松材线虫病致病机理研究进展

徐小明 王岚 周爱东

摘要：指出了松材线虫病是发生在松属树种上的一种重大病害，但其致病机理尚未完全弄清。对近年来松材线虫的致病机理的研究进行了概述，主要探讨了包括酶学说、空洞化学说、毒素学说和细菌学说等方面的研究进展。

关键词：松材线虫病;致病机理;进展

中图分类号：S763

文献标识码：A

文章编号：1674-9944（2018）05-0111-02

1 引言

松材线虫病（Pine WiltDisease），是松树的一种毁灭性病害，从1982年在我国首次发生至今，疫情扩散蔓延到江苏省、安徽省、广东省、浙江省、陕西省、辽宁省等14省（自治区、直辖市）的局部地区，给森林生态安全、林业经济、自然生态景观造成严重破坏。从目前松材线虫扩散的趋势看，该病有继续向我国北方蔓延的趋势。该病与寄主、松材线虫（Bursaphelenchus xylophi-lus（Steiner&Buhrer） Nickle）、松墨天牛（Monochamusalternatus Hope）、真菌、细菌以及环境等多个方面因素有关，许多学者对该病的治病机理进行过研究，但至今尚未弄清。关于松材线虫病的治病机理，目前主要有4种学说，分别为酶学说、空洞化学学说、毒素学说和细菌学说，现在主要就這4方面的观点作一综述。2松材线虫病致病机理的酶学说

松材线虫寄生于松树体内时可以向体外分泌多种酶。Ichhihara等认为松材线虫分泌的酶破坏了松树的薄壁细胞，阻碍了树脂的正常流通，使水分输导受阻，导致松树萎蔫。汪来发等用聚丙烯酰胺凝胶电泳的方法分析了松材线虫分泌物中的多种酶，并用这些酶接种3年生黑松（Pinus thunbergii），发现松材线虫代谢产生的分泌物和纤维素酶会导致松针枯死。暗示了松材线虫的分泌物可能是松材线虫病的原因之一，而分泌物中的纤维素酶可能是致萎物质。马海宾等采用羧甲基纤维素钠（CMC）、微晶纤维素（MC）和水杨素（SC）3种底物，用刚果红染色法和DNS法分别定性和定量分析了松材线虫和拟松材线虫分泌物中纤维素酶系组分和酶活力，证明了松材线虫分泌物中3种酶的活力明显高于拟松材线虫。陈玉惠等将1.5年生松苗接种松材线虫后，发现苯丙氨酸解氨酶、过氧化物酶、多酚氧化酶的活性水平都高于对照，该研究表明松材线虫的侵染影响了松树体内酶的变化和某些物质如苯丙烷类的代谢。

上述的研究表明，松材线虫能分泌多种酶，而纤维素酶可能是其中主要的酶。纤维素酶可以破坏松树的细胞壁，造成松树形成层坏死，最终导致松树的萎蔫，其导致松树萎蔫的症状又与松材线虫病相似，所以有学者用非松树体内产生的纤维素酶处理松树，松树也会产生与松材线虫侵染松树后出现的萎蔫症状。但杨宝君指出了用市售纤维素酶或松材线虫的抽提物接种松苗的不足，并说明如果能从松材线虫的分泌物中提取纤维素酶，用提取出的纤维素酶接种松苗，他认为这样接种后松苗萎蔫枯死的话就更具有说服力了。

3 松材线虫病致病机理的空洞化学说

松树感染松材线虫病后植株中水分传导受阻，松树的蒸腾作用减弱并逐渐停止直至松树萎蔫。在松树感染松材线虫病后，由于生理作用发生改变，树体内单萜烯的增加并进入管胞，在管胞中形成空洞，致使水分疏导受阻，导致松树萎蔫。Myers用松材线虫接种黑松，分析了黑松组织坏死后管胞内充塞的气体的成分为单萜烯和倍半萜烯，研究表明松材线虫促进了树体内挥发性气体的产生，呈汽化状态的单萜烯和倍半萜烯进入管胞，形成管胞空洞，阻碍水分输导，从而导致松树失水萎蔫。

上述研究表明，松树感染松材线虫后，管胞中出现了空洞，从而影响了水分的输导，从而导致松树失水萎蔫死亡。谈家金等认为毒素和挥发性萜类化合物都可能是松树水分传导受阻最终导致树体死亡的重要因素。

4 松材线虫病致病机理的毒素学说

松树感染松材线虫后，细胞死亡先于线虫数量的增长，说明有生化因子即有毒物质参与了松树组织的病理学反应。对于有毒物质即毒素的来源有不同的看法，而松材线虫自身无法产生毒素。有观点认为毒素是松树被松材线虫侵染后产生的代谢产物;也有观点认为毒素是松材线虫携带的致病细菌产生的，该观点认为细菌是松材线虫致病的重要因子。

Oku等用松材线虫和感染了松材线虫的松树的针叶汁液分别接种松苗，松苗死亡，而健康松树的汁液没有致死作用。谈家金等选用3～4年生黑松为材料.测定了其接种松材线虫后体内苯甲酸、苯乙酸和水杨酸含量的变化，试验表明松材线虫侵染后，水杨酸和苯甲酸在松苗体内的动态变化相似，都是先升高后下降，表明水杨酸和苯甲酸在植物组织内有着密切的关系，研究认为在当时所知的所有毒性物质中，苯甲酸与松树的发展关系密切。曹越等从自然感病后一年的15年生以上的黑松和马尾松中提取到有致萎活性的毒性物质苯乙酸和2-甲氧基肉桂酸，自然感病死后一年的松树和健康松树中则没有，说明松材线虫侵染松树后，树体产生了异常代谢产物。这些研究表明，这些有毒物质可能就是松树在松材线虫的作用下，生理代谢发生了改变而产生的，这些毒素可以使松树萎蔫。

近年来关于松材线虫病毒素研究表明，松树感染松材线虫后，松树体内确实产生了多种毒素，这些毒素可能就是导致松树萎蔫死亡的因子，但是关于毒素的来源以及哪种毒素真正导致了松树的萎蔫还有待进一步研究。

5 松材线虫病致病机理的细菌学说

有学者研究显示松材线虫致病作用是松材线虫与其共生细菌共同致病。Kuwazu从松材线虫体表分离到3种芽孢杆菌，经液体培养后，分离和鉴定出可以产生致萎活性物质。洪英娣等从松材线虫病致死松树和松材线虫体表分离得到3株个细菌菌株。测定各细菌的产毒能力，并开展接种研究。试验结果表明细菌培养液中有大量致萎物质存在。谈家金等从松材线虫虫体上分离到一株坚强芽孢杆菌，通过对该细菌致病性的测定，认为松材线虫及其伴生细菌是松材线虫病的共同致病因素。赵博光等开展了无菌线虫接种试验，研究结果表明松材线虫携带的伴生细菌与松材线虫致病性有关，二者在致病性上存在着协同作用关系。该学者进一步研究了细菌与松材线虫病的关系，认为松材线虫病是由松材线虫和其伴生细菌共同产生致病作用的病害。

为探讨松材线虫致病与细菌的关系，Xiang等研究了松材线虫和拟松材线虫不同毒力细菌的差异。通过对不同毒力松材线虫和拟松材线虫携带细菌的16S rDNA高通量测序，结果显示相比松材线虫.与拟松材线虫有关的细菌的OTUs数量通常要大一些。与高毒松材线虫相关的细菌群落的丰富度高于中度毒性松材线虫和全部拟松材线虫携带菌株。研究结果表明，松材线虫的致病性与其携带的细菌具有直接相关性。

6 结语

除了上述几种主要的关于松材线虫病治病机理的学说外，近年来学者们还从其他方面进行探索。刘劫等采用不同毒力的松材线虫和拟松材线虫进行研究，研究结果表明松材线虫和拟松材线虫的致病力与虫体超氧自由基（O2一）含量有密切关系。池树友等对松树上分离的松材线虫、拟松材线虫和小杆线虫的体壁物进行研究.发现松材线虫体表有一层很厚的物质，而拟松材线虫和小杆线虫体表比较光滑;松材线虫比其他两种线虫体表有更多的糖类物质。指出松材线虫和拟松材线虫体表物质的厚度和糖含量.可能与二者的致病性有密切关系。

松材线虫病的治病机理至今还未能完全弄清，许多研究结论甚至是相反的。近年来一些研究过于局限于实验室.如经常选用无菌苗为接种对象，那么这些实验结果能不能适用于自然条件下生长的松苗或者是多年生大树，尚待进一步证实。由于松材线虫病与寄主、松材线虫、传播因子、真菌、细菌以及环境等多个方面因素有关，所以其致病机理是一个复杂的问题。相信随着新的实验技术和方法的不断开发和使用，尤其是分子生物学方法的使用，最终能够弄清松材线虫病的致病机理，从而为松材线虫病的防治提供理论依据。