【目的】揭示松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)性别决定基因Bx-sex-1的表达特征和生物学功能。【方法】通过Mega 6中的Jones-Taylor-Thornton (JTT)模型,采用邻接法(neighbor joining,NJ)对Bx-sex-1和其他线虫的氨基酸序列进行系统发育构建。采用同步培养的方法分别收集不同龄期的松材线虫并提取总RNA,反转录获得cDNA并采用实时荧光定量PCR (qRT-PCR) 的方法,研究Bx-sex-1在松材线虫不同发育阶段的相对表达量。同时采用qRT-PCR并通过绝对定量法分析Bx-sex-1基因在雌虫和雄虫基因组的拷贝数。采用dsRNA浸泡法对目的基因进行干扰,观察松材线虫后代卵的孵化率和雌雄比的变化。【结果】系统进化树显示松材线虫Bx-sex-1和其他两个植物寄生线虫成为一支,与自由生线虫和寄生动物线虫分别进化为不同的分支。松材线虫Bx-sex-1在不同发育阶段相对表达量有差异,在卵期相对表达量最高,而在2龄幼虫时期最低,从2龄幼虫时期到成虫时期相对表达量逐渐升高。qRT-PCR结果显示Bx-sex-1基因在雌虫和雄虫基因组中均为单拷贝。Bx-sex-1被干扰后,卵的孵化率下降,雌雄比降低。【结论】松材线虫Bx-sex-1基因在卵的发育过程和性别决定中可能具有重要作用。
【目的】华东地区的苏浙皖鲁是中国松材线虫病发生最早的4个省区,华东地区也是松材线虫最适生长区,研究该区域松材线虫种群的遗传分化情况,可为建立我国松材线虫病的疫源追溯体系提供重要的基础信息。【方法】收集华东地区安徽(AH)、福建(FJ)、江苏(JS)、江西(JX)、山东(SD)和浙江(ZJ)6个省份的60个县级行政区松材线虫病疫木样本,经过分离纯化获得虫株,提取虫株DNA并进行高通量全基因组重测序,运用生物信息学软件分析各区域松材线虫虫株的SNP位点数量和种类,依此遗传标记采用聚类分析方法比较各区域不同虫株间的遗传分化情况,后采用Treemix分析群体间的基因渗入路线。【结果】共分离收集到华东地区松材线虫虫株67个,对所有虫株进行全基因组测序。经序列比对分析,67个虫株中共有SNP基因型12种,其中A→G、C→G、C→T、G→A、G→C、T→C这6种基因型出现的频率明显高于其他6种基因型。从67个虫株中共获得6 531 684个SNP位点,不同虫株间的SNP位点数量存在差异。不同地理区域松材线虫的SNP总数、纯合子数量、缺失SNP数量以及特有SNP数量在省际均未表现显著差异,与入侵时间也无特别显著的相关性。主成分分析结果表明,67个虫株可以分为3个类群,各类群与地理来源存在着一定的相关性。大多数虫株属于类群1,它包括了所有的浙江虫株和江西虫株,以及其他4个省份的大多数虫株;类群2涉及江苏、安徽、山东和福建的14个虫株;类群3仅涉及安徽、福建和山东的7个虫株。通过Treemix检测得到2条基因迁移路线,分别为类群2的江苏(2-JS)向类群1的安徽(1-AH)迁移、类群3的山东(3-SD)向类群2的安徽(2-AH)迁移。【结论】华东地区松材线虫虫株存在较为丰富的SNP位点,不同虫株间SNP特征存在较大差异,SNP多样性变化与入侵时间没有呈现明显规律性。总体上华东地区松材线虫虫株可以分为3个类群,不同类群与地理区域间呈现一定的相关性,在1-AH和2-AH所在区域可能存在被其他区域的其他类群虫株再次入侵的情况。
【目的】松材线虫病是我国危害最大的森林病害,松树一旦感病便迅速死亡。调查黄山地区马尾松林内天牛种类以及天牛携带线虫的变化规律,为黄山市松材线虫病的防控工作提供理论支持。【方法】在安徽省黄山市博村林场通过野外和室内收集天牛,并对天牛进行整姿、鉴定,记录天牛种类和数量。为确定可以携带线虫的媒介天牛,使用贝尔曼漏斗法对可以危害松树且有活力的天牛进行单头天牛线虫分离实验,12 h后,用15 mL离心管接取漏斗下端的天牛浸泡液,将浸泡液放在显微镜下观察是否含有线虫。根据携带线虫的天牛数量占天牛总数的比例计算天牛总体携带线虫比例;为鉴定天牛携带线虫种类,先通过室内真菌培养、观察线虫形态学特征对线虫进行初步鉴定,再使用松材线虫分子检测技术确定天牛携带的线虫是否为松材线虫,对于其他寄生线虫,通过28S rDNA基因进行扩增、测序、比对以及构建系统进化树进行分类鉴定。此外,统计不同时间携带线虫的天牛数量以及天牛携带线虫数量的变化。【结果】在黄山市博村林场共收集到4个亚科12个属的14种天牛,通过线虫分离实验确定可以携带线虫的天牛主要有2种:松墨天牛(Monochamus alternatus)和小灰长角天牛(Acanthocinus griseus),2种天牛整体线虫携带率分别为45.8%和13.6%,通过形态学观察松墨天牛和小灰长角天牛均可携带两种不同形态的扩散型线虫,一种是尖尾形线虫,另一种则是圆尾形线虫。尖尾形线虫通过形态学和松材线虫分子检测鉴定被确定为松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus),而圆尾形线虫则通过形态学和系统发育树结果被确定为Contortylenchus sp.类线虫。6月19日至7月23日每周线虫分离试验结果表明,松墨天牛雌成虫携带线虫的比例依次为76.5%、66.0%、52.9%、34.7%和10.0%;松墨天牛雄成虫携带线虫的比例依次为76.5%、60.0%、50.0%、30.8%和14.7%,松墨天牛雌成虫携带线虫的数量依次为1 018.0、530.1、202.5、200.4和80.0条/头,松墨天牛雄成虫携带线虫的数量依次为495.1、68.3、74.9、8.2和3.8条/头。【结论】黄山市博村林场马尾松林内共收集到14种天牛,其中松墨天牛和小灰长角天牛都可以携带松材线虫和Contortylenchus sp.类线虫,但以松墨天牛为主,松墨天牛携带线虫的数量和比例随携带时间推移逐渐减少。
【目的】筛选在疫木中容易定殖且能够加快树体内松材线虫种群消退的腐生线虫,在媒介昆虫羽化前大幅减少疫木中松材线虫种群数量,使得松材线虫病害的传播得到有效控制。【方法】从安徽、四川和江苏3省的部分疫区采集的疫木中分离获得8种腐生线虫。将8种腐生线虫以1、2、4倍于木块中松材线虫数量的接种量接种至疫木块中,以接种无菌水的木块为对照,分别置于15和25 ℃下培养15和30 d,分离并计数疫木块中松材线虫和腐生线虫的种群数量,分析不同接种量及温度下,接种腐生线虫对疫木中松材线虫种群数量的影响。野外条件下,将8种腐生线虫接种至松材线虫病疫木段中,接种量为2.0×105~2.5×105条,以接种无菌水的木段作为对照。120 d后钻取木样,150 d后捕获松墨天牛并收集蛹室周围木样,分离并计数木样中的松材线虫数量,比较接种前后疫木内松材线虫数量的变化,分析腐生线虫对疫木整体、天牛及蛹室周围携带的松材线虫种群的影响。【结果】室内接种试验表明,15 ℃培养时,在第30 天接种量为4倍的虫株JHS2处理组和接种量为1倍的虫株JHS4处理组能显著降低松材线虫的数量。25 ℃条件下培养的第15 天,3种不同接种量的虫株JHS4处理组中松材线虫减少率均显著高于对照。培养 30 d后,接种量为4倍的虫株JHS4处理木块中松材线虫减少率显著高于对照,为对照的2.9倍。野外接种试验结果表明接种虫株JHS4能加速木段内松材线虫的消亡,与对照相比,木段整体松材线虫的减少率为96%,显著高于同期对照(74%);此外,所有处理组的蛹室周围木样和羽化天牛所携带的松材线虫量均低于对照。其中,虫株JHS4处理组蛹室周围木样和羽化天牛携带的松材线虫数量最低,每克蛹室木样中携带松材线虫的数量仅为20 条,平均每头天牛携带松材线虫的数量为132条。【结论】腐生线虫能够加快疫木中松材线虫种群消退,可影响天牛蛹室及天牛所携带的松材线虫数量。利用腐生线虫对疫木中松材线虫具有一定的生防潜力,将其应用于松材线虫病的疫木除治具有技术可行性和广阔前景。
【目的】松材线虫病是当前我国林业生产上危害最严重的森林病害。尽管投入了大量的人力、物力和财力,但松材线虫病防控形势依然严峻。化学杀线剂具有环境局限性,研发高效植物源杀灭松材线虫的药剂对控制松材线虫病疫情,同时降低环境化学污染具有重要意义。【方法】采用乙醇浸渍提取法制备喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)、乌蔹莓(Cayratia japonica)、迷迭香(Rosmarinus officinalis)等30种植物的提取物,测定其对松材线虫的毒杀活性。利用液液萃取法,用乙醇、石油醚、乙酸乙酯、正丁醇和水等有机溶剂对两种植物中的活性成分进行分步提取,得到药液的质量浓度梯度为10.000、5.000、2.500、1.250和0.625 g/L,并分别测定其对松材线虫的毒杀活性。虫卵悬浮液在25 ℃恒温保湿培养箱内培养,24 h后开始观察,32 h后结束观察。通过镜检统计线虫卵数,并计算相应的线虫卵累计孵化率和孵化抑制率。【结果】采用质量浓度为10 g/L的喜旱莲子草、乌蔹莓乙醇提取物分别处理松材线虫,72 h后线虫校正死亡率均为 100%。喜旱莲子草的乙酸乙酯萃取物和乌蔹莓的水层萃取物中存在主要的杀线活性物质,两种植物萃取物处理松材线虫72 h后的半致死剂量(LC50)分别为0.588 8和0.969 3 g/L。在离体虫卵孵化试验中,喜旱莲子草的乙酸乙酯萃取物对线虫的卵孵化抑制率最大,为79.77%,其次为乌蔹莓的水层萃取物,为46.51%。【结论】可见,喜旱莲子草和乌蔹莓对松材线虫成虫和虫卵均具有较强的生物毒杀活性,可作为新型植物杀线虫剂加以开发利用。
【目的】蜡样芽孢杆菌NJSZ-13是1株能杀死松材线虫的松树内生细菌,研究该菌株能否诱导马尾松抗松材线虫病,为进一步开发利用该菌株抗松材线虫病提供理论依据。【方法】通过对2年生马尾松苗根部施用NJSZ-13菌株菌悬液和灭活的菌悬液后4 d再接种松材线虫,以观察不同处理的病情发展。测定该菌诱导处理后4天内和接种松材线虫AMA3虫株后28天内马尾松体内防御相关酶活性的变化。【结果】接种松材线虫后42 d,菌悬液和灭活菌悬液处理诱导马尾松抗松材线虫病的效果达54%和33%,且发病时间延迟。接种NJSZ-13菌株后,马尾松体内丙二醛(MDA)含量减少,过氧化氢酶(CAT)活性降低,而过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)和多酚氧化酶(PPO)活性均显著高于对照;接种松材线虫后,菌悬液和灭活菌悬液处理的马尾松这5种酶活性明显高于未接种菌株的马尾松苗。总体上,菌悬液处理比灭活菌悬液处理的马尾松防御相关酶活性变化显著。【结论】蜡样芽孢杆菌NJSZ-13菌株能诱导马尾松抗松材线虫病,并且菌悬液的诱抗效果最佳。
【目的】通过研究松材线虫热激转录因子Bx-HSF-1转录激活活性及其靶基因在松材线虫7个虫态(龄)的表达量,揭示Bx-HSF-1在松材线虫生长发育过程中的具体功能。【方法】构建pGBKT7-Bx-hsf-1重组质粒,转化酵母AH109菌株,验证Bx-HSF-1的转录激活活性。应用RNA干扰(RNAi)和转录组技术鉴定Bx-hsf-1基因沉默后松材线虫差异表达基因。对差异表达基因进行基因互作分析,筛选出受Bx-HSF-1调控的靶基因。应用RT-qPCR鉴定5条靶基因在J2、DJ3、DJ4、J3、J4、雌成虫和雄成虫共7种虫态(龄)中的表达量。【结果】转入pGBKT7-Bx-hsf-1重组质粒的酵母AH109菌株能够在SD/-Trp和SD/-Trp/-His/-Ade培养基上正常生长,并且在SD/-Trp/-His/-Ade +X-α-gal培养基中显蓝色,表明Bx-HSF-1能够激活下游报告基因表达,具有转录激活活性。通过荧光显微观察及RT-qPCR验证,RNAi处理12 h后靶向siRNA可顺利导入松材线虫细胞,且有效抑制Bx-hsf-1的表达。RNAi处理后转录组数据分析共鉴定到110条差异表达基因,其中86条下调表达。基因互作分析筛选到5条靶基因(Bx-daf-21、Bx-hsp-1、Bx-hsp-70、Bx-sti和Bx-cdc),通过RT-qPCR对这5条靶基因在7种虫态(龄)中的表达量进行分析。在7种虫态(龄)中,Bx-daf-21与Bx-hsf-1的表达量变化趋势一致,Bx-hsp-70与Bx-hsf-1表达量变化趋势相反,Bx-sti和Bx-hsp-1与Bx-hsf-1表达量变化趋势无相关性。在DJ3中,Bx-cdc与Bx-hsf-1表达量变化趋势相反。【结论】松材线虫Bx-HSF-1具有转录激活功能,通过转录调控参与松材线虫各虫态(龄)发育过程。
