我国松树抗松材线虫病良种选育研究进展

松材线虫病也叫松树萎蔫病、松树枯萎病，是危害松属树种的毁灭性病害，原发于北美，1982年在我国首次发现，该病已在我国多个省（自治区、直辖市）发生，引起了大面积松林枯死，对我国林业产业发展造成了巨大损失，也对我国生态安全造成一定威胁。筛选抗松材线虫病良种是解决我国松材线虫病发生的有效途径之一。世界上最早开展抗性育种研究的国家是日本。我国科学家从20世纪末开始了抗松材线虫病的育种研究，已在马尾松、黑松、黄山松等树种中成功选育出高抗种源、家系和无性系。本文主要总结我国在抗松材线虫病良种选育的研究现状，旨在为后续抗松材线虫病良种选育、推广、应用提供借鉴。

1 我国林木抗松材线虫病良种的选育现状

我国从20世纪末开展抗松材线虫病良种选育研究，从树种上看，主要包括马尾松、赤松、黑松、晚松、湿地松、短叶松、火炬松、刚松、黄山松等。从选育结果看，我国已成功选育了一批高抗种源、家系和无性系。马尾松是我国开展抗病性育种较早也是成效最突出的树种，从2001年至2008年，徐六一等借助“马尾松松材线虫抗性育种技术开发”项目选育出家系251个、抗性候选单株1201株。其后，郝焰平等采用2次人工接种的方法对安徽省马尾松7个种源63个家系的子代进行抗松材线虫病测定后认为，湖南安化种源抗病性最强，该种源第二次接种后的种源子代生存率高达41.8%，是最低种源的17.4倍。湖南安化种源参试的7个家系中有6个家系为抗病性指数Ⅴ（抗病性最强），1个家系为抗病性指数Ⅳ级（抗病性强）。徐六一等通过无性系成功筛选出高抗马尾松无性系97个，这些无性系主要来源于泾县、黄山、休宁县、广德县、和县和滁州市等地。徐福元等以从全国收集的马尾松种源40个为研究对象，采用4年连续人工接种的方法筛选抗松材线虫病高抗种源，最终筛选出“广西2号”“广西3号”“广东5号”3个抗性稳定、无任何感病症状的优良种源，并基于模糊聚类分析揭示出马尾松种源存在由北向南抗性和生长量有增强的趋势。进一步开展抗松褐天牛的试验，筛选出双抗的“广东5号”种源，其在抗松材线虫病和松褐天牛补充营养取食两个方面均表现较好。汤陈生等采用3次接种松材线虫结合林木生长量测定的方法，对福建省生产上正在推广的12种马尾松品系进行了抗松材线虫病评价，初步筛选出南平A、三明G和泉州I等3个既抗病又速生的马尾松优良家系，可以进行造林试验，开展进一步的测定工作，为后续大面积推广应用提供保障。汪企明等通过接种试验对39个13年生马尾松种源进行了抗松材线虫病评价，从树种看，马尾松抗松材线虫病抗性低于火炬松、湿地松、短叶松和刚松，高于黑松和晚松；从种源看，39个种源中筛选出广东高州、英德、信宜，广西忻城和湖北远安5个抗性较强种源。吴小芹等对从日本引进的13个黑松抗松材线虫家系采用不同毒性强度的松材线虫接种处理，从中筛选出3号、4号、5号、6号、9号、11号和12号等7个表现良好家系。同时，从组织病理学角度观察了黑松接种松材线虫后的变化，抗性黑松在接种松材线虫后，松材线虫横向扩散速度要慢于普通黑松，同时，木射线细胞和围绕树脂道泌脂细胞的薄壁细胞出现病变也晚于普通黑松。张艺等采用同样的方法从27个日本引进的赤松抗病家系中筛选出1号、4号、5号、6号、7号、8号、13号、14号、15号、17号、20号、23号和25号等13个抗病性表现较好的家系。徐六一等采用2次接种从63个候选黄山松家系中筛选出8个抗性强的家系，为后续无性系选育及种子园营建提供了基础材料。

2 我国松树抗松材线虫病机制研究现状

活性氧（ROS）是一种重要信号分子，在松树遇外来生物和非生物胁迫时会失去平衡，过量的ROS积累可导致植物细胞死亡，而适量的ROS可作为信号转导分子激活多种生物进程，如植物对病虫害防卫反应和细胞程序性死亡。魏永成等经严格程序选育的高抗和易感马尾松为研究材料，动态监测了不同马尾松在接种松材线虫后不同天数时针叶内过氧化氢、一氧化氮和钙离子等信号分子含量的变化。研究结果表明，马尾松接种松材线虫后，其针叶内过氧化氢和钙离子均迅速升高，但高抗马尾松能有效控制其在体内的含量，最终恢复到正常生理代谢水平，而易感马尾松不能有效控制，多余的ROS和钙离子会对植株产生毒害。接种松材线虫后，高抗马尾松针叶内一氧化氮含量在体内的变化基本不明显，但易感马尾松针叶在每个时间点均积累了过多的一氧化氮，不利于植株正常代谢。过氧化物酶和多酚氧化酶是植物重要的防御酶。过氧化物酶可将植物体内酚氧化成有高毒性的醌类物质，进而杀死植物病原物；也可参与催化木质素的合成，从而增加细胞壁的机械强度，阻止病原物的扩展。多酚氧化酶可催化木质素和酚类物质氧化产物的合成，在植物抗病次生代谢中发挥主要作用。滕涛等对马尾松抗性种源衡阳1号和敏感种源广1号接种松材线虫后的酶活性进行了比较，结果表明，抗性种源中，过氧化物酶和多酚氧化酶活性明显高于敏感种源，抗性种源中过氧化物酶同工酶酶带数量要多于敏感种源，且一些多酚氧化酶同工酶酶带也能对松材线虫侵染作出较快反应。据此推断，过氧化物酶和多酚氧化酶在马尾松抗松材线虫病中发挥重要作用。另外，滕涛等的研究还表明，马尾松抗病种源总酚和绿原酸含量在积累水平上要高于敏感种源，并且也能在较长时间内维持较高浓度，马尾松针叶中酚类物质变化差异与松材线虫病抗性具有密切关系。徐福元等在筛选马尾松抗松材线虫病种源的同时，测定了马尾松接种松材线虫后体内过氧化氢酶（CAT）、游离氨基酸和水溶性化合物等指标，结果表明，抗病马尾松种源表现为高CAT活性，较低的游离氨基酸含量，较高的中性、酸性和水溶性化合物含量。这些物质含量的差异可能是马尾松不同种源间抗松材线虫病能力差异的内在原因。

3 我国抗松材线虫病良种选育存在问题及建议

目前，我国已开展了大量的抗松材线虫病育种研究，并取得了一定的成绩。存在的问题，一是开展良种选育的树种少于被松材线虫病为害的树种。目前，仍有一些被松材线虫病为害的树种没有开展抗病良种选育研究，如油松、红松和樟子松等。二是高抗良种选育研究仍以传统育种技术为主，现代高新技术应用较少。目前，我国抗松材线虫病良种选育仍以接种松材线虫后通过表型评价来筛选高抗良种为主要技术手段，而现代的生理生化和分子技术手段应用较少。后续，应将传统育种技术与现代高新技术有机结合，建立起更加高效的选育技术体系。

作者单位：国有清原满族自治县大边沟林场