携带松材线虫对松墨天牛成虫肠道和气管细菌的影响

【目的】探究被松墨天牛Monochamus alternatus携带的松材线虫Bursaphelenchus xylophilus对松墨天牛肠道和气管细菌的影响。【方法】野外采集携带松材线虫的松墨天牛成虫后,取出完整肠道和气管进行细菌总DNA抽提后进行16S rDNA基因测序并拼接,并利用生物信息学方法分析松墨天牛成虫肠道和气管细菌组成、结构、丰度和多样性。【结果】携带松材线虫的松墨天牛成虫肠道和气管细菌菌群共检测到15门26纲66目110科201属296种,可操作分类单元(operational taxonomic unit, OTU)数目为444。携带松材线虫的松墨天牛成虫比未携带松材线虫的松墨天牛成虫肠道优势细菌菌群变化不显著,均为变形菌门(Proteobacteria)肠杆菌目(Enterobacterales);携带松材线虫的松墨天牛成虫气管优势细菌菌群为变形菌门肠杆菌目,未携带松材线虫的松墨天牛成虫气管优势细菌菌群为厚壁菌门(Firmicutes)乳杆菌目(Lactobacillales)。携带松材线虫的松墨天牛成虫较未携带松材线虫的松墨天牛成虫气管细菌多样性和丰度升高,细...     

松墨天牛化学生态学

松墨天牛(Monoohamus alternatus)是危害针叶树的重要蛀干害虫,而且是松材线虫病(Bursaphelenchus xylophilus)的主要传播媒介昆虫.本文综述了松墨天牛与寄主植物之间、松墨天牛种内及松墨天牛与松材线虫之间的化学生态学研究进展.在松墨天牛与寄主植物相互关系中,寄主植物中的萜烯类挥发物在松墨天牛选择取食和产卵寄主时发挥重要的调节作用,这些挥发物常常因寄主危害与否而发生改变,并对天牛表现出性别差异;寄主中的化学物质如碳水化合物、氨基酸、甾醇、磷脂和黄酮等能够刺激或驱避天牛的取食和产卵行为.松墨天牛种内通讯过程中,两性天牛的吸引、求爱和交尾等生殖行为由性信息素所引起;雌天牛分泌的产卵忌避信息素能够调节产卵刻槽的空间分布,有助于卵的分散,避免下一代幼虫对生存空间和食物的竞争.松墨天牛与松材线虫之间化学生态关系的物质基础为寄主植物、天牛及线虫产生的单萜、CO2及不饱和脂肪酸,它们调控线虫向蛹室的聚集、进入虫体和脱离虫体等行为.最后,展望了松墨天牛化学生态学的研究方向.     

松材线虫及其传媒松墨天牛的监测和防治现状

松材线虫起源于北美大陆。1 982年侵入中国。松材线虫能引起一种林业上最具危险性、毁灭性的病害“松材线虫病”。松材线虫病的病因复杂,传播途径多样,不同国家地区对其采取的监测和防治策略也有所差异。目前,该病局限分布于北美和东北亚,但在世界范围内其扩散趋势日益明显。该文简要从监测预警,物理、化学、生物等防治方法、以及监测防治中存在问题和发展趋势等方面概述了国内外松材线虫Bursaphelenchusxylophilus及其关键传媒松墨天牛MonochamusalternatusHope的研究现状,对制定适宜我国的松材线虫病监测和防治策略有借鉴和参考价值。     

温度对松褐天牛传递松材线虫数量的影响

松材线虫病是一种重要的检疫性病害,松褐天牛是传播松材线虫的主要媒介昆虫.本实验研究了温度对松褐天牛传递松材线虫数量的影响.设置22℃、28℃和34℃ 3个温度梯度,结果表明松褐天牛成虫的寿命随温度升高而缩短,其中雌虫寿命短于雄虫,且羽化进度不太一致,多数松褐天牛携带的松材线虫量在1000～9999条之间.通过对松褐天牛取食传入松枝的松材线虫量的追踪记录发现,随着温度升高,传播线虫的高峰时段随之提前.34℃高温下松褐天牛的传递率最低,表明高温对松材线虫病的发生具有抑制作用.     

携带与非携带松材线虫的松墨天牛miRNA表达谱比较分析

【目的】松墨天牛是松树的重要蛀干害虫,也是林业重大外来入侵种松材线虫的媒介昆虫。虽然松墨天牛和松材线虫互作的化学生态和分子进化机制受到人们的广泛关注,但miRNA等表观遗传因子在天牛—线虫互作中的作用未见报道。【方法】使用illumina HiSeq 2000平台进行miRNA高通量测序,得到4个携带线虫的天牛miRNA库和4个未携带线虫的天牛miRNA库。此外,对鉴定出的miRNA进行了差异表达分析,并对这些miRNA的靶基因进行了GO注释和KEGG通路富集分析。【结果】在携带线虫的天牛表皮、脂肪体、中肠和气管样本中分别鉴定出780、802、617和762个miRNA;在未携带松材线虫的天牛的不同组织样本中分别鉴定出784、723、713和837个miRNA。在携带松材线虫的松墨天牛中,某些已知miRNA表达量会显著升高,如miR-14、miR279和miR-312等。差异表达miRNA的功能大多指向代谢、免疫等方面。【结论】miRNA在松墨天牛和松材线虫互作中起着重要的调控作用。     

松墨天牛在秦巴林区不同寄主上的危害规律

松墨天牛Monochamus alternatus是次期性蛀干害虫,也是松材线虫病的主要传播媒介,廓清该害虫在秦巴林区不同寄主上的危害程度和发生规律,对于控制松材线虫病的扩散蔓延具有重要意义.本研究对秦巴林区遭受松材线虫病严重危害的3种主要松树(油松Pinus tabuliformis、华山松P.armandii和马尾松P.massoniana)进行了冬季疫木野外解析,并在统计不同胸径、不同高度疫木树干上松墨天牛侵入孔和幼虫数量的基础上,采用聚集度指标分析方法,对该害虫在不同寄主上的危害差异进行了比较研究.结果表明,松墨天牛在3种寄主上的危害程度具有显著差异,以华山松受害最重,其次分别为马尾松和油松;越冬幼虫在油松上主要危害皮下1～2 cm的边材;在华山松和马尾松上危害比较多样,以髓心部位受害最重,其后依次为心材、边材和树皮;在油松和华山松上,松墨天牛主要在树干7m以下部分危害,而在马尾松上主要危害树干7m以上部分,且虫口数量均与寄主胸径呈显著正相关.松墨天牛侵入孔和越冬幼虫在不同寄主树干上均呈聚集性分布.本研究揭示了松墨天牛在秦巴林区3种主要寄主上的危害规律,对于进一步开展大尺度地理范围松墨天牛的寄主选择性及危害规律研究提供了基础信息,也为秦巴林区松墨天牛的有效防治和松材线虫病的蔓延控制提供了新的重要信息.     

松墨天牛的全球潜在分布区分析

松墨天牛MonochamusalternatusHope分布在亚洲东部,是松材线虫Bursaphelenchusxylophilus(SteinerandBuhrer)在亚洲最有效的昆虫媒介,同时也是重要的蛀干害虫。利用CLIMEX模型分析松墨天牛分布区的气候限制因子,并在全球范围预测它的潜在分布区。模型分析结果表明,温度和降水是松墨天牛分布区的主要气候限制因子。温度在30°N以北地区和30°S以南地区主要表现为冷胁迫,在非洲中部、南亚和澳大利亚北部表现为热胁迫。有效积温不足可能是限制松墨天牛向北扩散的主要原因。降水在中国西北地区、非洲中北部、澳大利亚中部和西部与美国西部主要表现为干胁迫。降水量对分布区范围影响不大。预测结果表明,松墨天牛的全球潜在分布区远远大于实际分布范围。松墨天牛在东半球的潜在分布区包括亚洲东部和南部地区、地中海沿岸、非洲的中部和南部以及澳大利亚的东部和南部,在亚洲热带的潜在分布区1年3代,地中海地区1年1代,非洲1年2～3代,在澳大利亚主要1年1代。松墨天牛在西半球的潜在分布区主要集中在美国南部和东部沿海地区,中美洲以及南美洲的广大地区,美国主要1年1代,中美洲1年2～3代,南美洲主要1年2代。     

CLIMEX:预测物种分布区的软件

CLIMEX是通过物种已知地理分布区域的气候参数来预测物种潜在分布区的软件。 1 999年发布了最新版即CLIMEXforWindows 1 1。CLIMEX有 2个基本假设 :( 1 )物种在 1年内经历 2个时期 ,即适合种群增长时期和不适合以至于危及生存的时期 ;( 2 )气候是影响物种分布的主要因素 ,并利用增长指数、胁迫指数和限制条件 (滞育和有效积温 )描述物种对气候的不同反应 ,这 2组参数构成生态气候指数 ,作为全面描述物种在某地区和年份适合度的指标。模型预测结果以表、图和地图输出。CLIMEX可以用于检疫、生物防治、有害生物风险分析、害虫管理和流行病的预测等。目前已经用于几十种有害生物的适生性研究。该文通过拟和松墨天牛在中国的分布区为例说明CLIMEX的用法 ,并根据松墨天牛在亚洲东部的气候条件 ,预测其在全球的潜在适生区 ,为动植物检疫部门及时采取相应措施控制松材线虫的进一步扩散提供科学依据     

携带与未携带松材线虫的松墨天牛转录组差异表达基因分析

【目的】本研究旨在建立携带与未携带松材线虫Bursaphelenchus xylophilus的松墨天牛Monochamus alternatus成虫各组织的转录组数据库,揭示松墨天牛对松材线虫响应的转录组整体表达特征。【方法】以携带和未携带松材线虫的松墨天牛成虫的表皮、气管和脂肪体为材料,采用Illumina HiSeq TM 2000测序平台开展转录组测序,利用Trinity软件对RNA-Seq数据进行从头组装,利用NCBI数据库进行基因注释。通过DEG-Seq分析携带和未携带松材线虫的松墨天牛成虫中的差异表达基因,对上调表达基因进行GO和KEGG代谢途径富集分析,并通过实时荧光定量PCR技术对部分差异表达的基因包括ENV,CDK1,HSP70-C,HSP70,HSP75,DUO,PABPN1和IGFP基因的表达水平进行验证。【结果】测序过滤后共获得55059条单基因簇(unigene),平均长度为1536 bp。将unigene与数据库中的序列进行BLASTX比对,成功注释24354条unigenes,其中4022条unigene在GO数据库中获得注释,6098条unigene在KEGG数据库中获得注释。经过GO与KEGG富集分析显示,松墨天牛成虫携带松材线虫后,差异表达基因主要为与其气管中压力调节、组织与DNA修复、激素响应方面相关的基因。实时荧光定量PCR分析结果显示CDK1,HSP70,HSP75,DUO,PABPN1和IGFP基因的表达量在携带松材线虫的松墨天牛气管中相比未携带松材线虫的松墨天牛气管中的显著上调。【结论】本研究初步阐明松墨天牛携带松材线虫后转录组的整体表达模式,为进一步研究松墨天牛的基因功能及对松材线虫的胁迫响应过程奠定了基础。     

树木生长势与松墨天牛种群密度及松材线虫发病程度关系

对不同生长势林区内的松墨天牛种群密度和松材线虫发病程度的研究表明,树木生长势（x）分别与松墨天牛种群密度（y）、松材线虫发病程度（z）呈负相关,其线性回归方程分别为：y=1793.771-16404.47x;z=31.80989-241.9274x,相关系数分别为r=-0.8319和r=-0.8770。而松墨天牛种群密度（y）与松材线虫发病程度（z）呈正相关,其线性回归方程为：y＝－407.0611＋70.51478z;相关系数为r=0.9864。     

Bursaphelenchus xylophilus: opportunities in comparative genomics and molecular host-parasite interactions

Most Bursaphelenchus species are fungal feeding nematodes that colonize dead or dying trees. However, Bursaphelenchus xylophilus, the pine wood nematode, is also a pathogen of trees and is the causal agent of pine wilt disease. B. xylophilus is native to North America and here it causes little damage to trees. Where it is introduced to new regions it causes huge damage. The most severely affected areas are found in the Far East but more recently B. xylophilus has been introduced into Portugal and the potential for damage here is also high. As incidence and severity of pine wilt disease are linked to temperature we suggest that climate change is likely to exacerbate the problems caused by B. xylophilus and, in addition, will extend (northwards in Europe) the range in which pine wilt disease can occur. Here we review what is currently known about the interactions of B. xylophilus with its hosts, including recent developments in our understanding of the molecular biology of pathogenicity in the nematode. We also examine the potential developments that could be made by more widespread use of genomics tools to understand interactions between B. xylophilus, bacterial pathogens that have been implicated in disease and host trees.     

珍稀濒危植物野生莲的适生分布区预测

基于野生莲（Nelumbo nucifera Gaertn.）136个分布点的数据和14个环境因子参数,运用规则集遗传算法（GARP）和最大熵（MaxEnt）两个生态位模型对他们在我国的适生分布区进行预测。结果显示：根据GARP和MaxEnt模型计算得到的ROC曲线下面积的AUC均值分别为0.861和0.964,其中MaxEnt模型的AUC值更大,预测结果更精准。MaxEnt模型预测结果表明,莲的最适分布区主要集中在四川、湖北、湖南等地的大部分地区,江西北部,以及黑龙江、辽宁、浙江、广东等地的小部分地区。刀切法（Jackknife）检测结果表明,影响莲适生分布区的主要环境因子包括：水汽压、海拔、年平均气温、多年平均降水量、最热季节平均温度、最冷季节平均温度、最干月降水量、最冷月最低温和最热月最高温等。适生区环境因子的统计分析结果显示,野生莲最适宜生长在海拔1~2216 m、年降水量丰富（1202.50 mm）、年均温约为16.19℃、最热月温度范围在24.60℃~35.10℃、最冷月均温不低于-0.53℃的地区。研究结果可为有效保护中国野生莲资源提供有利依据。     

Functional analysis of the cellulose gene of the pine wood nematode, Bursaphelenchus xylophilus, using RNA interference

Cellulases are pathogenic substances suspected to be responsible for the development of the early symptoms of nematode disease. The pine wood nematode, Bursaphelenchus xylophilus (Parasitaphelenchidae), is the causal agent of pine wilt disease, which kills millions of pine trees. We used RNA interference (RNAi), a reverse genetic tool, to analyze the function of the endo-β-1,4-glucanase gene of B. xylophilus, which causes the most serious forest tree disease in China and the rest of eastern Asia. Silencing of this gene was detected through real-time PCR and cellulase activity assays after soaking for 24 h in dsRNA. The cellulase gene silencing effects differed among various siRNAs. The propagation and dispersal ability of these nematodes decreased when the endo-β-1,4-glucanase gene was silenced. It is important to select an effective siRNA before performing an RNAi test.     

Pathogenic cellulase assay of pine wilt disease and immunological localization

The pine wilt disease caused by Bursaphelenchus xylophilus (BX), also known as the pine wood nematode (PWN), is the most devastating disease of pine trees. In this work, a high molecular weight B. xylophilus cellulase antigen (BXCa) was purified from total homogenates of nematodes. BXCa was found to be able to hydrolyze carboxymethyl cellulose (CMC) efficiently (155.65 U/mg) and to have an approximate molecular mass of 58.9 kDa. We harvested anti-BXCa antibodies and performed immunocytochemical assays, which revealed the localization of cellulase pools in the esophageal gland cells of the PWN. It was also discovered that cellulase was secreted from the stylet and was used to hydrolyze cellulose to facilitate the PWN entering host cells. These results are consistent with other plant parasitical nematodes. Interestingly, strong fluorescence signals from cellulase staining were observed in tracheid cells in naturally infected pine wood, in addition to ray cells and the resin canal zone. These results strongly suggest that the cellulase released by the PWN is one of the pathogenic substances of pine wilt disease and is responsible for the development of the early symptoms of the disease.     

四川省猕猴桃溃疡病潜在分布预测及适生区域划分

为探明猕猴桃溃疡病在四川的适生性,选用MaxEnt模型,基于分布信息和环境变量,对该病在四川潜在分布区进行预测,分析主要环境变量对其分布的影响,并利用受试者工作特征曲线对模拟准确度进行评价.结果表明: 10次重复模拟的曲线下面积平均值为0.914,预测结果准确.猕猴桃溃疡病在四川的高适生区主要位于成都市、德阳市、绵阳市、广元市、巴中市、达州市和雅安市,中适生区在四川21地市州均有分布.刀切法筛选出影响猕猴桃溃疡病潜在分布的主要环境变量及其指标为:最冷月最低气温(-6.8～7.5 ℃)、最暖季度平均气温(15.6～32.3 ℃)、最干季度平均气温(-0.8～21 ℃)、年降水量(709～950.9 mm)和气温季节性变化标准差(4.7～9.6 ℃).本研究对制定猕猴桃溃疡病早期监测、预警及控制措施意义重大.     

松材线虫与伴生微生物的生态关系

松材线虫是重要的外来有害生物,造成松树大量死亡,带来严重的经济损失和生态破坏.松材线虫与伴生微生物存在密切的生态关系.本文综述了松材线虫伴生微生物的种类及其在松材线虫繁殖和致病过程中的重要生态作用,从微生态系统角度对松材线虫病进行探讨.伴生真菌能为松材线虫提供食物,维持松材线虫次生侵染循环,提高分散型第三龄幼虫在种群中的比例,利于松材线虫侵染扩散;伴生细菌能够提高松材线虫致病性,促进其繁殖,并菌有助于松材线虫降解松萜类物质,从而提高松材线虫的适应性.     

Cloning and characterization of a 2-cys peroxiredoxin in the pine wood nematode, Bursaphelenchus xylophilus, a putative genetic factor facilitating the infestation

The pine wood nematode, Bursaphelenchus xylophilus, is an invasive plant parasitic nematode and a worldwide quarantine pest. An indigenous species in North America and the causal agent of pine wilt disease, B. xylophilus has devastated pine production in Southeastern Asia including Japan, China, and Korea since its initial introduction in the early 1900s. The reactive oxygen species (ROS) is the first line of defense utilized by host plants against parasites, while nematodes, counteractively, employ antioxidants to facilitate their infection. Peroxiredoxins (Prxs) are a large class of antioxidants recently found in a wide variety of organisms. In this report, a gene encoding a novel 2-cysteine peroxiredoxin protein in B. xylophilus was cloned and characterized. The 2-cysteine peroxiredoxin in B. xylophilus (herein refers to as "BxPrx") is highly conserved in comparison to 2-cysteine peroxiredoxins (Prx2s) in other nematodes, which have two conserved cysteine amino acids (Cp and Cr), a threonine-cysteine-arginine catalytic triad, and two signature motifs (GGLG and YF) sensitive to hydrogen peroxide. In silico assembly of BxPrx tertiary structure reveals the spatial configuration of these conserved domains and the simulated BxPrx 3-dimensional structure is congruent with its presumed redox functions. Although no signal peptide was identified, BxPrx was abundantly expressed and secreted under the B. xylophilus cuticle. Upon further analysis of this leader-less peptide, a single transmembrane α-helix composed of 23 consecutive hydrophobic amino acids was found in the primary structure of BxPrx. This transmembrane region and/or readily available ATP binding cassette transporters may facilitate the transport of non-classical BxPrx across the cell membrane. Recombinant BxPrx showed peroxidase activity in vitro reducing hydrogen peroxide using glutathione as the electron donor. The combined results from gene discovery, protein expression and distribution profiling (especially the "surprising" presence under the nematode cuticle), and recombinant antioxidant activity suggest that BxPrx plays a key role in combating the oxidative burst engineered by the ROS defense system in host plants during the infection process. In summary, BxPrx is a genetic factor potentially facilitating B. xylophilus infestation.     

Draft genome sequence of Serratia sp. strain M24T3, isolated from pinewood disease nematode Bursaphelenchus xylophilus

Here we report the draft genome sequence of Serratia sp. strain M24T3, which is associated with pinewood nematode Bursaphelenchus xylophilus, the causative agent of pine wilt disease. Serratia sp. strain M24T3 has been identified as a bionematocide for B. xylophilus in vitro, and multiple genes potentially involved in virulence and nematotoxity were identified.     

中国特有种川榛的地理分布格局与气候环境因子的关系分析

采用查询资料和实地调查相结合的方法,收集中国特有种川榛(Corylus kweichowensis Hu)的地理分布资料以及各分布区的气象数据;利用Kira温暖指数、Kira寒冷指数、徐文铎湿度指数、Holdrige生物温度、Holdrige可能蒸散率和Holdrige可能蒸散量对川榛地理分布格局与气候水热指标的关系进行研究;并采用主成分分析法对影响川榛分布的气候水热指标进行了分析.结果表明:川榛分布于中国的15个省(自治区、直辖市),水平分布范围为东经102°06′~121°59′、北纬25°11′~37°38′,分布的最北端和最东端均位于山东省牟平县,最南端和最西端分别位于贵州省安龙县和四川省泸定县;垂直分布海拔为300~2500 m,集中分布海拔为500~1000 m,主要分布于秦岭、伏牛山、大别山和大巴山等山系.川榛分布区的年均温、Kira温暖指数、年降水量和Holdrige生物温度的最适范围分别为1124℃~1772℃、9153℃·月-1~14924℃·月-1、59638~160175 mm和1166℃~1754℃,Kira寒冷指数、徐文铎湿度指数、年空气相对湿度、Holdrige可能蒸散量和Holdrige可能蒸散率的均值分别为-673℃·月-1、911、7481%、86025 mm和089,其分布南界和北界的Kira温暖指数、Kira寒冷指数和年降水量的范围分别为6290℃·月-1~16910℃·月-1、-3990℃·月-1~-110℃·月-1和42550~205820 mm;按照Holdrige分类系统,川榛属于暖温带和亚热带湿润森林生命地带类型中的树种,生态适应性较广.主成分分析结果表明:限制川榛地理分布的气候水热条件由高到低依次为低温条件、高温条件、湿度条件,因此,园艺化栽培川榛时可首先考虑1月均温、Kira寒冷指数、极端低温、无霜期和年均温等因素.