擬松材線蟲研究進展

徐紅梅 陳京元 王義勛 王瑞文

摘要：松材線蟲和擬松材線蟲共同構成松材線蟲復合群體，為松材線蟲病的病原物。擬松材線蟲危害過去沒有引起足夠重視，相關研究工作不如松材線蟲細致。近年來，隨著擬松材線蟲致病性增強現象不斷被報道，人們逐步加強了擬松材線蟲研究。本文從擬松材線蟲分類學特征、致病性研究及與松材線蟲關系等角度對擬松材線蟲研究進展進行綜述，并展望未來可能的研究熱點。

關鍵詞：松材線蟲病；松材線蟲；擬松材線蟲；研究進展

中圖分類號：S763.16文獻標識碼：A文章編號：1004-3020（2015）06-0040-05

1松材線蟲病概述

松材線蟲病，又稱為松材線蟲萎蔫病、松樹萎蔫病、松樹枯萎病，主要危害馬尾松、黑松、赤松、火炬松等松樹，亦危害少數非松屬針葉樹，具有發病致死速度快、傳播蔓延迅速、防治難度大等特點，被稱為松樹的“癌癥”，是林業上的一種毀滅性病害。目前該病已分布于美國、加拿大、墨西哥、日本、中國、韓國、朝鮮、法國、尼日利亞和葡萄牙等多個國家。我國自1982年在南京中山陵的黑松上發現松材線蟲病以來，該病已迅速蔓延至江蘇、安徽、廣東、浙江、湖北等16個省區，造成巨大的經濟損失，嚴重威脅我國森林安全[2-4]。湖北省自2000年首次在恩施市發現松材線蟲病以來，經過多年努力，病情快速擴展蔓延態勢有所控制。然而，湖北省近年來不斷報道松材線蟲病新疫點，防治松材線蟲病的形勢仍然十分嚴峻。

松樹感染松材線蟲病以后，首先表現出的外部癥狀是針葉變色，可出現在單枝、少量枝條或全株。針葉先是褪色和黃化，之后慢慢變為灰褐色、黃褐色直至紅褐色、萎蔫，最后整株死亡。枯死樹針葉當年不脫落，分泌慢慢減少，蒸騰作用減弱，樹木的木質部也有藍變現象。感病松樹的潛伏期隨樹種、樹齡、侵入的線蟲量及環境條件不同而有差異，有當年枯死、越年枯死和枝條枯死三種類型。作為引起松材線蟲病的主要病原物，松材線蟲Bursaphelenchus xylophilus研究一直受到重視，涉及病原、病害診斷、致病機理、傳播媒介、發病規律、綜合防治、檢驗檢疫、功能基因以及共生菌等諸多領域。總體來說，人們已經基本闡明了松材線蟲的形態結構、生活史、傳播媒介、寄主范圍和流行規律等問題，也提出一些有效的防治技術[4-14]。但是，松材線蟲病的致病機理至今尚未研究清楚，病害防治還未取得突破性進展。除了松材線蟲這一被普遍認可的病原物，國內外不少學者認為擬松材線蟲B.mucronatus也可引起松材線蟲病，他們共同構成松材線蟲復合群體。

2擬松材線蟲分類地位與特征

擬松材線蟲1979年由日本學者Mamiya等首次在枯死木中分離發現，分類學上與松材線蟲同屬于側尾腺口綱Secernentea滑刃目Aphelenchida滑刃科Aphelenchoidoidae傘滑刃屬Bursaphelenchus。擬松材線蟲蟲體較細長，唇區高，縊縮明顯，唇瓣6個，頭部和身體界線明顯；口針細長，基部稍膨大；背食道腺開口于中食道球；中食道球發達呈橢圓形，占體寬的2/3以上；排泄孔的位置大致和食道球與腸交接處平行；雌蟲卵巢1個，前伸，陰門開口位于蟲體中后部體長73%處，上覆有陰門蓋，生殖腺單管前伸；雄蟲交合刺大，彎成弓狀，基頂鈍圓，喙突明顯，交合刺遠端膨大無引帶。

Braasch根據形態學及分子生物學等方面的差異，將擬松材線蟲分為2個地理型：東亞型和歐洲型。許多學者的研究證實了這一觀點[15]。最近，Braasch采用ITSRFLP以及ITS1/2、LSU D2/D3和線粒體COI區測序等分子技術研究表明，歐洲型擬松材線蟲和亞洲型擬松材線蟲實際為兩個亞種，歐洲型為擬松材線蟲科麗姆傘滑亞種，而亞洲型則為擬松材線蟲亞種。2個亞種之間的遺傳距離小于不同線蟲種之間，但是大于亞種內不同蟲株間[16]。

3擬松材線蟲致病性研究

擬松材線蟲原產地為歐亞地區，在北半球分布極其廣泛，包括：中國、芬蘭、法國、德國、日本、韓國、俄羅斯和瑞典。擬松材線蟲在許多地區并未對松林造成嚴重危害，類似美國的松材線蟲[17]。

20世紀80年代起，我國陸續發現由擬松材線蟲引起的松樹萎蔫，且能造成一定的危害。我國擬松材線蟲主要分布于上海、江蘇、江西、浙江、安徽、遼寧、山東、湖南、廣東、四川、貴州、廣西、云南等省（區、市）[18]。

早期研究認為，擬松材線蟲致病力弱，屬弱寄生類型，只在松樹受到惡劣環境影響或其他有害因子的危害造成松樹樹勢衰弱時，起到加速松樹枯死的作用[19-20]。因此擬松材線蟲危害過去沒有引起有關部門和學者的足夠重視，相關研究工作不如松材線蟲細致。國內外對擬松材線蟲的研究主要基于松材線蟲的重要性，從形態特征、生長繁殖、致病性、生物學分類、遺傳差異和不同株系間致病性和酶電泳等方面進行一些與松材線蟲的對比研究。

近年來不少學者指出一些擬松材線蟲蟲株也有較強致病性，如對黃山松和黑松、云南松及思茅松、高山松等，并導致很多松林被毀[21-23]。研究表明，擬松材線蟲致病性有三類分化：第1類強致病力，致死率大于85%；第2類微弱致病力和潛在致病力，在環境適宜的情況下能夠造成嚴重危害；第3類無致病力[23]。除此之外，調查表明擬松材線蟲比松材線蟲分布范圍更廣，在同一地區常常是擬松材線蟲先出現，然后才有松材線蟲出現。這些現象已引起廣泛關注，并逐步加強擬松材線蟲研究。

4擬松材線蟲與松材線蟲關系

擬松材線蟲與松材線蟲同屬傘滑刃屬，在寄主植物、形態、生理生化等方面都極為相似，一些學者甚至提出將兩種線蟲作為“超級種”或“復合種”的概念。隨著松材線蟲病的流行，二者相互作用逐步引起人們重視，值得進一步探索和研究。

4.1形態學差異

形態學上，擬松材線蟲與松材線蟲的主要區別在于雌蟲的尾部形態特征，擬松材線蟲的尾部形態為圓錐形，有一長的尾尖突。Mamiya等認為擬松材線蟲尾尖突的長度范圍為253～886 μm[24]。而松材線蟲的尾部為指形，無尾尖突或有一短的尾尖突，其長度不超過200 μm[25]。張治宇等研究表明，14個地理來源不同的擬松材線蟲蟲株尾尖突長度為328～582 μm；擬松材線蟲尾型有亞洲型和歐洲型2個主要類型，亞洲型尾尖突略長于歐洲型尾尖突；地理位置對擬松材線蟲尾形和尾尖突有一定的影響；同一個擬松材線蟲群體的尾尖突和尾形也不完全相同，存在微小變異[26]。程瑚瑞等提出采用查雌蟲是否有尾尖突和測計尾尖突長度相結合的方法區分擬松材線蟲和松材線蟲，來源于江蘇南京的擬松材線蟲有明顯的較長尾尖突，而松材線蟲雌蟲尾部有時有短的尾尖突，其長度一般約100 μm，不超過200 μm[27]。

部分研究表明兩種線蟲雄成蟲的交合傘形態有區別。沈伯葵等認為松材線蟲雄成蟲交合傘為卵圓形，擬松材線蟲雄成蟲交合傘為平截面形或鏟形[28]。劉偉等研究發現松材線蟲不同個體間雄蟲交合傘的形狀存在一定差異，變異較大，特征不穩定[29]。張治宇等研究認為雄蟲的交合傘是很不穩定的因素，不宜作為分類特征。擬松材線蟲和松材線蟲交合傘都有多種變化，這些變化既存在于種內不同群體之間又存在于同一群體的不同個體之間，它們的形狀與報道的卵圓形和平截形差別很大[26]。

4.2形態和致病性變異

Wingfield等從美國明尼蘇達州的香脂冷杉上分離到一株類似松材線蟲蟲株，稱其為“M”型松材線蟲。該蟲株具有和擬松材線蟲相同的尾尖突和尾形，但其它特性和致病性都與松材線蟲相同，遺傳學分析表明這種分離物可與松材線蟲雜交而不能與擬松材線蟲雜交[30]。Bergdahl從東方落葉松上分離到類似的“M”型松材線蟲[31]。Mamiya在日本也發現至少7種類似于美國香脂冷杉上的“M”型蟲株。馬承鑄等報道在上海佘山瀕死黑松上分離到了類似的“M”型蟲株。此株系雌蟲尾尖突長度達250～600 μm，在形態上與擬松材線蟲十分相似[32]。分子遺傳數據表明松材線蟲“M”型株系和松材線蟲的序列差異比較小，遺傳學上與松材線蟲更為接近。松材線蟲“M”型株系到底是屬于形態發生變異的松材線蟲株系還是屬于具有致病性的擬松材線蟲株系仍有待于進一步的研究。

除此之外，松材線蟲雌蟲尾尖突發生變異也常有報道。劉偉等報道1株加拿大松材線蟲株系在擬盤多毛孢上培養后，44%呈圓尾形，33%有不到100 μm的尾尖突，23%尾尖突達146～341 μm[20]。Braasch等將一株圓尾形松材線蟲（US15株系）接種到蘇格蘭松幼苗，3個月后從樹苗上分離到的雌蟲中，35%呈圓尾形，8%尾呈錐形，40%有短尾尖突（10 μm），而17%有顯著的尾尖突，長達400～500 μm[21]。趙文霞等將一種圓尾形松材線蟲接種到油松上，從死樹上分離到的雌蟲85%具有尾尖突[33]。鄭煒等從浙江寧波馬尾松中分離到一種松材線蟲，其雌蟲尾尖突平均值達170 μm，最長達290 μm，但經灰葡萄孢霉培養后，所有的雌蟲尾尖突均消失[34]。

還有一種現象就是擬松材線蟲的致病性增強問題。最初認為擬松材線蟲不具致病性或致病性非常弱。近幾年來不斷有強致病性擬松材線蟲蟲株報道出現。在松材線蟲病傳入中國之前，沒有擬松材線蟲大面積致病的報道，近些年中國有很多地區都報道擬松材線蟲致使成片松林枯死。這些現象引起了我們的關注，是否自然界存在著松材線蟲與擬松材線蟲的基因交流，從而導致擬松材線蟲致病性增強，需要深入研究。

4.3親緣關系

在松材線蟲與擬松材線蟲研究中，很多學者采用生物學雜交來確定兩個種之間的親緣關系。Mamiya用日本的3個松材線蟲蟲株和8個擬松材線蟲蟲株開展雜交研究，結果顯示各組合均能產生F1代，但F1代均不能繁育F2代，F1代也均不能與其親本進行回交，因此認為松材線蟲和擬松材線蟲種間存在明顯的生殖隔離[35]。這一研究結論受到后人疑問。Hajaukiewicz用一個日本松材線蟲株系與法國擬松材線蟲株系進行雜交，發現二者具有很高的雜交潛力，雜交后代可以產生多代，且繁殖能力很強[36]。Bolla等采用北美、日本和法國松材線蟲與擬松材線蟲蟲株開展研究，發現這些蟲株有很多可以雜交，且F1代可繁育F2等后代[37]。Braasch用德國擬松材線蟲株系與日本松材線蟲株系雜交，發現二者也能雜交并產生有致病能力的后代[38]。De Guiran和Riga的研究也都得到了相同的結果[39-40]。劉偉等用來自中國、日本和加拿大的5個松材線蟲蟲株，和來自中國、日本和法國的5個擬松材線蟲蟲株進行雜交，有部分雜交組合產生了F2、F3等后代，通過回交也有部分組合得到了可繁殖的后代[41]。賁愛玲等研究發現不同國家的松材線蟲均能和擬松材線蟲發生雜交且雜交率較高，但雜交后代較難成活[42]。

總體來說，除了Mamiya認為二者絕對不能雜交以外，其他人都在實驗室條件下培育出了可繁育的后代。由此可見，松材線蟲和擬松材線蟲之間未發展出嚴格的生殖隔離，實驗室條件下可成功雜交，二者極可能來源于同一祖先。

4.4相互作用

從生物入侵角度看，擬松材線蟲在中國為土著種，而松材線蟲為外來入侵種，兩個種在生態系統中占據相同生態位。在許多松材線蟲疫區，隨著松材線蟲病不斷擴展，外來種松材線蟲逐步取代擬松材線蟲占據生態位優勢。目前關于外來入侵種松材線蟲競爭取代本地土著種擬松材線蟲的機制仍然不清楚。研究表明，人工飼養和松樹體內自然繁殖兩種條件下，外來入侵種松材線蟲都具備較大的競爭優勢[43]。初步研究表明，松材線蟲的成功入侵主要是由于其繁殖能力強于擬松材線蟲，從而逐步競爭取代擬松材線蟲占據生態主導位[44]。黑松體內同時接種無致病力擬松材線蟲和致病性松材線蟲與單獨接種致病性擬松材線蟲相比，黑松枯萎速度和死亡率都降低，這表明土著種擬松材線蟲對外來種松材線蟲入侵有一定程度的抑制作用。

外來生物進入新地區時，有可能與本地相似種通過雜交產生基因交流，使得后代種群保持較高的遺傳多樣性，以獲得更好的生態適應性。松材線蟲病在中國的流行是否導致松材線蟲與擬松材線蟲這兩個姐妹種在自然生態中雜交值得我們關注和深入研究。

綜上所述，深入研究擬松材線蟲和松材線蟲相互關系，尤其是二者雜交（生殖干擾）等問題，在以下方面具有重要價值：①傘滑刃屬內近緣種擬松材線蟲和松材線蟲形態學特征存在交叉重疊，并且二者之間并非嚴格生殖隔離，因此對其開展相關研究有利于線蟲分類學研究；②近些年備受關注的擬松材線蟲致病性增強現象是否與二者在野外雜交從而導致擬松材線蟲獲得了更高致病力有關，因此深入研究該問題對松材線蟲流行學研究和災害控制有意義；③有助于闡釋外來入侵種松材線蟲競爭取代本地土著種擬松材線蟲機制。

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（責任編輯：鄭京津）