试析分子标记辅助育种在松材线虫病防控中的优势

王家琼，齐安民

（1.云阳县森林资源监测中心，重庆 404500；2.云阳县果品产业发展局，重庆 404500）

试析分子标记辅助育种在松材线虫病防控中的优势

王家琼1，齐安民2

（1.云阳县森林资源监测中心，重庆 404500；2.云阳县果品产业发展局，重庆 404500）

从松树的重要性及松材线虫病的发生，分析了松材线虫的为害、防治现状，发现目前的防治措施及不足，进而讨论了分子标记辅助育种对松树改良的重要意义。

松材线虫病；防控；分子标记辅助育种；优势

松树隶属于松科松属 (Pinus L.)，松属有100余种，约占裸子植物的五分之一，广泛分布于北半球，是构成森林生态系统和人工林的重要组成树种。在我国，松树是重要用材树种和造林先锋树，其中分布最广的是马尾松。在我国南方亚热带气候区，松属植物因耐干旱贫瘠，不仅在水土保持和国防安全方面具有其他树种难以替代的优势，其林副产品也具有较高的经济价值，因此松属植物是我国南方森林生态系统不可或缺的植物种类[1]。

松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)是对我国松林造成严重危害的外来入侵物种，由它引起的松材线虫病对中国森林构成严重威胁，对林业，包括经济、环境、生态和社会都产生了巨大影响。

1 松材线虫病

1.1 概况

松材线虫属线虫纲、滑刃目、滑刃总科、伞刃属，具有繁殖速度快、传播速度迅速、危害重、治理难度大的特点。松材线虫的媒介昆虫有天牛科28个种、吉丁科1个属、胫象科1个属的昆虫[2，3]，主要寄主是黑松、赤松、马尾松[4]。

松材线虫病，又称松树萎蔫病、松树枯萎病、松材线虫萎蔫病，是引起松树毁灭性的重大森林生物灾害病害，素有松树“癌症”“无烟森林火灾”之称，是世界四大森林病害之一。

1905年，日本首次报道该病在长崎引起松树的大面积枯死。目前，该病分布于美国、加拿大、葡萄牙、墨西哥、日本、韩国及中国等地，而在日本、韩国和中国发生最为严重。1982年我国在南京中山陵黑松上首次发现，自松材线虫病在我国发现以来的30年间，累计已经致死松树5亿多株，毁灭松林30多万 hm2，造成间接经济损失数千亿元[2～6]。

1.2 松材线虫病的防控

松材线虫病的防控是一项集技术、行政、法律、经济等多种综合手段于一体的系统工程，需要多个部门联合处理，采用多种技术手段进行防控。防控方式可分为物理防控、化学防控、生物防控三种类型。

1.2.1 物理防控

主要采取砍伐疫木，并作烧毁处理来防治松材线虫病。

1.2.2 化学防控

在松褐天牛刚刚开始羽化时，喷施噻虫啉；在松褐天牛处于幼虫阶段时，对松树树干喷洒丁硫克百威乳油稀释液；如大面积松林感染时，利用飞机施药防治和APF-I型松褐天牛化学诱剂及诱捕器防治。

1.2.3 生物防控

主要释放花绒寄甲、肿腿蜂、白僵菌进行防治。松褐天牛的老熟幼虫和蛹期是花绒寄甲防治的最佳时期[7]。松褐天牛幼虫期，是肿腿蜂防治的最佳时期，可以采取单株放蜂和中心点放蜂两种方式，对于松材线虫大面积危害的林区，应选用中心点放蜂[8]。白僵菌可致病松褐天牛，且感染率高，同时对其幼虫及产卵量等都有所抑制[9]。

我国2002年以来采用飞机或地面喷洒噻虫啉[10]、绿色威雷等高效低毒农药防治媒介昆虫，之后推广花绒寄甲、肿腿蜂[11]、白僵菌无纺布等生物防治技术，利用阿维菌素和甲氨基阿维菌素苯甲酸盐类杀虫剂进行树干注射，保护名木古树及根除疫情等[12～15]。

同时，我国在松材线虫病检疫和诱捕器、生物防治技术方面也取得了新的突破[16]。2014年全国主要林业有害生物发生面积1 206.45万hm2，累计防治作业面积1 346.67万hm2[17]。

1.3 松材线虫病防控面临的主要问题

1.3.1 防控经费大

松材线虫病疫区是松材线虫的适生区，松材线虫病发生蔓延迅速，防控工作艰巨而复杂。2014年全国投入病虫害防治资金达3.7亿元，重庆市投入24 251万元[18]，其中县级投入资金19 651万元，而各级财政需要长期投入防控经费，使疫情长期控制在一个低水平状态且不反弹，各疫区均存在防治经费不足的问题。

1.3.2 防控形势严峻

国家、各级政府和林业部门投入了巨大的人力、物力、财力防控松材线虫病，但由于疫情的顽固性和反复性，虽有效遏制了部分地区的扩散和蔓延，可是形势仍不容乐观。2017年国家林业局公布的松材线虫病疫区，重庆市新增了6个疫区。随着气候变化的加剧，到2100年我国适宜松材线虫生存的地域面积将扩大近2倍，且呈现向北、向西扩散速度加快的趋势，防控形势严峻[19～20]。

1.3.3 次生危害

由于大面积的化学防治存在环境污染等次生性危害。而生物防治中，大量释放抑制松褐天牛的虫、蜂和菌类生物，对生物链上的其他生物存在未知风险。

2 主要解决方法

虽然对松材线虫病的防控方法较多，但人为因素对病害的清理，以及传播扩散的影响，使得控制效果不尽理想。松树抗松材线虫病品种的研究及运用，能够有效防范或极大程度上延缓该病的发生和危害，对保护森林生态系统和经济社会发展有着十分重大的意义。

目前松树抗性育种方式有传统抗性育种、无性系育种、诱变育种和分子标记辅助育种，各种方式的优缺点对比见表1。

表1 各育种方法优缺点分析[21～25]

表2 分子标记发展史[37-38]

从表1可以看出，传统抗性育种、无性系育种、诱变育种都有其特长和不足，如能与分子标记辅助育种相结合，更有利于松树抗性品种的培育。

3 分子标记辅助育种

3.1 分子标记简介

分子标记辅助育种技术是利用分子标记与决定目标性状基因紧密连锁的特点，通过检测分子标记，即可检测到目的抗病基因是否存在，达到选择抗病性状的目的，可作为杂交后代的选择、杂交优势的预测及品种鉴定等各个育种环节的辅助手段。能快速高效获得含有目标基因和表现性状的个体，已在很多动植物抗性育种中取得成功。分子标记辅助育种技术用于作物改良的重要领域，是传统育种技术和现代生物技术相结合的产物。

3.2 分子标记的发展史

分子标记是20世纪80年代兴起的新技术，可利用分子标记辅助育种对少数基因进行遗传操作，与基于同种间的杂交育种相比较，具有改良可选择空间大、无生殖隔离制约的特点，实现了远缘杂交。人们在分子水平对动植物的基因进行操作已成为现实，目前，已有一系列分子标记辅助育种作物品种形成，如抗虫棉[26]、抗虫玉米[27]、抗性水稻[28]、超早熟大豆[29]、抗黄曲霉花生[30]、抗真菌和豆象绿豆[31]，抗寒柑橘[32]、抗真菌病害果树[33]、樟树[34]等；动物中培育了改良肉牛[35]、石斑鱼[36]等。表2简要介绍分子标记的发展历程。

3.3 分子标记辅助育种的优越性

分子标记辅助育种技术能实现基因水平上的定点改良，精确定位目的基因，大大缩短了育种年限及育种周期，节约了人力、物力、财力，并能最大限度地利用和改良物种性状，培育出新的优良抗性的品种，其优势主要体现在以下几个方面[37～39]。

⑴对目标性状的选择不受基因表达和环境的影响，可以在植物发育的任何阶段进行选择，加速育种进程，提高育种效率。

⑵能快速准确地鉴定植株的基因型，对分离群体中的目标基因选择，尤其是对隐性性状的选择十分便利。

⑶可有效地对抗病性、抗逆性等表型鉴定困难的性状进行基因型鉴定。

⑷可聚合多个有利基因提高育种效率。即将分散在不同品种(材料)中的有用基因聚合到同一个基因组中，在分离世代中通过分子标记选择含有多个目标基因的单株，从中再选出性状优良的单株，实现有利基因的聚合，大大提高了育种效率。

⑸克服不良性状连锁，有利于导入远缘优良基因。对于林木育种而言，分子标记辅助育种能提高抗性育种的可靠度，克服了林木生长周期长的局限性，缩短了林木育种进程，对松属的遗传改良研究，有望获得集多种优良性状于一体的优良新品种(系)。

4 展望

分子标记辅助育种是现代生物技术在作物遗传改良领域应用中的一个重要方面，实践证明，能为传统的育种提供一种有力的辅助手段。目前各国都加大了对松材线虫病抗性育种的投入，许多控制松树抗性机理的遗传机制也将逐渐被揭示，在技术上为松树品种改良提供了更坚实的理论基础。相信分子生物学研究的新成果和开发的新技术，将会在松树抗病育种中实现快速、准确改良生物的终极目标发挥越来越重要的作用，其必将为我国的松树新品种培育及品种改良做出重要贡献。

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2017-08-15）

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1005-2690（2017）09-0120-04

S763

B

王家琼（1985-），女，重庆巫山人，硕士，工程师，长期从事森林资源监测、森林病虫害防治等林业相关工作。