試析分子標記輔助育種在松材線蟲病防控中的優(yōu)勢

王家瓊，齊安民

（1.云陽縣森林資源監(jiān)測中心，重慶 404500；2.云陽縣果品產業(yè)發(fā)展局，重慶 404500）

試析分子標記輔助育種在松材線蟲病防控中的優(yōu)勢

王家瓊1，齊安民2

（1.云陽縣森林資源監(jiān)測中心，重慶 404500；2.云陽縣果品產業(yè)發(fā)展局，重慶 404500）

從松樹的重要性及松材線蟲病的發(fā)生，分析了松材線蟲的為害、防治現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)目前的防治措施及不足，進而討論了分子標記輔助育種對松樹改良的重要意義。

松材線蟲病；防控；分子標記輔助育種；優(yōu)勢

松樹隸屬于松科松屬 (Pinus L.)，松屬有100余種，約占裸子植物的五分之一，廣泛分布于北半球，是構成森林生態(tài)系統(tǒng)和人工林的重要組成樹種。在我國，松樹是重要用材樹種和造林先鋒樹，其中分布最廣的是馬尾松。在我國南方亞熱帶氣候區(qū)，松屬植物因耐干旱貧瘠，不僅在水土保持和國防安全方面具有其他樹種難以替代的優(yōu)勢，其林副產品也具有較高的經(jīng)濟價值，因此松屬植物是我國南方森林生態(tài)系統(tǒng)不可或缺的植物種類[1]。

松材線蟲(Bursaphelenchus xylophilus)是對我國松林造成嚴重危害的外來入侵物種，由它引起的松材線蟲病對中國森林構成嚴重威脅，對林業(yè)，包括經(jīng)濟、環(huán)境、生態(tài)和社會都產生了巨大影響。

1 松材線蟲病

1.1 概況

松材線蟲屬線蟲綱、滑刃目、滑刃總科、傘刃屬，具有繁殖速度快、傳播速度迅速、危害重、治理難度大的特點。松材線蟲的媒介昆蟲有天?？?8個種、吉丁科1個屬、脛象科1個屬的昆蟲[2，3]，主要寄主是黑松、赤松、馬尾松[4]。

松材線蟲病，又稱松樹萎蔫病、松樹枯萎病、松材線蟲萎蔫病，是引起松樹毀滅性的重大森林生物災害病害，素有松樹“癌癥”“無煙森林火災”之稱，是世界四大森林病害之一。

1905年，日本首次報道該病在長崎引起松樹的大面積枯死。目前，該病分布于美國、加拿大、葡萄牙、墨西哥、日本、韓國及中國等地，而在日本、韓國和中國發(fā)生最為嚴重。1982年我國在南京中山陵黑松上首次發(fā)現(xiàn)，自松材線蟲病在我國發(fā)現(xiàn)以來的30年間，累計已經(jīng)致死松樹5億多株，毀滅松林30多萬 hm2，造成間接經(jīng)濟損失數(shù)千億元[2～6]。

1.2 松材線蟲病的防控

松材線蟲病的防控是一項集技術、行政、法律、經(jīng)濟等多種綜合手段于一體的系統(tǒng)工程，需要多個部門聯(lián)合處理，采用多種技術手段進行防控。防控方式可分為物理防控、化學防控、生物防控三種類型。

1.2.1 物理防控

主要采取砍伐疫木，并作燒毀處理來防治松材線蟲病。

1.2.2 化學防控

在松褐天牛剛剛開始羽化時，噴施噻蟲啉；在松褐天牛處于幼蟲階段時，對松樹樹干噴灑丁硫克百威乳油稀釋液；如大面積松林感染時，利用飛機施藥防治和APF-I型松褐天?；瘜W誘劑及誘捕器防治。

1.2.3 生物防控

主要釋放花絨寄甲、腫腿蜂、白僵菌進行防治。松褐天牛的老熟幼蟲和蛹期是花絨寄甲防治的最佳時期[7]。松褐天牛幼蟲期，是腫腿蜂防治的最佳時期，可以采取單株放蜂和中心點放蜂兩種方式，對于松材線蟲大面積危害的林區(qū)，應選用中心點放蜂[8]。白僵菌可致病松褐天牛，且感染率高，同時對其幼蟲及產卵量等都有所抑制[9]。

我國2002年以來采用飛機或地面噴灑噻蟲啉[10]、綠色威雷等高效低毒農藥防治媒介昆蟲，之后推廣花絨寄甲、腫腿蜂[11]、白僵菌無紡布等生物防治技術，利用阿維菌素和甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽類殺蟲劑進行樹干注射，保護名木古樹及根除疫情等[12～15]。

同時，我國在松材線蟲病檢疫和誘捕器、生物防治技術方面也取得了新的突破[16]。2014年全國主要林業(yè)有害生物發(fā)生面積1 206.45萬hm2，累計防治作業(yè)面積1 346.67萬hm2[17]。

1.3 松材線蟲病防控面臨的主要問題

1.3.1 防控經(jīng)費大

松材線蟲病疫區(qū)是松材線蟲的適生區(qū)，松材線蟲病發(fā)生蔓延迅速，防控工作艱巨而復雜。2014年全國投入病蟲害防治資金達3.7億元，重慶市投入24 251萬元[18]，其中縣級投入資金19 651萬元，而各級財政需要長期投入防控經(jīng)費，使疫情長期控制在一個低水平狀態(tài)且不反彈，各疫區(qū)均存在防治經(jīng)費不足的問題。

1.3.2 防控形勢嚴峻

國家、各級政府和林業(yè)部門投入了巨大的人力、物力、財力防控松材線蟲病，但由于疫情的頑固性和反復性，雖有效遏制了部分地區(qū)的擴散和蔓延，可是形勢仍不容樂觀。2017年國家林業(yè)局公布的松材線蟲病疫區(qū)，重慶市新增了6個疫區(qū)。隨著氣候變化的加劇，到2100年我國適宜松材線蟲生存的地域面積將擴大近2倍，且呈現(xiàn)向北、向西擴散速度加快的趨勢，防控形勢嚴峻[19～20]。

1.3.3 次生危害

由于大面積的化學防治存在環(huán)境污染等次生性危害。而生物防治中，大量釋放抑制松褐天牛的蟲、蜂和菌類生物，對生物鏈上的其他生物存在未知風險。

2 主要解決方法

雖然對松材線蟲病的防控方法較多，但人為因素對病害的清理，以及傳播擴散的影響，使得控制效果不盡理想。松樹抗松材線蟲病品種的研究及運用，能夠有效防范或極大程度上延緩該病的發(fā)生和危害，對保護森林生態(tài)系統(tǒng)和經(jīng)濟社會發(fā)展有著十分重大的意義。

目前松樹抗性育種方式有傳統(tǒng)抗性育種、無性系育種、誘變育種和分子標記輔助育種，各種方式的優(yōu)缺點對比見表1。

表1 各育種方法優(yōu)缺點分析[21～25]

表2 分子標記發(fā)展史[37-38]

從表1可以看出，傳統(tǒng)抗性育種、無性系育種、誘變育種都有其特長和不足，如能與分子標記輔助育種相結合，更有利于松樹抗性品種的培育。

3 分子標記輔助育種

3.1 分子標記簡介

分子標記輔助育種技術是利用分子標記與決定目標性狀基因緊密連鎖的特點，通過檢測分子標記，即可檢測到目的抗病基因是否存在，達到選擇抗病性狀的目的，可作為雜交后代的選擇、雜交優(yōu)勢的預測及品種鑒定等各個育種環(huán)節(jié)的輔助手段。能快速高效獲得含有目標基因和表現(xiàn)性狀的個體，已在很多動植物抗性育種中取得成功。分子標記輔助育種技術用于作物改良的重要領域，是傳統(tǒng)育種技術和現(xiàn)代生物技術相結合的產物。

3.2 分子標記的發(fā)展史

分子標記是20世紀80年代興起的新技術，可利用分子標記輔助育種對少數(shù)基因進行遺傳操作，與基于同種間的雜交育種相比較，具有改良可選擇空間大、無生殖隔離制約的特點，實現(xiàn)了遠緣雜交。人們在分子水平對動植物的基因進行操作已成為現(xiàn)實，目前，已有一系列分子標記輔助育種作物品種形成，如抗蟲棉[26]、抗蟲玉米[27]、抗性水稻[28]、超早熟大豆[29]、抗黃曲霉花生[30]、抗真菌和豆象綠豆[31]，抗寒柑橘[32]、抗真菌病害果樹[33]、樟樹[34]等；動物中培育了改良肉牛[35]、石斑魚[36]等。表2簡要介紹分子標記的發(fā)展歷程。

3.3 分子標記輔助育種的優(yōu)越性

分子標記輔助育種技術能實現(xiàn)基因水平上的定點改良，精確定位目的基因，大大縮短了育種年限及育種周期，節(jié)約了人力、物力、財力，并能最大限度地利用和改良物種性狀，培育出新的優(yōu)良抗性的品種，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面[37～39]。

⑴對目標性狀的選擇不受基因表達和環(huán)境的影響，可以在植物發(fā)育的任何階段進行選擇，加速育種進程，提高育種效率。

⑵能快速準確地鑒定植株的基因型，對分離群體中的目標基因選擇，尤其是對隱性性狀的選擇十分便利。

⑶可有效地對抗病性、抗逆性等表型鑒定困難的性狀進行基因型鑒定。

⑷可聚合多個有利基因提高育種效率。即將分散在不同品種(材料)中的有用基因聚合到同一個基因組中，在分離世代中通過分子標記選擇含有多個目標基因的單株，從中再選出性狀優(yōu)良的單株，實現(xiàn)有利基因的聚合，大大提高了育種效率。

⑸克服不良性狀連鎖，有利于導入遠緣優(yōu)良基因。對于林木育種而言，分子標記輔助育種能提高抗性育種的可靠度，克服了林木生長周期長的局限性，縮短了林木育種進程，對松屬的遺傳改良研究，有望獲得集多種優(yōu)良性狀于一體的優(yōu)良新品種(系)。

4 展望

分子標記輔助育種是現(xiàn)代生物技術在作物遺傳改良領域應用中的一個重要方面，實踐證明，能為傳統(tǒng)的育種提供一種有力的輔助手段。目前各國都加大了對松材線蟲病抗性育種的投入，許多控制松樹抗性機理的遺傳機制也將逐漸被揭示，在技術上為松樹品種改良提供了更堅實的理論基礎。相信分子生物學研究的新成果和開發(fā)的新技術，將會在松樹抗病育種中實現(xiàn)快速、準確改良生物的終極目標發(fā)揮越來越重要的作用，其必將為我國的松樹新品種培育及品種改良做出重要貢獻。

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2017-08-15）

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1005-2690（2017）09-0120-04

S763

B

王家瓊（1985-），女，重慶巫山人，碩士，工程師，長期從事森林資源監(jiān)測、森林病蟲害防治等林業(yè)相關工作。