松材線蟲病病原及寄主組織病理學(xué)研究綜述

王晨

摘要：松材線蟲病是一種松樹毀滅性病害，該病自傳入我國以來，已對我國造成巨大損失。現(xiàn)就松材線蟲病的病原及感病寄主體內(nèi)的組織病理學(xué)變化進(jìn)行綜述。

關(guān)鍵詞：松材線蟲病;病原;組織病理學(xué)

松材線蟲病（pine wiltdisease），即松樹萎蔫病，該病蔓延迅速、發(fā)病快、致死率高、防治難，被稱為“松樹的癌癥”。松材線蟲病是世界性森林病害，分布于美國、加拿大、中國、葡萄牙等多個國家。該病自1982年傳人我國以來，已對我國造成巨大損失。現(xiàn)就松材線蟲病的病原及感病寄主體內(nèi)的組織病理學(xué)變化開展綜述。

1松材線蟲病病原的研究

1.1松材線蟲學(xué)說

1969年，Tokushige和Kiyohara首次從病死枯樹中分離到線蟲，并提出松樹枯萎與線蟲有關(guān)。1971年，他們對黑松（Pinus thunlaergi）、赤松（P.densiflor）進(jìn)行接種實驗，確認(rèn)該線蟲具致病性。1972年，Mamiya Y.和Kiyohara T.將此線蟲報道為新種Bursaphelencus ligni-colusm。但其實Steiner和Buhrer早在1934年就分離得到了松材線蟲，并將其定名為Aphelenehoides xy-lophilus。1970年，Nickle將其命名為Bursaphelenehusxylophilus（steiner & Buhrer）Nielde新種。1981年，Nickle等根據(jù)種間雜交和形態(tài)學(xué)特征，認(rèn)定Bursaphe-leneus lignicolus是Bursaphelenehus xylophilus的同物異名，最終將松材線蟲學(xué)名修訂為Bursaphelenchusxylophilus（Steiner&Buhrer，1934）Nickle，1970。

隨后，許多研究者采用無菌松材線蟲接種健康松樹，發(fā)現(xiàn)均可導(dǎo)致松樹萎蔫、死亡。Bolla等將松材線蟲消毒后接種至歐洲赤松，發(fā)現(xiàn)松苗萎蔫枯死。Tamura采用無菌線蟲接種黑松后，松樹也出現(xiàn)枯萎。因此，長期以來，許多學(xué)者都認(rèn)為松材線蟲是松樹萎蔫、枯死的因素。

1.2細(xì)菌學(xué)說

有學(xué)者認(rèn)為，細(xì)菌在松材線蟲致病過程中起重要作用。1980年，Oku H_等從松材線蟲蟲體和感病松樹體內(nèi)分離得到一株假單孢桿菌（Pseudomonas sp.），且接種試驗表明該細(xì)菌可致松苗萎蔫，首次提出細(xì)菌與松材線蟲病相關(guān)。1987年，Kusunoki觀察寄主病變組織時發(fā)現(xiàn)，大量細(xì)菌存在于受破壞的樹脂道、薄壁組織細(xì)胞內(nèi)，且細(xì)胞壁被酶解的類型與細(xì)菌引起的病害相類似。Kawazu等從松材線蟲體表分離到3種細(xì)菌，且這3種細(xì)菌能使黑松愈傷組織、懸浮培養(yǎng)細(xì)胞產(chǎn)生毒性物質(zhì)，提出松材線蟲病真正致病的是松材線蟲及其攜帶的伴生致病細(xì)菌。

趙博光等從松材線蟲體表分離得到洋蔥伯克霍爾德氏菌（Burkholderia eepacia），采用無菌松材線蟲或細(xì)菌單獨接種黑松均不能使其發(fā)病，而兩者混合接種則使黑松迅速萎蔫，提出松材線蟲病是由松材線蟲和伴生細(xì)菌共同侵染引起的復(fù)合侵染病害。

2感病寄主組織病理學(xué)變化研究

2.1皮層病變Mamiya研究發(fā)現(xiàn)，受松材線蟲侵染后，莖部最早的變化是皮層樹脂道遭破壞，此時線蟲在該區(qū)域遷移活動。Ishida等采用有毒和無毒的線蟲分別接種黑松，發(fā)現(xiàn)接種早期線蟲的活動被限制在皮層和軸向的病變細(xì)胞內(nèi)，線蟲橫穿整個形成層的活動較少。該階段，被破壞的皮層樹脂道周圍常能觀察到木栓化作用;接種無毒線蟲后，莖部圍繞樹脂道的皮層薄壁細(xì)胞形成了創(chuàng)傷周皮，但反應(yīng)并未擴(kuò)大，這被認(rèn)為是一種抗性反應(yīng)。Yamda和Ito發(fā)現(xiàn)在受有毒線蟲侵染后，莖部樹脂道周圍的皮層細(xì)胞大范圍壞死，且細(xì)胞壞死發(fā)展至木質(zhì)部，甚至形成層嗍。

2.2木質(zhì)部病變隨著病程的發(fā)展，莖部組織病變擴(kuò)展到木質(zhì)部。研究表明，受松材線蟲侵染后木質(zhì)部細(xì)胞的第一個反應(yīng)就是木質(zhì)部薄壁細(xì)胞的脂肪滴染色反應(yīng)改變。健康松樹的木質(zhì)部射線薄壁細(xì)胞和軸向薄壁組織中含有許多脂肪滴，能被蘇丹III染成黃色，耐爾藍(lán)染成粉紅色。Kusunoki研究發(fā)現(xiàn)，接種松材線蟲僅幾天后，脂肪滴就消失。他采用線蟲接種松樹后，采用蘇丹III對莖部進(jìn)行染色結(jié)果顯示橙紅色、耐爾藍(lán)染色則顯示藍(lán)色，這說明莖部組織內(nèi)脂肪滴消失。

木質(zhì)部細(xì)胞的第二個病理學(xué)反應(yīng)是木射線、木質(zhì)部軸向薄壁細(xì)胞和皮層細(xì)胞質(zhì)染色反應(yīng)的改變。接種線蟲后，木質(zhì)部和皮層薄壁細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)被耐爾藍(lán)染成藍(lán)色、番紅固綠染成紫紅色，在早期的文獻(xiàn)中該反應(yīng)被稱為“變性”。研究發(fā)現(xiàn)，木質(zhì)部“變性”薄壁細(xì)胞與木質(zhì)部栓塞的分布區(qū)相同，但發(fā)生面積比木質(zhì)部栓塞的橫截面更廣，這暗示了木質(zhì)部薄壁細(xì)胞的“變性”可能誘導(dǎo)了木質(zhì)部栓塞。

管胞空穴化是感病松樹木質(zhì)部另一個重要反應(yīng)。Kumda等發(fā)現(xiàn)，黑松感染松材線蟲后，管胞內(nèi)單萜烯、倍半烯的含量明顯增加，這些物質(zhì)呈氣化狀態(tài)進(jìn)入管胞，使得管胞不能進(jìn)水，形成空穴，致使松樹水分輸導(dǎo)受阻。

近年來，研究表明，松材線蟲侵染松樹后，松樹莖部細(xì)胞發(fā)生了細(xì)胞程序性死亡（programmed cell death，PCD）。PCD是生物體為了自身發(fā)育或抵抗外界不良環(huán)境，在基因控制下采取的主動地、有序的死亡方式，并伴隨著細(xì)胞形態(tài)學(xué)和分子生物學(xué)等方面的特征。厲艷研究發(fā)現(xiàn)，在松材線蟲侵染早期，莖部皮層薄壁細(xì)胞陸續(xù)發(fā)生PCD的典型特征;且隨著時間推移，PCD發(fā)生的數(shù)量和程度不斷增加。金鋼研究也表明，松材線蟲侵染黑松后，誘導(dǎo)寄主發(fā)生系統(tǒng)而持續(xù)的細(xì)胞程序性死亡;同時，寄主薄壁細(xì)胞PCD的發(fā)生與胞質(zhì)內(nèi)游離鈣離子濃度變化和鈣離子分布轉(zhuǎn)移有關(guān)，鈣離子可能是觸發(fā)細(xì)胞發(fā)生PCD的因子幽。