松材线虫和拟松材线虫食道腺及分泌颗粒超微结构的比较研究

2022-11-20

松材线虫是寄生于松属树种的一种寄生线虫, 它能够引起松树萎蔫病, 导致大量的木材损失, 在国内外均被列为重要的检疫对象。松材线虫在日本、美国、加拿大、韩国等国家都有分布, 其中日本受害最为严重。1979年日本由于该病引起的松树损失为240万立方米。在我国1982年最早发现于南京, 随后迅速蔓延至安徽、广东、山东、浙江及台湾等地区, 并导致松树植株大量枯死, 流行成灾, 它不仅给林业生产带来巨大损失, 而且还导致我国自然景观及生态环境的严重破坏。

1 松材线虫的寄生方式及其致病机理

松材线虫寄生于松属树种纵向或辐射向的树脂管道内, 其传播媒介昆虫主要是松墨天牛和云杉花墨天牛。松材线虫的生活史可分为繁殖和分散两个周期。在生长季节的繁殖周期, 连续产生卵, 1~4龄幼虫和成虫, 从而使群体不断增大;分散周期中3、4龄幼虫的形态结构, 生理生化特征发生变化, 可以粘覆在松墨天牛成虫体上, 并随之飞散, 侵染新的宿主。在受感染的松树内, 松材线虫的三期幼虫可在蛹室内随媒介昆虫的蛹过冬, 随着蛹的孵化, 幼虫进入昆虫的气管或气孔。当发育成熟的天牛取食未被侵染的松树组织时, 松材线虫随天牛成虫的取食侵入松树体内, 在侵染的部位进行一段繁殖使线虫的数量增加到一定程度后, 即从侵染的部位大范围迁移到木质部的各种管腔, 松材线虫在迁移过程中, 由于取食和繁殖破坏树脂管道的实质细胞和上皮细胞。

在自然界松材线虫的不同群体中, 存在致病性分化现象, 但其发生发展的具体规律尚不清楚, 来自不同树种上的松材线虫分离物, 其致病力不一, 地理位置不同的松材线虫群体, 其致病性也有显著差异, 并且这种差异大于地理位置相同或不同寄主上的分离株系, 其原因与宿主松树的抗性、环境条件包括温度、湿度等有关实验结果表明在宿主的任何部位接种松材线虫都可以致病。在夏季接种线虫后, 发病速度最快, 40~60天内松树死亡, 在2~3月接种的线虫发病慢, 一直持续到夏季病程加快。在9~10月接种线虫, 松树当年不表现症状。松树萎蔫病的发展受温度的影响。低温、湿润的环境有利于抑制病情的发展。

2 松材线虫与拟松材线虫的比较研究

在研究松树萎蔫病过程中, 收集到与松材线虫形态上极为相似的类群—拟松材线虫, 不同之处仅仅是在拟松材线虫尾部有一尾突存在, 长度大于3.5微米, 少数的松材线虫也具尾突, 但长度小于2微米, 但两者的致病性却有很大的差别。松材线虫在侵染寄主后短时期内引起松树死亡, 而拟松材线虫无致病力或仅有轻微致病力。很显然, 只通过一个形态学的特征, 不足以证明松材线虫和拟松材线虫之间的不同, 也不能检测出各株系的致病性。因而酶电泳最先被用于区分不同的种。Bolla等对松材线虫Mpsy-11和Vpst-1及拟松材线虫的全部DNA序列进行酶切、电泳、分离、杂交, 结果表明在这些种之间的保守DNA序列存在差别。松材线虫和拟松材线虫之间的差别最大, 但是两个松材线虫株系之间也存在差别。De Guiran用来自日本的松材线虫和拟松材线虫各一株系及法国线虫做酶电泳分析发现三个线虫株系有简单的酷酶及苹果酸脱氢酶谱, 并可相互区别。Kiyohara对来自日本、美国的松材线虫和拟松材线虫各四个株系做酶电泳分析发现谷氨酸草酞乙酸转氨酶 (GOT) 种内一致, 种间可区别。胡凯基、杨宝君对12个株系进行酶电泳分析也得到同样的结果:GOT具有种内同一性和种间特异性, 松材线虫GOT的迁移率为0.39, 拟松材线虫GOT的迁移率为0.51。另外通过电泳分析发现松材线虫酷酶带三条而拟松材线虫仅一条, 且迁移率各异。1Tares等用13种地理隔离种类的DNA从Southen杂交中证实在这些松材线虫中存在三个地理亚群:美国、加拿大和日本, 并且证实了假说松材线虫起源于美国被引入日本, 随后又传播到台湾、中国大陆等地。由于长期的地理隔离造成生殖隔离, 最终形成不同的地理亚种。Beckenbach等用聚合酶链反应清楚的区分开19个相似的线虫种类。汪来发等用RAPD技术对18个松材线虫株系、8个拟松材线虫株系基因组DNA多态性进行研究。在事先优化的条件下, 用巧个随机引物进行PCR扩增, 一共扩增出165条谱带, 多态性为91.5%。通过聚类分析, 结果表明:松材线虫和拟松材线虫种间和种内都表现出很大的差异性, 但种间差异大于种内差异, 因而松材线虫和拟松材线虫应为两个独立的种。张立海等对14个松材线虫和拟松材线虫样本进行了单链构象多态性 (PCR-SSCP) 分析, 结果表明PCR-SSCP分析技术可明确区分这两种线虫, 核糖体D N A (rDNA) 的内部转录间隔区 (ITSI) 区 (约308bp) 的测序结果显示:松材线虫种内区别很小, 不超过lbp;拟松材线虫种内区别较大, 最大达7bp;这2种线虫的种间区别为32bp~39bp。用DNA序列比较限制性片段长度多态性可以区分不同种类的线虫, 这种方法被用于研究不同种类线虫之间是否可以杂交以及他们的繁殖率和致病性。DNA序列差别很大的种类不能杂交, 具有相似D N A序列的种群可以杂交。分析同工酶、GOT酶可以区分一些线虫种类, 但不能区分线虫不同的致病性。致病型的种类具有高的繁殖率, 但也不能作为判断的标准。

Fl株系在分类上有特殊的地位, 很多学者对其进行了研究。DeGuiran和Bruguier1989的杂交实验研究表明Fl株系属于一个古老的类群, 该株系的线虫既可以和松材线虫杂交产生可育的子代, 也可以和拟松材线虫杂交产生可育的子代, 而松材线虫和拟松材线虫二者不能杂交产生可育的后代。汪来发等的研究表明来自法国的拟松材线虫株系F1株系与其它的7个拟松材线虫株系的亲缘关系较远一些, 能在遗传距离7.79与其它的7个拟松材线虫株系聚在一起, 明显与松材线虫的亲缘关系较远。

3 结语

松材线虫引起的松树萎蔫病对林业生产造成严重的危害, 日益引起人们的关注。大量文献表明, 国内外在松材线虫致病机理以及松材线虫和拟松材线虫的关系的研究上已经取得了一定的成果。但是由于该领域的研究工作受实验条件、研究手段等因素的限制, 许多观点处于假说的阶段, 已有的结果尚不能很好的解释松材线虫致病的原因, 还需要做进一步的探索和研究。目前对松材线虫的研究已经进入分子阶段, 研究人员应用细胞生物学、分子生物学和免疫学的技术方法研究松材线虫引起致病的原因已经取得了很大的进展。相信在不久的将来, 在该领域的研究和探索一定会有新的突破, 最终达到防治的目的。

摘要：目前松材线虫的致病机理尚不明确, 其食道腺可能在致病过程中起重要作用。文章介绍了松材线虫的寄生方式及其致病机理, 并对松材线虫与拟松材线虫食道腺及分泌颗粒超微结构的比较研究进行了文献的整理和分析。

关键词：松材线虫,拟松材线虫,比较