拟松材线虫研究进展

徐红梅 陈京元 王义勋 王瑞文

摘要：松材线虫和拟松材线虫共同构成松材线虫复合群体，为松材线虫病的病原物。拟松材线虫危害过去没有引起足够重视，相关研究工作不如松材线虫细致。近年来，随着拟松材线虫致病性增强现象不断被报道，人们逐步加强了拟松材线虫研究。本文从拟松材线虫分类学特征、致病性研究及与松材线虫关系等角度对拟松材线虫研究进展进行综述，并展望未来可能的研究热点。

关键词：松材线虫病；松材线虫；拟松材线虫；研究进展

中图分类号：S763.16文献标识码：A文章编号：1004-3020（2015）06-0040-05

1松材线虫病概述

松材线虫病，又称为松材线虫萎蔫病、松树萎蔫病、松树枯萎病，主要危害马尾松、黑松、赤松、火炬松等松树，亦危害少数非松属针叶树，具有发病致死速度快、传播蔓延迅速、防治难度大等特点，被称为松树的“癌症”，是林业上的一种毁灭性病害。目前该病已分布于美国、加拿大、墨西哥、日本、中国、韩国、朝鲜、法国、尼日利亚和葡萄牙等多个国家。我国自1982年在南京中山陵的黑松上发现松材线虫病以来，该病已迅速蔓延至江苏、安徽、广东、浙江、湖北等16个省区，造成巨大的经济损失，严重威胁我国森林安全[2-4]。湖北省自2000年首次在恩施市发现松材线虫病以来，经过多年努力，病情快速扩展蔓延态势有所控制。然而，湖北省近年来不断报道松材线虫病新疫点，防治松材线虫病的形势仍然十分严峻。

松树感染松材线虫病以后，首先表现出的外部症状是针叶变色，可出现在单枝、少量枝条或全株。针叶先是褪色和黄化，之后慢慢变为灰褐色、黄褐色直至红褐色、萎蔫，最后整株死亡。枯死树针叶当年不脱落，分泌慢慢减少，蒸腾作用减弱，树木的木质部也有蓝变现象。感病松树的潜伏期随树种、树龄、侵入的线虫量及环境条件不同而有差异，有当年枯死、越年枯死和枝条枯死三种类型。作为引起松材线虫病的主要病原物，松材线虫Bursaphelenchus xylophilus研究一直受到重视，涉及病原、病害诊断、致病机理、传播媒介、发病规律、综合防治、检验检疫、功能基因以及共生菌等诸多领域。总体来说，人们已经基本阐明了松材线虫的形态结构、生活史、传播媒介、寄主范围和流行规律等问题，也提出一些有效的防治技术[4-14]。但是，松材线虫病的致病机理至今尚未研究清楚，病害防治还未取得突破性进展。除了松材线虫这一被普遍认可的病原物，国内外不少学者认为拟松材线虫B.mucronatus也可引起松材线虫病，他们共同构成松材线虫复合群体。

2拟松材线虫分类地位与特征

拟松材线虫1979年由日本学者Mamiya等首次在枯死木中分离发现，分类学上与松材线虫同属于侧尾腺口纲Secernentea滑刃目Aphelenchida滑刃科Aphelenchoidoidae伞滑刃属Bursaphelenchus。拟松材线虫虫体较细长，唇区高，缢缩明显，唇瓣6个，头部和身体界线明显；口针细长，基部稍膨大；背食道腺开口于中食道球；中食道球发达呈椭圆形，占体宽的2/3以上；排泄孔的位置大致和食道球与肠交接处平行；雌虫卵巢1个，前伸，阴门开口位于虫体中后部体长73%处，上覆有阴门盖，生殖腺单管前伸；雄虫交合刺大，弯成弓状，基顶钝圆，喙突明显，交合刺远端膨大无引带。

Braasch根据形态学及分子生物学等方面的差异，将拟松材线虫分为2个地理型：东亚型和欧洲型。许多学者的研究证实了这一观点[15]。最近，Braasch采用ITSRFLP以及ITS1/2、LSU D2/D3和线粒体COI区测序等分子技术研究表明，欧洲型拟松材线虫和亚洲型拟松材线虫实际为两个亚种，欧洲型为拟松材线虫科丽姆伞滑亚种，而亚洲型则为拟松材线虫亚种。2个亚种之间的遗传距离小于不同线虫种之间，但是大于亚种内不同虫株间[16]。

3拟松材线虫致病性研究

拟松材线虫原产地为欧亚地区，在北半球分布极其广泛，包括：中国、芬兰、法国、德国、日本、韩国、俄罗斯和瑞典。拟松材线虫在许多地区并未对松林造成严重危害，类似美国的松材线虫[17]。

20世纪80年代起，我国陆续发现由拟松材线虫引起的松树萎蔫，且能造成一定的危害。我国拟松材线虫主要分布于上海、江苏、江西、浙江、安徽、辽宁、山东、湖南、广东、四川、贵州、广西、云南等省（区、市）[18]。

早期研究认为，拟松材线虫致病力弱，属弱寄生类型，只在松树受到恶劣环境影响或其他有害因子的危害造成松树树势衰弱时，起到加速松树枯死的作用[19-20]。因此拟松材线虫危害过去没有引起有关部门和学者的足够重视，相关研究工作不如松材线虫细致。国内外对拟松材线虫的研究主要基于松材线虫的重要性，从形态特征、生长繁殖、致病性、生物学分类、遗传差异和不同株系间致病性和酶电泳等方面进行一些与松材线虫的对比研究。

近年来不少学者指出一些拟松材线虫虫株也有较强致病性，如对黄山松和黑松、云南松及思茅松、高山松等，并导致很多松林被毁[21-23]。研究表明，拟松材线虫致病性有三类分化：第1类强致病力，致死率大于85%；第2类微弱致病力和潜在致病力，在环境适宜的情况下能够造成严重危害；第3类无致病力[23]。除此之外，调查表明拟松材线虫比松材线虫分布范围更广，在同一地区常常是拟松材线虫先出现，然后才有松材线虫出现。这些现象已引起广泛关注，并逐步加强拟松材线虫研究。

4拟松材线虫与松材线虫关系

拟松材线虫与松材线虫同属伞滑刃属，在寄主植物、形态、生理生化等方面都极为相似，一些学者甚至提出将两种线虫作为“超级种”或“复合种”的概念。随着松材线虫病的流行，二者相互作用逐步引起人们重视，值得进一步探索和研究。

4.1形态学差异

形态学上，拟松材线虫与松材线虫的主要区别在于雌虫的尾部形态特征，拟松材线虫的尾部形态为圆锥形，有一长的尾尖突。Mamiya等认为拟松材线虫尾尖突的长度范围为253～886 μm[24]。而松材线虫的尾部为指形，无尾尖突或有一短的尾尖突，其长度不超过200 μm[25]。张治宇等研究表明，14个地理来源不同的拟松材线虫虫株尾尖突长度为328～582 μm；拟松材线虫尾型有亚洲型和欧洲型2个主要类型，亚洲型尾尖突略长于欧洲型尾尖突；地理位置对拟松材线虫尾形和尾尖突有一定的影响；同一个拟松材线虫群体的尾尖突和尾形也不完全相同，存在微小变异[26]。程瑚瑞等提出采用查雌虫是否有尾尖突和测计尾尖突长度相结合的方法区分拟松材线虫和松材线虫，来源于江苏南京的拟松材线虫有明显的较长尾尖突，而松材线虫雌虫尾部有时有短的尾尖突，其长度一般约100 μm，不超过200 μm[27]。

部分研究表明两种线虫雄成虫的交合伞形态有区别。沈伯葵等认为松材线虫雄成虫交合伞为卵圆形，拟松材线虫雄成虫交合伞为平截面形或铲形[28]。刘伟等研究发现松材线虫不同个体间雄虫交合伞的形状存在一定差异，变异较大，特征不稳定[29]。张治宇等研究认为雄虫的交合伞是很不稳定的因素，不宜作为分类特征。拟松材线虫和松材线虫交合伞都有多种变化，这些变化既存在于种内不同群体之间又存在于同一群体的不同个体之间，它们的形状与报道的卵圆形和平截形差别很大[26]。

4.2形态和致病性变异

Wingfield等从美国明尼苏达州的香脂冷杉上分离到一株类似松材线虫虫株，称其为“M”型松材线虫。该虫株具有和拟松材线虫相同的尾尖突和尾形，但其它特性和致病性都与松材线虫相同，遗传学分析表明这种分离物可与松材线虫杂交而不能与拟松材线虫杂交[30]。Bergdahl从东方落叶松上分离到类似的“M”型松材线虫[31]。Mamiya在日本也发现至少7种类似于美国香脂冷杉上的“M”型虫株。马承铸等报道在上海佘山濒死黑松上分离到了类似的“M”型虫株。此株系雌虫尾尖突长度达250～600 μm，在形态上与拟松材线虫十分相似[32]。分子遗传数据表明松材线虫“M”型株系和松材线虫的序列差异比较小，遗传学上与松材线虫更为接近。松材线虫“M”型株系到底是属于形态发生变异的松材线虫株系还是属于具有致病性的拟松材线虫株系仍有待于进一步的研究。

除此之外，松材线虫雌虫尾尖突发生变异也常有报道。刘伟等报道1株加拿大松材线虫株系在拟盘多毛孢上培养后，44%呈圆尾形，33%有不到100 μm的尾尖突，23%尾尖突达146～341 μm[20]。Braasch等将一株圆尾形松材线虫（US15株系）接种到苏格兰松幼苗，3个月后从树苗上分离到的雌虫中，35%呈圆尾形，8%尾呈锥形，40%有短尾尖突（10 μm），而17%有显著的尾尖突，长达400～500 μm[21]。赵文霞等将一种圆尾形松材线虫接种到油松上，从死树上分离到的雌虫85%具有尾尖突[33]。郑炜等从浙江宁波马尾松中分离到一种松材线虫，其雌虫尾尖突平均值达170 μm，最长达290 μm，但经灰葡萄孢霉培养后，所有的雌虫尾尖突均消失[34]。

还有一种现象就是拟松材线虫的致病性增强问题。最初认为拟松材线虫不具致病性或致病性非常弱。近几年来不断有强致病性拟松材线虫虫株报道出现。在松材线虫病传入中国之前，没有拟松材线虫大面积致病的报道，近些年中国有很多地区都报道拟松材线虫致使成片松林枯死。这些现象引起了我们的关注，是否自然界存在着松材线虫与拟松材线虫的基因交流，从而导致拟松材线虫致病性增强，需要深入研究。

4.3亲缘关系

在松材线虫与拟松材线虫研究中，很多学者采用生物学杂交来确定两个种之间的亲缘关系。Mamiya用日本的3个松材线虫虫株和8个拟松材线虫虫株开展杂交研究，结果显示各组合均能产生F1代，但F1代均不能繁育F2代，F1代也均不能与其亲本进行回交，因此认为松材线虫和拟松材线虫种间存在明显的生殖隔离[35]。这一研究结论受到后人疑问。Hajaukiewicz用一个日本松材线虫株系与法国拟松材线虫株系进行杂交，发现二者具有很高的杂交潜力，杂交后代可以产生多代，且繁殖能力很强[36]。Bolla等采用北美、日本和法国松材线虫与拟松材线虫虫株开展研究，发现这些虫株有很多可以杂交，且F1代可繁育F2等后代[37]。Braasch用德国拟松材线虫株系与日本松材线虫株系杂交，发现二者也能杂交并产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结果[39-40]。刘伟等用来自中国、日本和加拿大的5个松材线虫虫株，和来自中国、日本和法国的5个拟松材线虫虫株进行杂交，有部分杂交组合产生了F2、F3等后代，通过回交也有部分组合得到了可繁殖的后代[41]。贲爱玲等研究发现不同国家的松材线虫均能和拟松材线虫发生杂交且杂交率较高，但杂交后代较难成活[42]。

总体来说，除了Mamiya认为二者绝对不能杂交以外，其他人都在实验室条件下培育出了可繁育的后代。由此可见，松材线虫和拟松材线虫之间未发展出严格的生殖隔离，实验室条件下可成功杂交，二者极可能来源于同一祖先。

4.4相互作用

从生物入侵角度看，拟松材线虫在中国为土著种，而松材线虫为外来入侵种，两个种在生态系统中占据相同生态位。在许多松材线虫疫区，随着松材线虫病不断扩展，外来种松材线虫逐步取代拟松材线虫占据生态位优势。目前关于外来入侵种松材线虫竞争取代本地土著种拟松材线虫的机制仍然不清楚。研究表明，人工饲养和松树体内自然繁殖两种条件下，外来入侵种松材线虫都具备较大的竞争优势[43]。初步研究表明，松材线虫的成功入侵主要是由于其繁殖能力强于拟松材线虫，从而逐步竞争取代拟松材线虫占据生态主导位[44]。黑松体内同时接种无致病力拟松材线虫和致病性松材线虫与单独接种致病性拟松材线虫相比，黑松枯萎速度和死亡率都降低，这表明土著种拟松材线虫对外来种松材线虫入侵有一定程度的抑制作用。

外来生物进入新地区时，有可能与本地相似种通过杂交产生基因交流，使得后代种群保持较高的遗传多样性，以获得更好的生态适应性。松材线虫病在中国的流行是否导致松材线虫与拟松材线虫这两个姐妹种在自然生态中杂交值得我们关注和深入研究。

综上所述，深入研究拟松材线虫和松材线虫相互关系，尤其是二者杂交（生殖干扰）等问题，在以下方面具有重要价值：①伞滑刃属内近缘种拟松材线虫和松材线虫形态学特征存在交叉重叠，并且二者之间并非严格生殖隔离，因此对其开展相关研究有利于线虫分类学研究；②近些年备受关注的拟松材线虫致病性增强现象是否与二者在野外杂交从而导致拟松材线虫获得了更高致病力有关，因此深入研究该问题对松材线虫流行学研究和灾害控制有意义；③有助于阐释外来入侵种松材线虫竞争取代本地土著种拟松材线虫机制。

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（责任编辑：郑京津）