松树—松材线虫互作中寄主生理生化响应研究进展

王晨

摘要 松材线虫病是由松材线虫引起的松树毁灭性死亡病害，对我国森林资源及生态环境造成严重破坏和威胁。几十年来，国内外学者针对松材线虫病展开了广泛而深入的研究，其中寄主松树受松材线虫感染后体内生理生化响应是研究热点。本文针对松树—松材线虫互作中寄主体内生理生化响应的研究进行综述。

关键词 松材线虫；松树；生理生化；酶；次生代谢物

中图分类号 S763.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2015）18-0169-02

Research Progress on Physiological and Biochemical Response in Pine and Bursaphelenchus xylophilus Interactions

WANG Chen

（Shanghai Dongyu Garden Science and Technology Co.，Ltd.，Shanghai 200062）

Abstract Pine wilt disease（PWD）caused by pine wood nematodes（PWN）（Bursaphelenchus xylophilus）is one of the most devastating diseases on Pinus spp.In China，it has damaged a lot pine forest.In decades，many researchers focused on this disease.Among them，the biochemical responses in pine affected PWD is the most popular aspect.This essay introduced the biochemical response in pine during the pine-nematode interactions.

Key words Bursaphelenchus xylophilus；pine；biochemical response；enzyme；secondary-metobolism

松材线虫病（pine wilt disease），即松树萎蔫病，是由松材线虫（Bursaphelenchus xylophilus）引起的松树毁灭性死亡病害，具有传播蔓延迅速、发病速度快、致死率高、防治难等特点，被称为“松树的癌症”[1]。松材线虫病是世界性森林病害，分布于美国、加拿大、墨西哥、中国、韩国、日本、希腊、葡萄牙、尼日利亚等多个国家[2]。自1982年我国在南京首次发现松材线虫病以来，目前该病已扩展至江苏、浙江、安徽、福建、江西等14个省（自治区、直辖市），毁灭松林逾33.33万hm2，造成的经济损失达数千亿元[2]。当前该病疫情扩散蔓延的形势仍然十分严峻，对我国国土生态安全构成严重威胁[3]。几十年来，国内外学者针对松材线虫病展开了广泛而深入的研究，其中寄主松树受松材线虫感染后体内生理生化响应是进一步了解寄主死亡内在原因、找到防治对策的重要方面，因而一直是研究热点。

1 感病松树细胞结构变化

研究发现，受松材线虫侵染后，伴随着松树体内薄壁细胞的坏死、韧皮部皮层细胞变形，细胞膜脂过氧化反应逐步加强，且该反应的增强与细胞降解、线虫大量繁殖同步进行 [4]。Zheng等研究发现，在受松材线虫侵染早期，松树茎部细胞会发生非正常的电解质渗漏现象（细胞膜功能失调的结果），紧接着薄壁细胞坏死；且该反应的发生强度与供试线虫的毒力、松树的抗性相关[5]。这似乎说明，感病松树体内细胞膜过氧化反应导致了细胞电解质渗漏，造成了茎部薄壁细胞的坏死。

2 感病松树体内酶活变化

大量研究表明，感病松树体内相关酶活性剧烈变化[6]。刘劼研究发现，松树受松材线虫侵染后，体内超氧化物歧化酶（SOD）活性变化剧烈，且松树受不同毒力线虫侵染后，体内抗氧化酶活性存在显著差异，这种差异可能与松树的抗感病反应相关[7]。何龙喜在不同抗性松树—松材线虫互作中的研究中表明，受松材线虫侵染后，不同抗性松树体内的抗氧化酶，如过氧化氢酶（CAT）、抗坏血酸过氧化物酶（APX）、过氧化物酶（POD）活性变化也存在明显差异，且这种差异可能与松树的抗性相关[8]。陈玉惠等对感病松树体内的苯丙烷代谢研究发现，接种松材线虫后，松树体内苯丙氨酸解氨酶（PAL）、多酚氧化酶（PPO）活性出现明显升高，但在植株发病后活性下降；茎干中酚类物质的含量随着病程的发展也逐步增加，并推测松材线虫病病程的发展与苯丙烷代谢异常有关[9]。

3 感病松树体内植物激素含量活变化

Mori和Inoue发现，松树受松材线虫侵染后，体内存在2个乙烯产生高峰，且恰好对应了病情发展的2个阶段：第1个乙烯高峰在感病树种、抗病树种中均有发现，尽管此时抗病树种中形成层并未受破坏，针叶也未褪绿；第2个乙烯高峰仅仅出现在感病树种中[4]。Fukuda研究发现，受有毒松材线虫侵染后，体内乙烯大量释放与形成层坏死同时出现，时间上较Mori和Inoue所发现的（先于形成层坏死）更晚；同时，松树受不同致病力的线虫侵染后，体内乙烯的释放并不存在明显差异[5]。随后的研究表明，Mori和Inoue所发现的第1个乙烯高峰可能是由于木质部薄壁细胞遭到破坏，但该过程中乙烯产生量要远远小于Fukuda发现的乙烯高峰（该高峰与形成层坏死相关）。Yamada认为，乙烯的释放与松树体内相关酶活性的改变、膜损伤、呼吸作用增强相关[4]。

4 感病松树体内次生代谢物变化

丹宁酸是一种重要的抗氧化剂，研究表明，感染松材线虫病后，松树薄壁细胞中丹宁酸大量积累。Futai研究发现，受松材线虫侵染后，随着薄壁细胞液泡的不断扩大，其细胞中丹宁酸的含量也大量积累，且出现在茎部松材线虫大量繁殖之前；同时无毒拟松材线虫却不能诱导松树丹宁酸含量大量累积[10]。endprint

毒素自20世纪80年代以来一直是研究热点。1979年，Oku等在人工接种黑松（P.thunbergii）、赤松（P.densiflora）和自然感病的松树里均检测到毒素的存在，首次提出毒素可能是感病松树迅速枯萎的原因。随后，在接种松材线虫后的赤松、黑松体内检测到苯甲酸（BA）、儿茶酚（CA）、二氢松柏醇（DCA）、8-羟基香芹鞣酮（8-HCA）等毒素[11]。Ueda研究表明，用BA和8-HCA处理2～3年的赤松，其针叶褪绿变黄。Oku等报道，感病的黑松比抗病的火炬松对上述毒素更敏感；同时，L-8-HCA和DCA虽然能够在一定程度上抑制线虫的繁殖，但D-8-HCA、BA、CA对松树自身是剧毒的，甚至在100 mg/kg的高浓度下，也不能抑制线虫的繁殖[12]。该结果暗示了每一种毒素在松树—松材线虫互作体系中具有多样化作用。1982年，Bolla等从自然感病的樟子松（P.sylvestris）中分离到8-HCA和10-羟基马鞭烯酮（10-HV）毒素[5]。上述试验结果都支持了毒素在感病松树体内病程发展的作用，但还需要进一步的研究以确定毒素在松树萎蔫过程中的实际意义，在病程发展过程中毒素的致病机理以及与抗感病的关系，亦或者毒素仅仅是病程发展中的副产品。

松材线虫是由松材线虫引起的松树毁灭性死亡病害，对我国森林资源及生态环境造成严重破坏和威胁。但目前其致病机理尚未明确，切实有效的防治措施还有待于进一步研究。而关于松树受松材线虫感染后体内生理生化响应是进一步了解寄主死亡内在原因、找到防治对策的重要突破口，值得进一步研究。

5 参考文献

[1] 杨宝君，潘宏阳.松材线虫病[M].北京：中国林业出版社，2003.

[2] 潘沧桑.松材线虫病研究进展[J].厦门大学学报（自然科学版），2011，50（3）：476-483.

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[4] YAMADA.Lipid peroxidation during the development of pine wilt.Ann.Phytopathol[J].Soc Jpn，1987，53：523-530.

[5] ZHENG Y，FUKUDA K，SUZUKI K.Electrolytes leakage from japanese black pine（Pinus thunbergii）tissue inoculated with pinewood nematode（Bursaphelenchus xylophilus）[J].Trans Jpn For Soc，1993，104：639-640.

[6] YAMADA T.Biochemical Responses in Pine Trees Affected by Pine Wilt Disease[M].1st edn.Springer，Japan，2008：223-234.

[7] 刘劼.黑松与松材线虫和拟松材线虫互作中自由基代谢研究[D].南京：南京林业大学，2008.

[8] 何龙喜.松树与松材线虫互作中活性氧和氮自由基代谢研究[D].南京：南京林业大学，2010.

[9] 陈玉惠，叶建仁，魏初奖，等.松材线虫对黑松、湿地松幼苗活性氧代谢的影响[J].南京林业大学学报（自然科学版），2002，26（4）：19-22.

[10] 谈家金，叶建仁.松材线虫病致病机理的研究进展[J].华中农业大学学报，2003，22（6）：613-617.

[11] HAN Z M，HONG Y D，ZHAO B G.A study on pathogenicity of bacteria carried by pinewood nematodes[J].Phytopathology，2003，151：1-7.

[12] ZHAO B G，WANG H L.Distribution and pathogenicity of bacteria species carried by Bursaphelenchus xylophilus in Chima[J].Nematology，2003，5（6）：899-906.endprint