植物線蟲病害：我國糧食安全面臨的重大挑戰

彭德良

（中國農業科學院植物保護研究所 植物病蟲害生物學國家重點實驗室，北京 100193）

植物線蟲是引起我國農作物病害的重要病原物之一，是嚴重危及我國小麥、玉米、水稻、甘薯、馬鈴薯、大豆、蔬菜、花生、中草藥等糧食和經濟作物安全生產的重要病害，其中小麥禾谷孢囊線蟲在我國冬麥區危害面積超過4×106hm2，導致河南省中北部產量損失15%-20%，我國大豆孢囊線蟲病發生面積常年在1.33×106hm2，可造成大豆減產5%-10%，嚴重發生地塊減產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，受根結線蟲為害，蔬菜一般可減產30%以上，每年蔬菜因根結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，水稻根結線蟲以及旱稻孢囊線蟲在我國南方稻區也形成巨大危害，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%，嚴重地塊可達30%-50%，局部地區可造成80%以上的經濟損失。隨著全球氣候變化、種植制度改革以及規模化、機械化和高值農業的迅猛發展，植物線蟲病害呈嚴重發生趨勢，將上升為我國第二大植物病害。

在我國，根結線蟲和孢囊線蟲是危害最嚴重，具有經濟重要性的兩類農作物重要病原線蟲。根結線蟲和孢囊線蟲均為專性活體營養寄生線蟲，只能在寄主植物活的組織和細胞內寄生取食危害，不能在人工培養基上培養。這兩類線蟲利用口針將食道腺的分泌物（效應子）分泌到寄主植物細胞，并誘導寄主細胞形成專化性的取食位點（feeding site）。在長期的進化過程中，根結線蟲誘導寄主根系細胞形成多核的巨型細胞（giant cell），孢囊線蟲誘導形成合胞體（syncytium），取食位點的建立和維持使線蟲從植物中吸收大量營養物質，從而促進線蟲生長和發育，并誘導光合產物的分配紊亂，使植物的生長和產量受到影響。

分子生物學技術已廣泛地應用于植物線蟲研究的各個領域，如植物線蟲的診斷檢測、系統進化、線蟲效應子、線蟲與寄主植物的互作關系，抗線蟲基因克隆及機制，線蟲基因組、轉錄組及蛋白組學的研究，1998年秀麗小桿線蟲（Caenorhabditis elegans）基因組的破譯對研究人類初期發育、神經生物學、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在線蟲中的應用研究雖然起步晚，但經過長期積累，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線蟲、水稻擬禾本根結線蟲、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子、致病機制、作物抗病性及線蟲與寄主植物的互作作了相當深入的研究，并不斷取得突破，一些科學家作出了令全世界關注的研究成果，發表在Molecular Plant，New Phytologists，Molecualar Plant Pathology等國際重要學術期刊。在此背景下，《生物技術通報》邀請國內植物線蟲研究領域的重要科研團隊，就植物線蟲生物技術主題，撰寫綜述9篇和研究論文11篇，形成了本專刊。內容涵蓋19個植物寄生線蟲基因組、大豆抗孢囊線蟲相關基因（Rhg1和Rhg4）功能、植物對線蟲侵染的響應機制、植物寄生線蟲對化感信號的識別機制、植物激素對植物寄生線蟲取食位點建立與發育的影響、非編碼RNA 在生防菌- 植物線蟲- 寄主互作中的作用、植物寄生線蟲鈣網蛋白、腐爛莖線蟲生物學的研究進展作了綜述，水稻根結線蟲和馬鈴薯腐爛莖線蟲新效應子、苜蓿滑刃線蟲線粒體基因組及其系統發育、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、水稻抗潛根線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配防治根結線蟲病以及RPA技術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，謹向所有提供稿件的同行及審稿專家致謝；向《生物技術通報》編輯部致謝，感謝他們為我國植物線蟲生物技術研究的成果展示和交流作出的貢獻。