松材線蟲病的檢測及綜合防治技術(shù)

曾端香，余曦玥，于敬文，賈建平，彭德良，黃文坤

（1國家林業(yè)和草原局管理干部學(xué)院，北京 102600；2中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所/植物病蟲害生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193）

0 引言

松材線蟲（Bursaphelenchus xylophilus）是常見的松材寄生線蟲，能引發(fā)松材線蟲病。松材線蟲病又稱松樹萎焉病，是松樹的一種毀滅性流行病害[1-2]。1982年，在南京東郊首次發(fā)現(xiàn)中國存在該病，隨著病情不斷蔓延，許多松林被毀，損失慘重[1]。據(jù)匯總分析，2020年全國松材線蟲病的發(fā)生面積已達(dá)180.92萬hm2，病死松樹數(shù)量已達(dá)1947.03萬株[2]。該病初期發(fā)病部位隱蔽、致病力強(qiáng)、傳播迅速，治理難度大，中國已將引起松材線蟲病的病原物松材線蟲列入全國林業(yè)檢疫性有害生物名單[3-4]。若不及時控制國內(nèi)松材線蟲病的進(jìn)一步擴(kuò)大，有效防治松材線蟲病，則會嚴(yán)重危害中國林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[5]。隨著檢疫需求和防控要求的提高，松材線蟲的檢測和監(jiān)測技術(shù)正在逐步更新和完善。國內(nèi)現(xiàn)有的松材線蟲病的防控手段技術(shù)主要為檢疫和疫情監(jiān)測、疫木處理和媒介昆蟲防治等。

國家林業(yè)和草原局2021年7月7日印發(fā)了《全國松材線蟲病疫情防控五年攻堅行動計劃（2021—2025）》，明確了“十四五”時期全國松材線蟲病疫情防控攻堅行動的總體目標(biāo)，并對行動內(nèi)容、保障措施、評估考核等提出具體要求。在此背景下，本研究梳理總結(jié)現(xiàn)階段已有的松材線蟲檢測、監(jiān)測技術(shù)和綜合防控技術(shù)，旨在為科學(xué)預(yù)防和治理松材線蟲病提供理論依據(jù)和參考。

1 松材線蟲病的發(fā)生與致病機(jī)制

1.1 松材線蟲的發(fā)生及危害

松材線蟲病的病原是松材線蟲，隸屬于線形動物門傘滑刃屬（Bursaphelenchus）。松材線蟲的成蟲蟲體較為細(xì)長，約為1 mm。唇區(qū)高，口針細(xì)長且基結(jié)清晰，基部略厚。中食道球呈卵圓形，神經(jīng)環(huán)處于中食道球之后，食道腺葉狀，排泄孔開口和食道與腸的交接處平行。雌蟲尾亞圓錐形，末端圓寬，無或少數(shù)有微小的尾尖突。雄蟲尾尖細(xì)，呈爪狀，腹彎曲，尾部有弓狀成對交合刺[6]。

松材線蟲的生活史包括繁殖周期和擴(kuò)散周期，繁殖周期按時間先后順序分為卵、1～4齡幼蟲和成蟲3種狀態(tài)，擴(kuò)散周期分為擴(kuò)散型3齡和4齡幼蟲2種，適合媒介昆蟲的傳播[7]。雌蟲產(chǎn)卵量為10粒左右，環(huán)境溫度在25℃左右為繁殖適宜溫度，適宜溫度下繁殖迅速，3～5天可繁殖1代[5]。

松材線蟲自身的行動距離較短，無法做到大范圍傳播和遷移，因此松材線蟲的自然傳播途徑主要是昆蟲傳播，中國傳播松材線蟲病的關(guān)鍵媒介為松墨天牛（Monochamus alternatus），屬于膜翅目（Coleoptera）天?？疲–erambycidae）的天牛屬（Monochamus），也被稱為松褐天牛、松天牛[8]。另外，還有將攜帶有松材線蟲病的松材進(jìn)行運(yùn)輸，或部分人員為獲利進(jìn)行盜伐、私下加工和運(yùn)輸，使松材線蟲病擴(kuò)散，造成遠(yuǎn)距離、跳躍式大面積擴(kuò)散的人為傳播[9]。

松材線蟲病易發(fā)生于每年5—10月，這是松墨天牛的補(bǔ)充營養(yǎng)活躍時期，松墨天?？幸：λ蓸渲Ω?，其攜帶的松材線蟲通過傷口進(jìn)入松樹內(nèi)部[10]。松材線蟲在松樹內(nèi)部繁殖，松樹會出現(xiàn)被松材線蟲危害的癥狀，并且逐步瀕臨死亡，若溫度適宜，松材線蟲的繁殖會加快，當(dāng)溫度達(dá)到25℃左右時，松材線蟲病便會在林地中迅速擴(kuò)散，最快40天左右就能使松樹整株死亡[11-12]。夏季和秋季是松材線蟲在松樹體內(nèi)的繁殖時期，進(jìn)入冬季則會停止繁殖，翌年春季，松樹體內(nèi)的松材線蟲會聚集在天牛的蛹室，天牛羽化飛離松樹時則繼續(xù)攜帶線蟲，飛至健康松樹后，天牛取食造成的傷口會使得攜帶的松材線蟲再次入侵健康松樹，形成侵染循環(huán)[12]。

松材線蟲病的發(fā)病大致可分成4個階段。第1階段其外觀較為正常，變化不明顯，樹枝上有天?？幸Ш圹E，此時松樹樹脂分泌正在逐漸減少，蒸騰作用減弱，樹葉慢慢萎蔫。第2階段松針開始發(fā)黃，松樹樹脂已經(jīng)停止分泌，樹枝上有天牛產(chǎn)卵造成的槽痕。第3階段松針失水萎蔫，顏色全部轉(zhuǎn)變?yōu)辄S墨色，松樹下可以明顯看見天牛蛀食產(chǎn)生的樹屑。第4階段病害已使得松樹整株枯萎并且死亡，松針顏色變成紅墨色[13]。

中國的西南地區(qū)、華南地區(qū)以及華北地區(qū)的河北和山東是松材線蟲的主要適生區(qū)[14]。從中國首次發(fā)現(xiàn)存在松材線蟲病以來，中國已有18個?。ㄊ小⒆灾螀^(qū)、直轄市）是松材線蟲病疫區(qū)，并且新的疫情區(qū)還在不斷出現(xiàn)，發(fā)病程度和發(fā)病面積不斷加大[15]。

1.2 松材線蟲病的致病機(jī)制

松材線蟲病是一個復(fù)雜的病害系統(tǒng)，發(fā)病因素復(fù)雜，包括松材線蟲、寄主松樹、昆蟲媒介松墨天牛、真菌、細(xì)菌、人為活動和環(huán)境等。但是松材線蟲病的致病機(jī)制目前還沒有定論，學(xué)者認(rèn)為松材線蟲是松材線蟲病發(fā)病的直接原因[17-18]。松材線蟲的傳播必須要依靠傳播媒介松墨天牛，許多研究證明，松材線蟲進(jìn)入松墨天牛體內(nèi)和從松墨天牛體內(nèi)脫出進(jìn)入新寄主松樹體內(nèi)都依靠化學(xué)物質(zhì)信號[16]。松材線蟲和松墨天牛之間的長期協(xié)同進(jìn)化，使得松材線蟲對于松墨天牛來說不是入侵者，而是共生者[17]。據(jù)研究，松墨天牛在羽化后的1周傳播松材線蟲數(shù)量上升迅速，并在12天和24天出現(xiàn)2次高峰[18]。

有學(xué)者認(rèn)為松材線蟲病與松材線蟲的伴生細(xì)菌有關(guān)，并且將松材線蟲病劃分為由松材線蟲和伴生細(xì)菌相互作用形成的復(fù)合型病害[19]。也有學(xué)者認(rèn)為，伴生細(xì)菌在松材線蟲致病過程中起到了輔助作用，如菌株GD2能增強(qiáng)松材線蟲的信號傳導(dǎo)機(jī)制，可以提高松材線蟲的能量運(yùn)輸并且提高代謝寄主松樹所產(chǎn)生的次生代謝物的能力，因此能加重松材線蟲病的發(fā)生[20]。但是松材線蟲的伴生細(xì)菌種類繁多，環(huán)境地域不同，線蟲攜帶的伴生細(xì)菌種類也不同，主要集中在芽孢桿菌屬、假單胞菌屬、泛菌屬、腸桿菌類、金黃桿菌和葡萄球菌類，并且沒有明顯的專一指向性[22-24]。學(xué)者普遍認(rèn)為松材線蟲的伴生真菌并不能直接致病，但可以在松樹發(fā)病死亡之后為松樹內(nèi)的松材線蟲提供營養(yǎng)，使松材線蟲能進(jìn)行再次侵染[21]。

松樹發(fā)病時期，最初的表現(xiàn)是在松樹皮層的薄壁細(xì)胞，隨后開始危害松樹皮層中的樹脂道、韌皮部和木質(zhì)部旁的形成層，隨著病害程度加深，皮層中的薄壁細(xì)胞木質(zhì)化，融合成空腔，細(xì)胞會出現(xiàn)內(nèi)含物[22]。

2 檢測技術(shù)

松材線蟲是中國重要的林業(yè)檢疫對象，在檢疫工作中進(jìn)行準(zhǔn)確鑒定非常重要。擬松材線蟲（B.mucronatus）與松材線蟲同屬于傘滑刃屬，親緣關(guān)系極其接近，在形態(tài)、生理上也極為相似，但擬松材線蟲的致病性較弱[23]。擬松材線蟲給松材線蟲病病原鑒定造成了較大的干擾，所以在鑒定過程中，排除擬松材線蟲的干擾是需要著重注意的環(huán)節(jié)[24]。傳統(tǒng)檢測方法是依據(jù)形態(tài)學(xué)，松材線蟲的鑒定需掌握以下鮮明的特征：雄蟲擁有大弓狀的交合刺，長20～30 μm。雌蟲擁有長陰門蓋，長7～11 μm，尾部圓柱形且末端寬圓，多數(shù)無尾尖突，部分群體內(nèi)的個別雌蟲有不超過2 μm的微小尾尖突[25]。由于擬松材線蟲和松材線蟲在形態(tài)上的區(qū)別僅在雌蟲尾端的尾尖突，僅依靠形態(tài)學(xué)鑒定容易產(chǎn)生錯誤判斷，所以形態(tài)學(xué)鑒定的方法逐漸被淘汰。

目前，廣泛應(yīng)用分子檢測技術(shù)鑒定檢測松材線蟲[26]。以聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）為基礎(chǔ)而發(fā)展起來的多種分子檢測技術(shù)都適用于松材線蟲和擬松材線蟲檢測鑒定[27]，比如常規(guī)PCR、限制性片段長度多態(tài)性技術(shù)（RFLP）[28]、隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)DNA（RAPD）[29]、SCAR標(biāo)記[30]、rDNA-ITS區(qū)序列分析法[31]、熒光定量PCR技術(shù)（Realtime PCR）[32]和單鏈構(gòu)象多態(tài)性（PCR-SSCP）[33]等。

由于檢測時長、成本、所需設(shè)備、精度和適用場合的要求不同，所選擇的分子檢測技術(shù)方法也有所不同。森林植物檢疫檢查站和相關(guān)檢疫部門機(jī)構(gòu)檢測松材線蟲一般要求準(zhǔn)確快速且成本相對較低，所以常選擇采用SCAR標(biāo)記和熒光定量PCR技術(shù)，這2項分子檢測技術(shù)耗時短、穩(wěn)定性高、精確度高，相比熒光定量PCR技術(shù)，SCAR標(biāo)記的成本大幅降低[34]。rDNA-ITS區(qū)序列分析法比SCAR標(biāo)記具有更高的擴(kuò)增效率，以ITS序列為基礎(chǔ)可以顯著提高檢測松材線蟲的準(zhǔn)確性，但該檢測方法耗時較長，需要設(shè)備儀器齊全，且要求操作專業(yè)，因而該方法更適合省、市級的森防檢疫機(jī)構(gòu)使用[35]。

鬼子軍官說聲有戲。揮手讓一個站著的鬼子端來把椅子，然后以手拄刀坐了，一邊用手在刀把打著拍子，一邊盯著汪處長幾個說，你們的什么的干活，自己說了的有。

隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展和對松材線蟲檢測效率要求的提升，越來越多研究者在找尋和發(fā)明更加快速簡便的檢測方法。王熊等[36]優(yōu)化了SEA法，在50 min內(nèi)就能準(zhǔn)確區(qū)分?jǐn)M松材線蟲和松材線蟲，整個擴(kuò)增過程只需廉價恒溫設(shè)備。

3 綜合防治技術(shù)

由于松材線蟲病是一個復(fù)雜的病害系統(tǒng)，研究者嘗試了多種防治松材線蟲病的方法，在影響松材線蟲病發(fā)病的諸多因素中逐一找尋突破點(diǎn)。面對松材線蟲病，處理方式往往分為防控和治理2個部分，防控是解決松材線蟲病發(fā)生的最有效的方法。對于病害已發(fā)生的地區(qū)，在繼續(xù)做好防控的基礎(chǔ)上輔以生物防治為主的綜合治理是防治松材線蟲病的科學(xué)之路，可在環(huán)保的前提下有效控制病害[37]。

3.1 增加防疫力度

增加防疫力度僅靠檢疫部門是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，需要全民參與，向全民普及松材線蟲病相關(guān)知識?？梢赃\(yùn)用傳統(tǒng)手段，如宣傳單、公告等，也可以運(yùn)用媒體途徑進(jìn)行宣傳教育，如互聯(lián)網(wǎng)、電視、廣播等。林業(yè)部門應(yīng)重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)且重視松材線蟲病的危害性，舉辦學(xué)習(xí)交流會議、制定合理的防疫計劃、關(guān)注各地林區(qū)狀況并及時做出反應(yīng)、合理安排設(shè)備的調(diào)度使用[38]。

管理部門要針對性預(yù)防檢疫，結(jié)合實(shí)際，因地制宜。對各類運(yùn)輸途徑做好全天候的嚴(yán)格檢查和管控。出入境檢疫需嚴(yán)格遵循相關(guān)檢疫流程，特別注意擬松材線蟲和松材線蟲的區(qū)分[39]。對林地定期進(jìn)行實(shí)地取樣考察，對木材加工廠的木材來源、加工方式、加工環(huán)境、加工品去向嚴(yán)格管理[40]。提高普查的力度，擴(kuò)大檢測范圍，檢疫機(jī)構(gòu)定期舉辦檢疫人員專業(yè)培訓(xùn)班，提升檢疫人員的檢測技術(shù)，制定檢疫人員考核制度，提高檢測精確度。

3.2 完善檢測手段

合理運(yùn)用各類檢測技術(shù)，以形態(tài)學(xué)為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)檢測手段粗略檢測，以分子生物學(xué)為基礎(chǔ)的分子檢測手段精密檢測。林業(yè)部門技術(shù)人員應(yīng)積極與相關(guān)的科研單位進(jìn)行合作，改進(jìn)檢測手段。檢測部門應(yīng)及時更換老舊的檢測設(shè)備，配備所需且足量的檢測設(shè)備[41]。

相關(guān)部門對林區(qū)進(jìn)行定期定點(diǎn)檢測，實(shí)施長期監(jiān)測。在林間通常采用動態(tài)監(jiān)測，即監(jiān)測人員于松墨天牛羽化期間，在林區(qū)規(guī)劃合理的間隔放置松墨天牛誘捕器[42]。然而有些林區(qū)由于面積巨大，傳統(tǒng)動態(tài)監(jiān)測耗費(fèi)人力且監(jiān)測效果差。目前，在四川、安徽、貴州等地已開始進(jìn)行松材線蟲病天空地一體化立體監(jiān)測，該方法通過應(yīng)用衛(wèi)星遙感技術(shù)、無人機(jī)數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)和計算機(jī)深度學(xué)習(xí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了疫區(qū)監(jiān)測全覆蓋[44-45]。

3.3 規(guī)范采伐管理

建立規(guī)范的采伐程序，保證采伐疫木工作按時按量按程序順利進(jìn)行。堅決杜絕私自采伐、非法加工來進(jìn)行牟利的行為。負(fù)責(zé)采伐工作的相關(guān)部門應(yīng)該嚴(yán)謹(jǐn)記錄疫木信息，妥善保管，以免數(shù)據(jù)丟失[43]。采伐的疫木也應(yīng)按照要求謹(jǐn)慎處理，為避免再次傳播，一般就地粉碎，并且開展山場清理工作[44]。

3.4 生物防治技術(shù)

病原微生物真菌、細(xì)菌和線蟲也能對松墨天牛起到生防作用，其中能起生防作用的真菌有球孢白僵菌（Beauveria bassiana）、布氏白僵菌（B.brongniatii）、綠僵菌（Metarhizium anisopliae）、黃曲霉（Aspergillus flavus）、枝頂孢霉（Acremonium sp.）和輪枝霉菌（Verticillium spp.），細(xì)菌有粘質(zhì)沙雷氏桿菌（Serratia marcecens），線蟲有蕪菁夜蛾線蟲（Steinernema feltiae）等。研究最多的是球孢白僵菌，當(dāng)秋季溫度和濕度適宜時，可采用林間撒菌粉法對松墨天牛進(jìn)行防治[48]。

還可以通過松墨天牛引誘劑的施用進(jìn)行誘捕，目前，已有多種引誘劑被開發(fā)，一般是用單萜烯類化合物和其他試劑按一定比例混合制成[49]。此外，利用林間捕食性鳥類對松墨天牛進(jìn)行捕食也是一種可選擇的方法，捕食天牛幼蟲的鳥大約有9種，捕食天牛成蟲的大約有4種，目前，日本已經(jīng)實(shí)現(xiàn)用斑啄木鳥防治松墨天牛[51-52]。利用無公害生物防治方法防治松墨天牛取得了良好的控制松材線蟲病的防治效果。

捕食松材線蟲的真菌在自然界分布廣泛，其通過收縮環(huán)捕捉器套住或三維菌網(wǎng)粘纏消滅松材線蟲；內(nèi)寄生真菌可通過孢子萌發(fā)侵入線蟲體內(nèi)，在繁殖的過程中殺死線蟲；產(chǎn)毒真菌能通過產(chǎn)生的毒素殺死線蟲[50]。有研究發(fā)現(xiàn)木腐真菌能消減松材線蟲種群數(shù)量，還可減少松材線蟲向蛹室聚集，所以在實(shí)際應(yīng)用中，采用木腐真菌進(jìn)行松材線蟲病的疫木除治具有可行性[52-53]。拮抗松材線蟲的植物主要有松科、豆科、菊科、大戟科和胡椒科植物，這些植物能產(chǎn)生驅(qū)避或毒殺松材線蟲的物質(zhì)，從而具有一定的抗性[51]。生物堿治理松材線蟲也取得了進(jìn)展，苦參堿、野靛堿和總堿配制成的生物堿對松材線蟲有抑制繁殖作用，苦豆堿能抑制松材線蟲的繁殖，并且致松材線蟲死亡[52]。

3.5 化學(xué)防治

生物防治雖有積極作用，但見效慢、不穩(wěn)定、成本高且操作方法繁雜，這就導(dǎo)致治理松材線蟲病時選擇生物防治的積極性不高，比較之下化學(xué)治理更加快捷、易操作[53]。最重要的是疫木處理，首先將疫木集中用塑料布密封，用溴甲烷或磷化鋁等熏蒸劑熏蒸，可殺滅天牛的成蟲和幼蟲[54]。松墨天牛幼蟲時期，在松樹上噴灑蟲線清乳油即可殺滅天牛幼蟲[55]。松墨天牛成蟲時期可采用2%噻蟲啉微膠囊粉劑進(jìn)行藥劑噴粉防治，也可采用4%聚乙烯醇粘著劑進(jìn)行防治[57-58]。

直接防治松材線蟲可采用樹干注射法，將魚藤酮、甲苯噠唑、阿苯噠唑、噢吩噠唑、氟苯噠唑、磷酸左旋咪唑和鹽酸左旋咪唑7種驅(qū)蟲劑通過抑制呼吸代謝系統(tǒng)殺害松材線蟲[56]。另有研究，甲維鹽和吡蟲啉具有較好的內(nèi)吸性，注入樹干后能進(jìn)入樹體各個部位，一定濃度下能使松材線蟲在樹內(nèi)無法定殖[58-59]。也可對松材線蟲進(jìn)行熏殺，目前，甲酸乙酯、環(huán)氧乙烷和溴甲烷等熏蒸劑在國內(nèi)已被使用，但是這3種熏蒸劑對人體有較大的危害[59-60]。新型熏蒸劑正在研究中，氧硫化碳等雖然還未登記投入使用，但是擁有廣闊的應(yīng)用前景[57]。

3.6 物理防治

根據(jù)松褐天牛成蟲具有弱趨光性的特點(diǎn)，研制出誘殺松褐天牛成蟲的專用黑光燈，不僅可以進(jìn)行誘集捕殺還可以引誘松墨天牛定向產(chǎn)卵，以減少林間松褐天牛種群數(shù)量[58]。疫木處理是切斷傳染源的一個有效措施，常用到物理方法，如疫木就地砍伐焚燒、疫木經(jīng)過熏蒸后焚燒、疫木用液體成膜劑處理皆能有效防治松材線蟲和松墨天牛繼續(xù)傳播[59]。高能微波處理疫木，控制好溫度和頻率，松墨天牛幼蟲和松材線蟲殺死率可達(dá)到100%，該方法高效快速、易實(shí)現(xiàn)自動化，能提高疫木處理效率[61-62]。

4 問題與展望

松材線蟲病是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，涉及因素較多，因此在防控和治理的各個過程和各個方面都需要注意。根據(jù)松材線蟲病侵染的特點(diǎn)，中國目前在病害防治工作中要注意3個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，即病害檢疫和疫情監(jiān)測、疫木處理和媒介昆蟲防治。

在檢疫環(huán)節(jié)上，松材線蟲檢疫樣品的前處理也是一個環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的人工處理一般采用鋸、斧劈的方式，將樣品處理成小木條，這種方法不僅費(fèi)時費(fèi)力，還存在安全隱患[60]。所以，樣品木材檢疫前處理時，低成本、高效率且保證檢測人員安全是需要考慮和研究的。

目前，國內(nèi)無人機(jī)和衛(wèi)星遙感的應(yīng)用設(shè)備昂貴，并且無人機(jī)存在搭載設(shè)備有限、續(xù)航和飛行情況差等諸多缺陷，衛(wèi)星遙感技術(shù)的運(yùn)用將大多數(shù)時間都用于處理和分析數(shù)據(jù)。諸多因素制約了無人機(jī)和衛(wèi)星遙感在松材線蟲病疫情監(jiān)測中的發(fā)展。隨著科技的飛速發(fā)展，松材線蟲病的監(jiān)測將擺脫傳統(tǒng)監(jiān)測方法，越來越趨于智能化，上述問題有待逐個解決，無人機(jī)局部監(jiān)測和衛(wèi)星遙感大面積監(jiān)測會成為未來疫情有效監(jiān)測的方法之一[61]。

疫木處理現(xiàn)階段以焚燒為主，這種方式未能體現(xiàn)疫木的價值且污染空氣，使得疫木價值化是今后需要關(guān)注的。目前，在松材線蟲病疫木上種植茯苓是疫木價值化利用的一條新途徑[62]。生物防治和化學(xué)防治的重點(diǎn)都落在媒介昆蟲上，但防治效果依舊不夠顯著。

迫切需要進(jìn)一步開展松材線蟲病的傳播途徑和致病機(jī)理研究，有針對性地制定有效的綜合防治策略，以控制松墨天牛對松材線蟲的傳播，減輕對松樹的危害、防止松材線蟲病的進(jìn)一步擴(kuò)散蔓延。