，供农民使用，此阶段的生产者必须定期监测田间耕作期间的疾病症状，任何有 CMD 症状的植物必须立即移除，即使最初提供不含 CMD 的材料作为种苗，CMD 感染植物的比例也可能会增加。
抗性来源的识别和抗性育种一直是对抗 CMD 的主要焦点，已鉴定出三种抗性来源，即 CMD1、CMD2 和 CMD3，并进行了部分表征，并用于开发 CMD 抗性木薯品种。
CMD1 是隐性多基因位点，首次在木薯的野生近缘种精氨酸，CMD1 通过种间杂交和回交被基因渗入到M. esculenta中，导致在非洲释放了 200 多个改良的 IITA 品种。
CMD2 是由一个显性单基因座赋予的，在非洲的热带M. esculenta (TME) 群体中被鉴定出来，并由农民在广泛和长期的 CMD 压力下作为地方品种栽培，携带 CMD2 的品种对几乎所有 CMB 都表现出高水平的抗性，并且是非洲、拉丁美洲和亚洲 CMD 抗性育种计划的主要来源。
CMD3 最初是通过 TME 和 TMS 基因型杂交产生的，对品种 TMS 97/2205 及其后代的遗传分析表明，CMD3 是一个新的数量性状基因座 (QTL)，可提供对 CMD 的推定抗性，而与 CMD2 无关。
解决 CMD 问题的一个重要策略是使用分子育种方法培育抗 SLCMV 的木薯品种。这些方法将有助于将 SLCMV 抗性转移到，每个地区当地农民和淀粉工厂可接受的优良品种中。
最实用的方法是将标记选择纳入东南亚现有的育种计划中，DNA 标记可用于促进育种群体中 CMD2 型抗性的快速评估，目前可用的标记与抗性基因座并不紧密相关，抗性性状与标记 RME1 和 NS158 之间发生重组事件，水平分别为 4% (4 cM) 和 7% (7 cM) 。
最近，非洲地方品种 TME3（CMD2 抗性）和 60,444（CMD 易感性）的基因组，从头组装已经可用，并表明 CMD2 相关标记与 12 号染色体中大约 5 Mb 的区域对齐。
CMD2 基因座的新高分辨率图谱将有助于基因作图研究，旨在缩小这一大区域，以识别该基因座上的 CMD 抗性基因，育种带来了额外的挑战，CMD2 由西非农民选择，存在于适合非洲环境和非洲消费者的种质中。
由于木薯的杂合性，将非洲种质与亚洲品种杂交将削弱过去几十年，在东南亚开展的育种计划的成就，木薯育种周期长是制定和实施育种计划的主要限制因素，正在田间和实验室对调节木薯开花的生理机制进行研究，以制定缩短育种周期的木薯育种策略。
木薯的开花时间各不相同，并且取决于基因型和环境，遗传转化和基因编辑技术，通过将新性状整合到木薯种质中供育种者利用，为增强育种提供了巨大的潜力，并且在某些情况下通过将有益性状引入现有农民偏好的品种来避免冗长的育种计划的需要。
木薯的转基因和基因编辑主要依赖于农杆菌介导的转化，使用脆性胚性愈伤组织（FEC）作为转基因整合的靶组织，然后恢复转基因和基因编辑植物。
基因组编辑技术是一项相对较新的技术，也是作物改良的有力工具，缩短了改良品种开发所需的时间，基因组编辑已成功应用于木薯，但仍面临技术挑战。
需要识别有用的基因作为编辑目标，以创造理想的性状；包括 CMD2 介导的耐药性。基因组学和转化技术的最新进展，有望为 KU50 等亚洲品种的 CMD 抗性基因组编辑应用提供靶点。
转基因植物的开发和使用可能会引起公众对潜在环境影响和健康风险的担忧，替代方法，例如基于病毒的载体和体外组装的 Cas9-gRNA-核糖核蛋白系统，已在其他植物物种中使用。
这些方法的优点是它们不会将外源DNA整合到植物基因组中并减少脱靶突变，从而避免意外的表型性状，未来的目标是开发一种可用于，许多不同木薯品种的非转基因编辑系统，随后可用于将 SLCMV 抗性或其他重要农业性状纳入，已被当地农民和淀粉工厂接受的优质亚洲木薯品种中。
木薯是东南亚碳水化合物的重要食物来源，也是食品和工业材料的经济作物，随着东南亚经济的持续发展，对木薯生产的需求将继续增加。
CMD现已在东南亚建立并正在传播，相关项目开发了害虫管理工具和健康苗木生产系统，可用于避免 CMD 等病虫害造成的木薯产量损失。