植物線蟲病害：我國糧食安全面臨的重大挑戰(zhàn)

彭德良

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所 植物病蟲害生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193）

植物線蟲是引起我國農(nóng)作物病害的重要病原物之一，是嚴(yán)重危及我國小麥、玉米、水稻、甘薯、馬鈴薯、大豆、蔬菜、花生、中草藥等糧食和經(jīng)濟(jì)作物安全生產(chǎn)的重要病害，其中小麥禾谷孢囊線蟲在我國冬麥區(qū)危害面積超過4×106hm2，導(dǎo)致河南省中北部產(chǎn)量損失15%-20%，我國大豆孢囊線蟲病發(fā)生面積常年在1.33×106hm2，可造成大豆減產(chǎn)5%-10%，嚴(yán)重發(fā)生地塊減產(chǎn)30%以上，甚至顆粒無收。因大豆孢囊線蟲病所造成的損失就達(dá)6億元人民幣以上。我國蔬菜種植面積已超過1.1×108hm2，受根結(jié)線蟲為害，蔬菜一般可減產(chǎn)30%以上，每年蔬菜因根結(jié)線蟲病造成的損失超過30億人民幣。玉米矮化線蟲在東北造成約1.33×106hm2的玉米矮化病，水稻根結(jié)線蟲以及旱稻孢囊線蟲在我國南方稻區(qū)也形成巨大危害，莖線蟲在馬鈴薯、甘薯等作物的危害面積超過2×106hm2。植物線蟲病害對大田作物危害一般在10%-20%，嚴(yán)重地塊可達(dá)30%-50%，局部地區(qū)可造成80%以上的經(jīng)濟(jì)損失。隨著全球氣候變化、種植制度改革以及規(guī)模化、機(jī)械化和高值農(nóng)業(yè)的迅猛發(fā)展，植物線蟲病害呈嚴(yán)重發(fā)生趨勢，將上升為我國第二大植物病害。

在我國，根結(jié)線蟲和孢囊線蟲是危害最嚴(yán)重，具有經(jīng)濟(jì)重要性的兩類農(nóng)作物重要病原線蟲。根結(jié)線蟲和孢囊線蟲均為專性活體營養(yǎng)寄生線蟲，只能在寄主植物活的組織和細(xì)胞內(nèi)寄生取食危害，不能在人工培養(yǎng)基上培養(yǎng)。這兩類線蟲利用口針將食道腺的分泌物（效應(yīng)子）分泌到寄主植物細(xì)胞，并誘導(dǎo)寄主細(xì)胞形成專化性的取食位點(diǎn)（feeding site）。在長期的進(jìn)化過程中，根結(jié)線蟲誘導(dǎo)寄主根系細(xì)胞形成多核的巨型細(xì)胞（giant cell），孢囊線蟲誘導(dǎo)形成合胞體（syncytium），取食位點(diǎn)的建立和維持使線蟲從植物中吸收大量營養(yǎng)物質(zhì)，從而促進(jìn)線蟲生長和發(fā)育，并誘導(dǎo)光合產(chǎn)物的分配紊亂，使植物的生長和產(chǎn)量受到影響。

分子生物學(xué)技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于植物線蟲研究的各個(gè)領(lǐng)域，如植物線蟲的診斷檢測、系統(tǒng)進(jìn)化、線蟲效應(yīng)子、線蟲與寄主植物的互作關(guān)系，抗線蟲基因克隆及機(jī)制，線蟲基因組、轉(zhuǎn)錄組及蛋白組學(xué)的研究，1998年秀麗小桿線蟲（Caenorhabditis elegans）基因組的破譯對研究人類初期發(fā)育、神經(jīng)生物學(xué)、衰老及研究和治療人類的許多疾病具有重要意義。我國植物線蟲及生物技術(shù)在線蟲中的應(yīng)用研究雖然起步晚，但經(jīng)過長期積累，以及新生力量的不斷加入，目前在植物線蟲及其與寄主互作方面，如對重要作物病原線蟲南方根結(jié)線蟲、水稻擬禾本根結(jié)線蟲、大豆孢囊線蟲、小麥禾谷孢囊線蟲、馬鈴薯腐爛莖線蟲以及松材線蟲的致病效應(yīng)子、致病機(jī)制、作物抗病性及線蟲與寄主植物的互作作了相當(dāng)深入的研究，并不斷取得突破，一些科學(xué)家作出了令全世界關(guān)注的研究成果，發(fā)表在Molecular Plant，New Phytologists，Molecualar Plant Pathology等國際重要學(xué)術(shù)期刊。在此背景下，《生物技術(shù)通報(bào)》邀請國內(nèi)植物線蟲研究領(lǐng)域的重要科研團(tuán)隊(duì)，就植物線蟲生物技術(shù)主題，撰寫綜述9篇和研究論文11篇，形成了本專刊。內(nèi)容涵蓋19個(gè)植物寄生線蟲基因組、大豆抗孢囊線蟲相關(guān)基因（Rhg1和Rhg4）功能、植物對線蟲侵染的響應(yīng)機(jī)制、植物寄生線蟲對化感信號的識別機(jī)制、植物激素對植物寄生線蟲取食位點(diǎn)建立與發(fā)育的影響、非編碼RNA 在生防菌- 植物線蟲- 寄主互作中的作用、植物寄生線蟲鈣網(wǎng)蛋白、腐爛莖線蟲生物學(xué)的研究進(jìn)展作了綜述，水稻根結(jié)線蟲和馬鈴薯腐爛莖線蟲新效應(yīng)子、苜蓿滑刃線蟲線粒體基因組及其系統(tǒng)發(fā)育、不同基因型腐爛莖線蟲群體雜交后代分子特征、生防菌株及互作蛋白、水稻抗?jié)摳€蟲基因克隆及功能分析、土壤生物熏蒸及植物源與微生物源生物制劑復(fù)配防治根結(jié)線蟲病以及RPA技術(shù)檢測松材線蟲和擬松材線蟲研究等。

值此主題專刊出版之際，謹(jǐn)向所有提供稿件的同行及審稿專家致謝；向《生物技術(shù)通報(bào)》編輯部致謝，感謝他們?yōu)槲覈参锞€蟲生物技術(shù)研究的成果展示和交流作出的貢獻(xiàn)。