食線蟲真菌防治植物寄生線蟲研究進(jìn)展

郝 昕，王博文，陳 潔，李 洋，馬 玲

(東北林業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040)

植物寄生線蟲隸屬于線性動(dòng)物門(Aschelminthes)線蟲綱(Nematoda)，主要營(yíng)寄生生活。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，每年由植物寄生線蟲所造成的損失平均高達(dá)1 570億美元，嚴(yán)重制約世界各國(guó)農(nóng)林業(yè)的發(fā)展[1]。一直以來(lái)對(duì)植物寄生線蟲的防治以化學(xué)殺線劑為主，但化學(xué)殺線劑毒性大、對(duì)環(huán)境危害嚴(yán)重，且近年來(lái)隨著經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高以及我國(guó)對(duì)生態(tài)文明的大力建設(shè)，利用生物防治技術(shù)對(duì)植物寄生線蟲進(jìn)行防治日益受到科研人員的關(guān)注[2]。利用食線蟲真菌防治線蟲是目前已知最安全穩(wěn)定的生物防治線蟲的方法，食線蟲真菌可以寄生并殺死多種線蟲，具有極強(qiáng)的宿主專一性和依賴性，充分利用食線蟲真菌是防治線蟲的重要方法。因此，了解食線蟲真菌與線蟲之間相互作用關(guān)系及其調(diào)控機(jī)制、制定相關(guān)生物防治策略，是保護(hù)農(nóng)林作物免受線蟲危害的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。同時(shí)，部分食線蟲真菌在感染線蟲時(shí)還能合成并分泌多種具有殺線蟲活性的次級(jí)代謝產(chǎn)物，在線蟲的綠色防控中具有廣泛的應(yīng)用前景和生態(tài)價(jià)值。

食線蟲真菌是指一類通過(guò)捕捉、寄生、定殖毒殺線蟲的微生物，是自然界控制線蟲數(shù)量的主要生物因子。近年來(lái)，隨著植物寄生線蟲如松材線蟲(Bursaphelenchusxylophilus)、孢囊線蟲(Heteroderaglycines)、根結(jié)線蟲(Meloidogyneincognita)大面積大范圍的暴發(fā)，以及人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷提高，食線蟲真菌憑借無(wú)環(huán)境污染、對(duì)人畜無(wú)害、持效期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)成為研究人員關(guān)注的焦點(diǎn)。研究發(fā)現(xiàn)，在溫室和野外施用伊氏線蟲菌(Esteyavermicola)能顯著降低松材線蟲對(duì)松樹的侵染[3]；淡紫擬青霉(Paecilomyceslilacinus)對(duì)煙草根結(jié)線蟲的防控具有極佳的效果[4]；鐮孢菌屬(Fusarium)對(duì)大豆和燕麥孢囊線蟲均具有顯著的防治效果[5-6]。鑒于此，從目前已知食線蟲真菌分類、作用機(jī)制、防控效果影響因素和應(yīng)用現(xiàn)狀等方面進(jìn)行總結(jié)和歸納，闡述食線蟲真菌與線蟲宿主間未來(lái)的發(fā)展方向，為精準(zhǔn)線蟲靶標(biāo)生防制劑的開發(fā)和利用提供借鑒和參考。

1 食線蟲真菌分類

食線蟲真菌是在食物來(lái)源有限的情況下將線蟲作為營(yíng)養(yǎng)來(lái)源的一類特殊微生物，根據(jù)侵染線蟲的方式將其分為捕食線蟲真菌(Nematode-trapping fungi)、內(nèi)寄生真菌(Endoparasitic fungi)、產(chǎn)毒真菌(Toxic fungi)和機(jī)會(huì)真菌(Opportunistic fungi)四大類[7]。全世界已報(bào)道的食線蟲真菌達(dá)700余種，其中包括捕食線蟲真菌380余種、線蟲內(nèi)寄生真菌120余種、產(chǎn)毒真菌270余種及大量機(jī)會(huì)真菌[8]。

1.1 捕食線蟲真菌

捕食線蟲真菌是指以營(yíng)養(yǎng)菌絲特化形成的黏性球、黏性網(wǎng)、收縮菌環(huán)和非收縮菌環(huán)等捕食器官捕捉線蟲的真菌。捕食線蟲真菌的捕食器由營(yíng)養(yǎng)菌絲分化而形成，捕食器的類型受真菌的種類以及生物和非生物環(huán)境條件的影響[9]。捕食性真菌均具有近似的生物學(xué)特性，即在特殊環(huán)境條件下由營(yíng)養(yǎng)菌絲特化形成捕食器官以捕獲線蟲或直接從分生孢子上生長(zhǎng)出來(lái)，類型主要有上述提到的黏性菌絲、黏性網(wǎng)、黏性球、收縮性菌環(huán)、非收縮性菌環(huán)等[10]。捕食線蟲真菌中的代表菌種包括形成收縮菌環(huán)的節(jié)叢孢屬(Arthrobotrys)、產(chǎn)生收縮菌環(huán)的單頂孢屬(Monacrosporium)和既形成收縮性菌環(huán)又形成黏性捕蟲器官的小掘氏孢屬(Dactylella)真菌等[11]。

1.2 線蟲內(nèi)寄生真菌

線蟲內(nèi)寄生真菌是指通過(guò)特殊孢子寄生于活躍線蟲體內(nèi)的一類真菌。目前，已報(bào)道的食線蟲真菌中內(nèi)寄生菌物主要分布于真菌界的卵菌門(Oomycota)、壺菌門(Chytridiomycota)、接合菌門(Zygomycota)、子囊菌門(Ascomycota)、半知菌門(Deuteromycota)及擔(dān)子菌門(Basidiomycota)[12]。根據(jù)侵染線蟲的真菌孢子不同，線蟲內(nèi)寄生真菌分為成囊孢子菌物(Encysting spore)、黏性孢子菌物(Adhesive spores)、吞噬孢子菌物(Ingested spores)和注射孢子菌物(Injection spores)[13]。線蟲內(nèi)寄生菌物可以侵染線蟲的各個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育階段，主要通過(guò)分泌產(chǎn)生胞外酶消解線蟲表皮并侵入線蟲體內(nèi)[14]。

1.3 產(chǎn)毒真菌

產(chǎn)毒真菌是指那些能夠通過(guò)分泌毒素或某些裂解酶類物質(zhì)殺死或抑制線蟲的真菌。目前，已報(bào)道的食線蟲真菌中產(chǎn)毒菌物主要分布于真菌界的擔(dān)子菌門層菌綱(Hymenomycetes),子囊菌門盤菌綱(Discomycetes)、腔菌綱(Loculoascomycetes)、核菌綱(Pyrenomycetes)、不整囊菌綱(Plectomycetes),半知菌門絲孢菌綱(Hyphomycetes)、腔孢綱(Loculoascomycetes)[15]。產(chǎn)毒菌物主要通過(guò)微生物代謝產(chǎn)物實(shí)現(xiàn)抑制或殺死線蟲，具有殺線蟲活性的微生物代謝產(chǎn)物有近百種之多，不僅包括乙酸等簡(jiǎn)單的小分子化合物，也包括蛋白質(zhì)等多種高分子化合物，還包括醌類、生物堿類、萜類、內(nèi)脂類、多肽類、吡喃類、呋喃類、有機(jī)酸類、萘類等。其中，常見的有機(jī)酸類主要有亞油酸、反癸烯二酸、乙酸等[16]，內(nèi)酯類化合物有莖點(diǎn)霉內(nèi)脂、阿維菌素和布雷菲德菌素等，多肽類化合物有環(huán)縮肽和一些蛋白質(zhì)晶體[17]。

1.4 機(jī)會(huì)真菌

線蟲機(jī)會(huì)真菌又稱線蟲條件致病真菌，是指一類寄生于線蟲的雌蟲、卵及定殖線蟲胞囊和卵囊上的菌物，主要為土壤真菌。根據(jù)寄生物的復(fù)雜程度，分為專性寄生物如輔助鏈枝菌(Catenariaauxiliaris)、嗜雌線生菌(Nematophthoragynophila)和兼性寄生物如厚垣孢輪枝霉(Verticilliumchlamydosporium)、淡紫擬青霉(P.lilacinus)及D.oviparasitica。機(jī)會(huì)真菌并不顯著地寄生于線蟲上，而是平常寄生在宿主植物上作為植物病原菌，只有在合適的時(shí)候才會(huì)轉(zhuǎn)而定殖于線蟲胞囊或卵囊等繁殖體上并利用蟲體內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)生長(zhǎng)，同時(shí)產(chǎn)生多種酶抑制卵的孵化[18]。

2 食線蟲真菌作用機(jī)制

2.1 捕食線蟲真菌

捕食線蟲真菌的整個(gè)捕食過(guò)程主要分為4個(gè)階段：捕食器官形成階段、捕捉線蟲階段、侵入蟲體階段和作用線蟲階段。捕食線蟲真菌通過(guò)線蟲觸碰菌絲分枝、彎曲折疊融合形成捕食器官。首先在營(yíng)養(yǎng)菌絲體的某一段先產(chǎn)生一個(gè)小突起，突起生長(zhǎng)延伸形成菌絲并與原生菌絲體融合形成三維菌網(wǎng)的第1個(gè)菌環(huán)，該菌環(huán)再次產(chǎn)生突起形成第2個(gè)菌環(huán)，多個(gè)菌環(huán)相互融合形成復(fù)雜的三維菌網(wǎng)，三維菌網(wǎng)的每個(gè)環(huán)內(nèi)外均具有黏性物質(zhì)，因此菌網(wǎng)具有黏性三維立體結(jié)構(gòu)[19]。另外一種十分常見的捕食器官黏性球是由位于菌絲上或頂點(diǎn)處的1～3個(gè)細(xì)胞組成的球狀或近球狀的黏性細(xì)胞[20]。這2種捕食器官的表面都覆有黏性物質(zhì)以便捕獲線蟲。雖然捕食線蟲器官形態(tài)多樣，但是分子系統(tǒng)發(fā)育分析表明，大部分捕食線蟲真菌屬于子囊菌門。不僅如此，研究表明捕食線蟲真菌的捕食器官主要向2個(gè)方向進(jìn)行發(fā)展：一個(gè)是產(chǎn)生收縮環(huán)，另一個(gè)是形成三維菌網(wǎng)、黏性球和黏性分枝等黏性捕蟲器官[21]。三維菌網(wǎng)形成后，當(dāng)線蟲經(jīng)過(guò)或觸碰到捕食器官時(shí)，就會(huì)被上述黏性捕食器官粘住，隨著線蟲的不斷蠕動(dòng)使線蟲的其他部位也被捕食器官粘住[22]。當(dāng)線蟲被捕食器官捕獲后，捕食器官迅速膨脹并形成侵入釘穿透線蟲體壁侵入線蟲體內(nèi)，菌絲進(jìn)入蟲體并在線蟲體內(nèi)生長(zhǎng)發(fā)育，吸收線蟲體內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，逐漸消化分解線蟲[23]。

2.2 線蟲內(nèi)寄生真菌

線蟲內(nèi)寄生真菌主要通過(guò)成囊孢子、黏性孢子、吞食孢子和注射孢子對(duì)線蟲進(jìn)行由體外到體內(nèi)、再由體內(nèi)到體外的侵染[24]。隨著孢子種類的不同，線蟲內(nèi)寄生真菌侵染線蟲方式也體現(xiàn)出不同的侵染方式。鏈枝菌屬(Catenaria)和串胞壺菌屬(Myzocytium)的許多種都能產(chǎn)生孢囊孢子，孢囊孢子侵染線蟲成蟲主要通過(guò)游動(dòng)孢子囊產(chǎn)生有鞭毛的游動(dòng)孢子，遇到線蟲后鞭毛脫落，在線蟲的口腔或體壁處通過(guò)產(chǎn)生芽管侵入線蟲體內(nèi)，在線蟲體內(nèi)形成游動(dòng)孢子囊，孢子成熟后通過(guò)孢子囊萌發(fā)形成的溢出管釋放出蟲體[25]。而半知菌掘氏梅里霉屬(Drechmeria)、被毛孢屬(Hirsutella)、輪枝孢屬(Verticillium)和鉤絲孢屬(Harposporium)及擔(dān)子菌門毒蟲霉屬(Nematoctonus)等線蟲內(nèi)寄生真菌中一些種則通過(guò)產(chǎn)生黏性孢子附著于線蟲上，生出芽管進(jìn)入蟲體并產(chǎn)生大量菌絲體進(jìn)行侵染[26]。鉤絲孢屬的一些種則能夠產(chǎn)生可以被線蟲吞食的孢子，進(jìn)入線蟲體內(nèi)后附著于線蟲腸壁表面并萌發(fā)形成大量菌絲體，消耗盡線蟲內(nèi)含物后穿透體壁。明尼蘇達(dá)被毛孢(Hirsutellaminnesotensis)和圓錐掘氏梅里霉(Drechmeriaconiospora)可以產(chǎn)生大量的黏性孢子侵染線蟲，成熟的分生孢子在端部形成黏性芽黏附到線蟲的感知結(jié)構(gòu)上[27]。在線蟲的表皮內(nèi)形成囊泡，然后在線蟲內(nèi)產(chǎn)生菌絲體。菌絲生長(zhǎng)消化分解線蟲，通常在3 d內(nèi)形成新的分生孢子并從線蟲體內(nèi)伸長(zhǎng)出來(lái)。黏口孢屬(Haptoglssa)是孢子萌發(fā)后形成細(xì)胞槍，將孢子注射到線蟲體內(nèi)以達(dá)到侵染線蟲的目的[28]。

2.3 產(chǎn)毒真菌

產(chǎn)毒菌物分泌產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物往往通過(guò)不同的作用靶標(biāo)定向改變線蟲的正常生理行為，以達(dá)到抑制或殺死線蟲的目的[29]，其主要通過(guò)神經(jīng)毒作用、破壞體壁、抑制功能酶和促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育4種途徑實(shí)現(xiàn)殺線蟲的功能。首先，產(chǎn)毒菌物可以通過(guò)神經(jīng)毒作用擾亂線蟲的神經(jīng)系統(tǒng)，使線蟲代謝功能紊亂達(dá)到殺蟲的效果，阿維菌素可以促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞末端釋放γ-氨基丁酸，增強(qiáng)γ-氨基丁酸與線蟲的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元受體結(jié)合，影響神經(jīng)信號(hào)的傳遞[30]。其次，產(chǎn)毒菌物可以通過(guò)破壞線蟲的體壁，改變線蟲體內(nèi)的滲透壓達(dá)到殺蟲的效果，研究表明，寡孢節(jié)叢孢(Arthrobotrysoligospora)可以分泌幾丁質(zhì)酶和絲氨酸蛋白酶降解線蟲的體壁[31-32]，淡紫擬青霉(P.lilacinus)可以分泌角質(zhì)層降解酶從而提高殺線蟲活性[33-34]。再次，產(chǎn)毒菌物可以通過(guò)抑制線蟲體內(nèi)某些重要功能酶的活性達(dá)到殺蟲的效果，寡孢節(jié)叢孢可以分泌單體GTP酶，抑制線蟲體內(nèi)物質(zhì)的聚集和跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)[35]，彎莖霉屬(Tolypocladium)真菌可以分泌ATP酶抑制劑抑制線蟲體內(nèi)ATP酶的活性，綠色木霉(Trichodermaviride)通過(guò)分泌膠霉毒素和綠色菌素防治番茄南方根結(jié)線蟲[36]。同時(shí)，產(chǎn)毒菌物可以通過(guò)分泌一些植物激素促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育，提高植物對(duì)線蟲的免疫，從而間接達(dá)到抗蟲的目的，食線蟲真菌可以提高植物對(duì)磷的吸收并促進(jìn)植物生長(zhǎng)從而抵抗線蟲的侵襲[37]。

2.4 機(jī)會(huì)真菌

機(jī)會(huì)真菌一般不直接寄生于線蟲上，只有在一定的環(huán)境條件下，才會(huì)定殖于線蟲的胞囊或卵囊等繁殖體上并利用線蟲體內(nèi)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)生長(zhǎng)，同時(shí)產(chǎn)生多種酶抑制線蟲卵的孵化。目前針對(duì)鐮刀菌(Fusariumoxysporum)和淡紫擬青霉(P.lilacinus)等機(jī)會(huì)真菌的研究較深入，其作用機(jī)制主要是通過(guò)產(chǎn)生活性代謝物質(zhì)抑制線蟲卵發(fā)育或直接殺死卵，以對(duì)成蟲群體數(shù)量產(chǎn)生抑制作用[38]。而在線蟲體內(nèi)機(jī)會(huì)真菌的作用機(jī)制基本上與線蟲內(nèi)寄生真菌類似。

3 防控效果影響因素

從近幾年來(lái)的實(shí)踐效果來(lái)看，生物菌劑在室內(nèi)條件下防治線蟲均可達(dá)到理想效果，但實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中卻不理想，這主要是由于眾多的非生物因素和生物因素影響了防治線蟲效果，主要包括在預(yù)施階段食線蟲真菌毒力的損失質(zhì)控不足、施放面積和規(guī)模的擴(kuò)大涉及到的人為不可控和未知因素會(huì)隨時(shí)間和空間變化等。

3.1 非生物因素

本文所述的非生物因素是指通過(guò)利用食線蟲真菌防治線蟲的環(huán)境因子和土壤。在所有環(huán)境因子中，紫外線照射使暴露在外的孢子失活是最多被報(bào)道的環(huán)境因素，在一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)，5 min的紫外線照射就可以抑制捕食線蟲真菌寡孢節(jié)叢孢(A.oligospora)和白色隔指孢(Dactylellacandida)捕食線蟲[39]。對(duì)滇西北高黎貢山和蒼山食線蟲真菌垂直分布的研究表明，溫度、降雨量同樣可以導(dǎo)致食線蟲真菌垂直分布模式呈現(xiàn)差異性，并隨著海拔升高食線蟲真菌的物種豐富度和檢出率呈先升后降趨勢(shì)[40]。土壤作為生物體緩沖的必備生物介質(zhì)，其理化特性如濕度、溫度、鹽堿度、質(zhì)地、類型、重金屬含量和凋落物均會(huì)影響食線蟲真菌的殺線蟲能力，因?yàn)檫@些因素可影響食線蟲真菌生長(zhǎng)發(fā)育或者提高病原線蟲對(duì)食線蟲真菌的拮抗活性[41]。這些因素的不同組合，同樣也可以影響微生物防治效果。研究表明，土壤的溫度、pH值、碳氮比均會(huì)影響線蟲卵寄生真菌厚垣孢普克尼亞菌(Pochoniachlamydosporia)對(duì)南方根結(jié)線蟲的寄生活性[42-43]。盡管食線蟲真菌在實(shí)驗(yàn)室中會(huì)抑制和殺死線蟲，但是在自然土壤中效果并不明顯。原因是自然環(huán)境土壤中微生物種群十分龐雜，例如在溫帶草原土壤中真菌的總生物量密度可以達(dá)到2～5 t/hm2[44]。土壤中存在許多腐生真菌，對(duì)線蟲具有侵染作用，但并不會(huì)殺死線蟲，由于這些腐生真菌占據(jù)了食線蟲真菌的生態(tài)位，抑制了食線蟲真菌對(duì)線蟲的入侵，間接保護(hù)線蟲不被食線蟲真菌侵染。

3.2 生物因子

食線蟲真菌的致病性與寄主線蟲種類、發(fā)育階段相關(guān)，早期發(fā)育階段的卵和幼蟲更容易受到真菌感染[45]。生物防治劑的開發(fā)和推廣應(yīng)用，需要不斷研究和發(fā)現(xiàn)不同食線蟲真菌在各類寄主線蟲不同發(fā)育階段的感染能力差異。

植物對(duì)食線蟲真菌的影響有3個(gè)方面：第一，植物寄主對(duì)線蟲侵?jǐn)_敏感性直接影響食線蟲真菌防治線蟲；第二，植物的化感作用會(huì)分泌一些植物激素防治線蟲，同時(shí)抑制食線蟲真菌發(fā)揮作用；第三，寄主植物有自己獨(dú)有的生物群落，外來(lái)引進(jìn)的食線蟲真菌與本地植物自身生物群落會(huì)發(fā)生相互作用，從而產(chǎn)生相互抑制作用[46]。

人工干預(yù)對(duì)食線蟲真菌防治病原線蟲的影響最大。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)漫灌影響食線蟲真菌孢子在土壤中的數(shù)量及分布，同時(shí)各種農(nóng)林業(yè)農(nóng)藥的過(guò)度使用也嚴(yán)重影響食線蟲真菌對(duì)病原線蟲的防治效果，作物的輪作和土地改良同樣影響食線蟲真菌的作用效果[47]。不僅如此，作物收獲后遺留的秸稈等分解后同樣也會(huì)改變土壤的理化性質(zhì)，從而影響食線蟲真菌的種群穩(wěn)定，導(dǎo)致防治效果下降[48]。

綜上所述，食線蟲真菌對(duì)植物病原線蟲的防治效果受一系列復(fù)雜的內(nèi)在和外在綜合因素調(diào)控。了解這些影響因素可以改善食線蟲真菌防治線蟲的水平，充分發(fā)揮二者的協(xié)同作用，有效提高食線蟲真菌對(duì)線蟲的防治效果。因此，防治效果取決于寄主植物-宿主線蟲-食線蟲真菌-環(huán)境的相互作用，只有調(diào)控好這些因素的協(xié)同關(guān)系，才能達(dá)到改善植物生長(zhǎng)環(huán)境，降低線蟲的蟲口密度，保護(hù)農(nóng)林作物免受線蟲侵襲，獲得高經(jīng)濟(jì)效益的目的。因此，食線蟲真菌除了對(duì)病原線蟲應(yīng)具有穩(wěn)定的毒力外，在應(yīng)用這些微生物防治之前還必須令所選菌株滿足一系列特性：對(duì)環(huán)境友好、能夠適應(yīng)所在環(huán)境、可以傳代培養(yǎng)并且毒力不受傳代次數(shù)影響、對(duì)植物生長(zhǎng)有利。因此，若想提高生物菌劑的防治效果，必須提高土壤中有機(jī)質(zhì)含量，調(diào)節(jié)土壤pH值，提高食線蟲真菌活性，在生物防治線蟲方面尋求更大進(jìn)展。

4 食線蟲真菌應(yīng)用現(xiàn)狀

近年來(lái)，隨著高通量測(cè)序技術(shù)的迅速發(fā)展，目前已經(jīng)有8種食線蟲真菌的基因組完成測(cè)序，包括4種捕食線蟲真菌寡孢節(jié)叢孢(A.oligospora)[49]、堅(jiān)黏孢單頂孢(Dactylellinahaptotyla)[50]、產(chǎn)生收縮環(huán)的真菌直索小掘氏孢(D.stenobrocha)[51]和彎孢節(jié)叢孢(Arthrobotrysmusiformis)[52]，2種線蟲卵寄生真菌淡紫擬青霉(P.lilacinum)[53]和厚垣孢普克尼亞菌(P.chlamydosporia)[54]以及 2 種內(nèi)寄生真菌明尼蘇達(dá)被毛孢(H.minnesotensis)[55]和圓錐隔指孢(D.coniospora)[56]，這極大地促進(jìn)了關(guān)于食線蟲真菌對(duì)線蟲的侵染作用方式和過(guò)程的研究。食線蟲真菌的基因組測(cè)序結(jié)果為研究食線蟲真菌侵染線蟲的關(guān)鍵基因提供了依據(jù)，為更好地闡明真菌侵染機(jī)制提供了有力證據(jù)，為無(wú)公害殺線劑的開發(fā)和利用提供了理論基礎(chǔ)。

4.1 真菌對(duì)線蟲的直接應(yīng)用

早在1914年，就有人提出應(yīng)用食線蟲真菌防治植物寄生線蟲的建議[57]。CORDA在1839年發(fā)現(xiàn)并創(chuàng)立了節(jié)叢孢屬(Arthrobotrys)，隨后德國(guó)科學(xué)家ZORF發(fā)現(xiàn)節(jié)叢孢屬真菌能夠形成捕蟲網(wǎng)捕食線蟲，開啟了食線蟲真菌的研究[58]。而之后的100多年，對(duì)線蟲的防治主要是將菌種直接施放到病原線蟲所處的環(huán)境中，例如1978年法國(guó)科學(xué)家CAYROL分別用粗狀節(jié)叢孢(A.robusta)和不規(guī)則節(jié)叢孢(A.irregalaris)防治雙孢蘑菇菌絲寄生線蟲和蔬菜根結(jié)線蟲[59]。20世紀(jì)90年代，研究人員還通過(guò)對(duì)食線蟲真菌進(jìn)行包埋和凍干來(lái)延長(zhǎng)菌種的持效期，以達(dá)到長(zhǎng)期殺蟲的效果[60-61]。

不同類型的食線蟲真菌作用于線蟲的機(jī)制不同，但它們共同的特點(diǎn)是都需要突破線蟲的體壁才能作用并殺死線蟲，因此食線蟲真菌產(chǎn)生的絲氨酸蛋白酶、幾丁質(zhì)酶、小分子分泌蛋白和次級(jí)代謝產(chǎn)物等毒力因子在防治線蟲中發(fā)揮重要作用[62]。厚孢輪枝菌(V.chlamydosporium)通過(guò)孢子萌發(fā)產(chǎn)生菌絲，與線蟲卵接觸后刺破卵殼，進(jìn)而降解卵殼、卵黃質(zhì)、幾丁質(zhì)層和原生質(zhì)體，最終殺死線蟲的雌蟲及卵，而淡紫擬青霉(P.lilacinus)孢子則在土壤中萌發(fā)產(chǎn)生菌絲，菌絲碰到線蟲卵后分泌幾丁質(zhì)酶分解線蟲和蟲卵中的殼寡糖，溶解線蟲體壁和卵殼，隨后菌絲以卵內(nèi)物質(zhì)為食物大量繁殖，破壞線蟲卵從而抑制線蟲幼蟲孵化[63]。

4.2 真菌對(duì)線蟲的間接應(yīng)用

盡管以微生物殺線劑為主的環(huán)境友好型生物防治逐年成為熱點(diǎn)，但是由于其成本高、不可與殺菌劑混用以及對(duì)技術(shù)要求高等缺點(diǎn)，致使化學(xué)防治仍為目前植物病原線蟲最主要的防治方法，占總防治方法的80%以上[64]。盡管常用的微生物殺線劑如阿維菌素等具有殺線速度快、使用劑量低、對(duì)環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，但卻存在易被土壤顆粒吸附、降解迅速、防效短、對(duì)植物內(nèi)線蟲無(wú)效等缺點(diǎn)。因此，研究人員將化學(xué)殺線劑與生物殺線劑進(jìn)行復(fù)配使用，以減少化學(xué)殺線劑導(dǎo)致的環(huán)境問(wèn)題。研究表明，化學(xué)類殺線劑與微生物源殺線劑復(fù)配對(duì)多種植物線蟲具有增效作用，例如通過(guò)將淡紫擬青霉(P.lilacinus)與放線菌復(fù)配防治根結(jié)線蟲，防治效果優(yōu)于單獨(dú)使用單個(gè)菌株[65]。氟吡菌酰胺和阿維菌素拌種對(duì)小麥孢囊線蟲有較好防治效果[66]。噻唑膦作為一種殺線效果很好的內(nèi)吸型殺線劑，與植物生長(zhǎng)激素氨基寡糖素復(fù)配可以有效抑制柑橘根際土壤及根際上的線蟲基數(shù)[67]。阿維菌素和噻唑磷復(fù)配可以使藥效互補(bǔ)，既減少化學(xué)殺線劑使用又提高殺線效果，還避免線蟲出現(xiàn)抗藥性[68]。WANG等[69]研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌產(chǎn)生的尿素可以刺激食線蟲真菌產(chǎn)生捕食器官捕食線蟲。

面對(duì)食線蟲真菌的侵?jǐn)_，線蟲同樣也存有一系列的免疫調(diào)控機(jī)制。例如線蟲的表皮及咽部中表達(dá)的HPX-2對(duì)維持線蟲角質(zhì)層結(jié)構(gòu)完整，保護(hù)線蟲免受致病菌侵襲有重要作用，當(dāng)利用生物技術(shù)除去HPX-2的活性功能區(qū)域，線蟲對(duì)致病菌Enterococcusfaecalis的敏感性明顯上升[70]。經(jīng)證實(shí)，食線蟲真菌感染秀麗線蟲后可激活胰島素通路、細(xì)胞程序性死亡、β轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子、絲裂原激活的蛋白激酶4種先天免疫信號(hào)通路，影響線蟲的發(fā)育以達(dá)到殺蟲的目的[71]。

5 討論

植物寄生線蟲作為一類植物病原，導(dǎo)致大量農(nóng)林作物枯萎死亡，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。盡管目前人們對(duì)食線蟲真菌侵染殺線蟲機(jī)制有了較深入的研究，但對(duì)植物病原線蟲免疫食線蟲真菌的基因功能研究還比較匱乏[72]。因此，探究穩(wěn)定高效的分子操作體系，開發(fā)精準(zhǔn)高效的試驗(yàn)技術(shù)，對(duì)研究植物病原線蟲免疫系統(tǒng)，探究食線蟲真菌的毒力機(jī)制，解決植物寄生線蟲分子生物學(xué)研究的技術(shù)瓶頸至關(guān)重要。隨著多種測(cè)序技術(shù)的飛速發(fā)展，多組學(xué)聯(lián)合研究為進(jìn)一步鑒定和了解侵染過(guò)程中真菌與線蟲互作的信號(hào)傳導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)和表達(dá)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)等侵染機(jī)制提供了方向。

隨著現(xiàn)代環(huán)保和生態(tài)文明理念的深入人心，食線蟲真菌作為一種植物寄生線蟲生物防治方法受到了廣泛關(guān)注[73]。食線蟲真菌在菌種資源調(diào)查、高效生防真菌菌株篩選、菌劑研制和田間技術(shù)應(yīng)用等方面均取得了諸多成績(jī)[74]。但從目前的防治實(shí)踐來(lái)看仍存在一些亟待解決的問(wèn)題，例如缺乏高效穩(wěn)定的生防菌種，對(duì)食線蟲真菌在不同環(huán)境中的定殖、食線蟲真菌對(duì)線蟲作用的分子作用機(jī)制和線蟲對(duì)食線蟲真菌的分子應(yīng)答機(jī)制還缺乏了解。因此，作為農(nóng)林業(yè)研究人員，應(yīng)充分認(rèn)識(shí)食線蟲真菌對(duì)線蟲的干預(yù)形式，掌握線蟲對(duì)食線蟲真菌的分子響應(yīng)機(jī)制，整合化學(xué)、材料科學(xué)、表觀遺傳學(xué)、系統(tǒng)進(jìn)化學(xué)、生物信息學(xué)及免疫學(xué)的多領(lǐng)域資源，開展植物寄生線蟲防控治療方案的研究，建立精準(zhǔn)靶標(biāo)生物農(nóng)藥治理植物寄生線蟲，改善植物病原線蟲的危害現(xiàn)狀，最終以無(wú)污染的方式提高農(nóng)林作物的產(chǎn)量。