松材線蟲病致病機理研究進展

徐小明 王嵐 周愛東

摘要：指出了松材線蟲病是發生在松屬樹種上的一種重大病害，但其致病機理尚未完全弄清。對近年來松材線蟲的致病機理的研究進行了概述，主要探討了包括酶學說、空洞化學說、毒素學說和細菌學說等方面的研究進展。

關鍵詞：松材線蟲病;致病機理;進展

中圖分類號：S763

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9944（2018）05-0111-02

1 引言

松材線蟲病（Pine WiltDisease），是松樹的一種毀滅性病害，從1982年在我國首次發生至今，疫情擴散蔓延到江蘇省、安徽省、廣東省、浙江省、陜西省、遼寧省等14省（自治區、直轄市）的局部地區，給森林生態安全、林業經濟、自然生態景觀造成嚴重破壞。從目前松材線蟲擴散的趨勢看，該病有繼續向我國北方蔓延的趨勢。該病與寄主、松材線蟲（Bursaphelenchus xylophi-lus（Steiner&Buhrer） Nickle）、松墨天牛（Monochamusalternatus Hope）、真菌、細菌以及環境等多個方面因素有關，許多學者對該病的治病機理進行過研究，但至今尚未弄清。關于松材線蟲病的治病機理，目前主要有4種學說，分別為酶學說、空洞化學學說、毒素學說和細菌學說，現在主要就這4方面的觀點作一綜述。2松材線蟲病致病機理的酶學說

松材線蟲寄生于松樹體內時可以向體外分泌多種酶。Ichhihara等認為松材線蟲分泌的酶破壞了松樹的薄壁細胞，阻礙了樹脂的正常流通，使水分輸導受阻，導致松樹萎蔫。汪來發等用聚丙烯酰胺凝膠電泳的方法分析了松材線蟲分泌物中的多種酶，并用這些酶接種3年生黑松（Pinus thunbergii），發現松材線蟲代謝產生的分泌物和纖維素酶會導致松針枯死。暗示了松材線蟲的分泌物可能是松材線蟲病的原因之一，而分泌物中的纖維素酶可能是致萎物質。馬海賓等采用羧甲基纖維素鈉（CMC）、微晶纖維素（MC）和水楊素（SC）3種底物，用剛果紅染色法和DNS法分別定性和定量分析了松材線蟲和擬松材線蟲分泌物中纖維素酶系組分和酶活力，證明了松材線蟲分泌物中3種酶的活力明顯高于擬松材線蟲。陳玉惠等將1.5年生松苗接種松材線蟲后，發現苯丙氨酸解氨酶、過氧化物酶、多酚氧化酶的活性水平都高于對照，該研究表明松材線蟲的侵染影響了松樹體內酶的變化和某些物質如苯丙烷類的代謝。

上述的研究表明，松材線蟲能分泌多種酶，而纖維素酶可能是其中主要的酶。纖維素酶可以破壞松樹的細胞壁，造成松樹形成層壞死，最終導致松樹的萎蔫，其導致松樹萎蔫的癥狀又與松材線蟲病相似，所以有學者用非松樹體內產生的纖維素酶處理松樹，松樹也會產生與松材線蟲侵染松樹后出現的萎蔫癥狀。但楊寶君指出了用市售纖維素酶或松材線蟲的抽提物接種松苗的不足，并說明如果能從松材線蟲的分泌物中提取纖維素酶，用提取出的纖維素酶接種松苗，他認為這樣接種后松苗萎蔫枯死的話就更具有說服力了。

3 松材線蟲病致病機理的空洞化學說

松樹感染松材線蟲病后植株中水分傳導受阻，松樹的蒸騰作用減弱并逐漸停止直至松樹萎蔫。在松樹感染松材線蟲病后，由于生理作用發生改變，樹體內單萜烯的增加并進入管胞，在管胞中形成空洞，致使水分疏導受阻，導致松樹萎蔫。Myers用松材線蟲接種黑松，分析了黑松組織壞死后管胞內充塞的氣體的成分為單萜烯和倍半萜烯，研究表明松材線蟲促進了樹體內揮發性氣體的產生，呈汽化狀態的單萜烯和倍半萜烯進入管胞，形成管胞空洞，阻礙水分輸導，從而導致松樹失水萎蔫。

上述研究表明，松樹感染松材線蟲后，管胞中出現了空洞，從而影響了水分的輸導，從而導致松樹失水萎蔫死亡。談家金等認為毒素和揮發性萜類化合物都可能是松樹水分傳導受阻最終導致樹體死亡的重要因素。

4 松材線蟲病致病機理的毒素學說

松樹感染松材線蟲后，細胞死亡先于線蟲數量的增長，說明有生化因子即有毒物質參與了松樹組織的病理學反應。對于有毒物質即毒素的來源有不同的看法，而松材線蟲自身無法產生毒素。有觀點認為毒素是松樹被松材線蟲侵染后產生的代謝產物;也有觀點認為毒素是松材線蟲攜帶的致病細菌產生的，該觀點認為細菌是松材線蟲致病的重要因子。

Oku等用松材線蟲和感染了松材線蟲的松樹的針葉汁液分別接種松苗，松苗死亡，而健康松樹的汁液沒有致死作用。談家金等選用3～4年生黑松為材料.測定了其接種松材線蟲后體內苯甲酸、苯乙酸和水楊酸含量的變化，試驗表明松材線蟲侵染后，水楊酸和苯甲酸在松苗體內的動態變化相似，都是先升高后下降，表明水楊酸和苯甲酸在植物組織內有著密切的關系，研究認為在當時所知的所有毒性物質中，苯甲酸與松樹的發展關系密切。曹越等從自然感病后一年的15年生以上的黑松和馬尾松中提取到有致萎活性的毒性物質苯乙酸和2-甲氧基肉桂酸，自然感病死后一年的松樹和健康松樹中則沒有，說明松材線蟲侵染松樹后，樹體產生了異常代謝產物。這些研究表明，這些有毒物質可能就是松樹在松材線蟲的作用下，生理代謝發生了改變而產生的，這些毒素可以使松樹萎蔫。

近年來關于松材線蟲病毒素研究表明，松樹感染松材線蟲后，松樹體內確實產生了多種毒素，這些毒素可能就是導致松樹萎蔫死亡的因子，但是關于毒素的來源以及哪種毒素真正導致了松樹的萎蔫還有待進一步研究。

5 松材線蟲病致病機理的細菌學說

有學者研究顯示松材線蟲致病作用是松材線蟲與其共生細菌共同致病。Kuwazu從松材線蟲體表分離到3種芽孢桿菌，經液體培養后，分離和鑒定出可以產生致萎活性物質。洪英娣等從松材線蟲病致死松樹和松材線蟲體表分離得到3株個細菌菌株。測定各細菌的產毒能力，并開展接種研究。試驗結果表明細菌培養液中有大量致萎物質存在。談家金等從松材線蟲蟲體上分離到一株堅強芽孢桿菌，通過對該細菌致病性的測定，認為松材線蟲及其伴生細菌是松材線蟲病的共同致病因素。趙博光等開展了無菌線蟲接種試驗，研究結果表明松材線蟲攜帶的伴生細菌與松材線蟲致病性有關，二者在致病性上存在著協同作用關系。該學者進一步研究了細菌與松材線蟲病的關系，認為松材線蟲病是由松材線蟲和其伴生細菌共同產生致病作用的病害。

為探討松材線蟲致病與細菌的關系，Xiang等研究了松材線蟲和擬松材線蟲不同毒力細菌的差異。通過對不同毒力松材線蟲和擬松材線蟲攜帶細菌的16S rDNA高通量測序，結果顯示相比松材線蟲.與擬松材線蟲有關的細菌的OTUs數量通常要大一些。與高毒松材線蟲相關的細菌群落的豐富度高于中度毒性松材線蟲和全部擬松材線蟲攜帶菌株。研究結果表明，松材線蟲的致病性與其攜帶的細菌具有直接相關性。

6 結語

除了上述幾種主要的關于松材線蟲病治病機理的學說外，近年來學者們還從其他方面進行探索。劉劫等采用不同毒力的松材線蟲和擬松材線蟲進行研究，研究結果表明松材線蟲和擬松材線蟲的致病力與蟲體超氧自由基（O2一）含量有密切關系。池樹友等對松樹上分離的松材線蟲、擬松材線蟲和小桿線蟲的體壁物進行研究.發現松材線蟲體表有一層很厚的物質，而擬松材線蟲和小桿線蟲體表比較光滑;松材線蟲比其他兩種線蟲體表有更多的糖類物質。指出松材線蟲和擬松材線蟲體表物質的厚度和糖含量.可能與二者的致病性有密切關系。

松材線蟲病的治病機理至今還未能完全弄清，許多研究結論甚至是相反的。近年來一些研究過于局限于實驗室.如經常選用無菌苗為接種對象，那么這些實驗結果能不能適用于自然條件下生長的松苗或者是多年生大樹，尚待進一步證實。由于松材線蟲病與寄主、松材線蟲、傳播因子、真菌、細菌以及環境等多個方面因素有關，所以其致病機理是一個復雜的問題。相信隨著新的實驗技術和方法的不斷開發和使用，尤其是分子生物學方法的使用，最終能夠弄清松材線蟲病的致病機理，從而為松材線蟲病的防治提供理論依據。