王 帥, 魏鈺洋, 張 羲, 謝 佳, 胡 展, 孫然鋒*,

(1. 海南大學 熱帶農林生物災害綠色防控教育部重點實驗室，?？?570228；2. 海南大學 植物保護學院，?？?570228)

植物寄生線蟲病是導致農作物減產的重要病害之一，每年由線蟲危害導致的損失超過1 700 億美元[1]。根結線蟲 (Meloidogynespp.) 是最重要的線蟲屬之一，其寄主范圍廣，對世界農業(yè)生產危害嚴重[2]。根結線蟲的二齡幼蟲 (J2s) 在土壤中可通過識別由植物根部或者根際微生物釋放的化學物質定位寄主并向寄主遷移，最終成功侵染寄主。線蟲這種隨著化學信號物質濃度梯度而移動的現(xiàn)象即叫作趨化性，趨化性在線蟲尋找寄主、配偶以及逃離危險和個體間互作等方面起著重要作用[3-5]。根結線蟲J2s 利用其頭部或者尾部感受器感應由植物根或根際微生物產生的水溶性或氣體引誘劑，例如氧氣、二氧化碳、酸、堿、鹽及氨基酸等，被吸引后的J2s 移動到植物的根部[3,6-7]；線蟲感受器也可感應不利環(huán)境從而產生排斥、躲避或者逃避等一系列應激行為[3]。因此，對根結線蟲具有趨化性的不同物質，因其種類、濃度等原因，根結線蟲會表現(xiàn)出被吸引或者驅避行為[3, 6, 8]。

根結線蟲J2s 在到達寄主前處于非取食階段，其需要在能量消耗殆盡前找到寄主，才能進一步發(fā)育，完成其生活史。如果能夠在線蟲尋找寄主且尚未侵染寄主前使其能量消耗殆盡，或干擾、消減吸引線蟲侵染的信號物質，使線蟲由于信號物質被干擾而無法找到并侵染寄主植物，則能達到事半功倍、高效防治線蟲的目的[9-10]。此外，植物或者土壤微生物產生的某些代謝產物能促進線蟲卵的孵化，吸引線蟲靠近，有些同時還能產生殺死線蟲的物質；或者在線蟲侵染進入寄主植物后，限制其在植物中的進一步發(fā)育，從而達到防治線蟲的目的[11]。因此，研究根結線蟲的吸引及驅避物質對根結線蟲的綠色防控具有重要意義。

雖然已有很多文獻報道了對根結線蟲具有吸引或驅避作用的物質，但大都是基于一種趨化性模型[4-5]；也有一些相關綜述，但多圍繞線蟲化學信號的識別或重點介紹某種線蟲趨化性模型[3,6,9]，對趨化性物質的來源及使用濃度情況等缺少系統(tǒng)的梳理。基于此，本文按趨化性物質來源，分類綜述了對根結線蟲具有引誘或驅避作用的化合物，并列出了其相應的結構以及在不同趨化性模型中發(fā)揮功能的適宜濃度，以期為根結線蟲趨化性的進一步研究提供參考。

1 對根結線蟲具有引誘作用的化合物

1.1 植物源天然化合物

趨化作用可使植物寄生線蟲通過可能的最短路線到達引誘劑的位置[4]。植物根系分泌物可以產生多種對根結線蟲具有引誘作用的物質 (表1)。比如，Kihika 等[12]發(fā)現(xiàn)，辣椒根系產生的5 種揮發(fā)性物質：2-甲氧基-3-(1-甲基丙基)-吡嗪、α-蒎烯、檸檬烯、十三烷及水楊酸甲酯均能吸引南方根結線蟲J2s，且對線蟲的吸引能力按照上述順序依次遞增，其中水楊酸甲酯的引誘作用最強。同樣，Murungi 等[13]采用沙土模型進行生物測定發(fā)現(xiàn)，番茄根系分泌物中水楊酸甲酯對南方根結線蟲的引誘作用顯著；此外，菠菜根系分泌的2-異丙基-3-甲氧基吡嗪和十三烷對根結線蟲的引誘作用顯著。番茄中的玉米素、黃酮類化合物槲皮素和木犀草素、生物堿類化合物番茄堿和茄堿等均能在一定程度上增強南方根結線蟲J2s 口針刺擊活性和趨化性，其中，玉米素和槲皮素對南方根結線蟲J2s 吸引力顯著[14]。研究還發(fā)現(xiàn)，番茄種子分泌物中所含的酯類，如水楊酸甲酯、二棕櫚酸酯、鄰苯二甲酸丁酯等，脂肪酸類如棕櫚酸 (十六烷酸)、壬二酸、葵二酸等，酚酸類如對羥基苯甲酸、肉桂酸、阿魏酸等均已被證實是引誘南方根結線蟲J2s 的重要信號分子[15]。Kihika 等[16]在爪哇根結線蟲M. javanica嗅覺測定試驗中發(fā)現(xiàn)，與健康植株相比，二齡幼蟲 J2s 更喜歡被線蟲侵染7 d的番茄根系；化學分析表明，與健康的番茄根相比，侵染了爪哇根結線蟲的番茄根中單萜烯的含量增加了2～7 倍；在進一步的生物測定中，發(fā)現(xiàn)與對照相比，β-蒎烯、(+)-(2)-蒈烯、α-水芹烯和β-水芹烯對J2s 表現(xiàn)出更強的吸引力。Tsai 等[5]的研究表明，類似于鼠李半乳糖醛酸聚糖 (RG-I) 的亞麻籽黏液能夠增強根結線蟲 (RKNs) 對擬南芥和番茄的侵染；進一步研究發(fā)現(xiàn)，巖藻糖和半乳糖側鏈在引誘活性中發(fā)揮著重要作用；劑量反應試驗則表明，在RG-I 主鏈和半乳糖側鏈之間起連接作用的二糖，即α-L-半乳糖-1,3-L-鼠李糖能夠吸引RKNs。通過研究南方根結線蟲J2s 對7 個寄主植物的趨化反應，發(fā)現(xiàn)寄主植物分泌的十三烷、1-二十二碳烯、1-十八烯和2-己基-1-癸醇對根結線蟲具有吸引作用；此外，篩選植物根系分泌物中常見的16 種有機酸，發(fā)現(xiàn)6 種有機酸能夠吸引根結線蟲J2s，其中蘋果酸、草酸和乳酸在0.1 mg/mL質量濃度下對線蟲J2s 均具有較強的引誘作用[17]。早期也有文章報道，根結線蟲對微酸條件具有趨向性[18]，此外還有很多簡單化合物也能表現(xiàn)出對根結線蟲的引誘作用，這里不再一一羅列[19]。

表1 對根結線蟲具有引誘作用的植物源化合物Table 1 Plant-derived compounds with attractant properties toward root-knot nematodes

續(xù)表1Table 1 (Continued)

續(xù)表1Table 1 (Continued)

1.2 微生物源天然化合物

很多微生物也被報道可產生能夠吸引根結線蟲的代謝物[20-24]，但目前被成功鑒定的產物還不是很多 (表2)。Wang 等[22]發(fā)現(xiàn)，鏈霉菌Streptomyces plicatus產生的揮發(fā)性化合物對南方根結線蟲具有較強的引誘和驅避活性，其中二苯并呋喃在土壤中含量為10 μg/g 下對南方根結線蟲J2s 表現(xiàn)出強烈的吸引作用。獨島枝芽胞桿菌Virgibacillusdokdonensis產生的乙基苯對南方根結線蟲J2s 具有吸引活性，所產生的乙醛對J2s 則具有接觸毒殺、熏蒸和吸引活性，此外，其產生的二甲基二硫醚也具有接觸毒殺和吸引活性[23]。多粘類芽孢桿菌Paenibacillus polymyxa代謝產物糠醛丙酮 [4-(2-呋喃基)-3-丁烯-2-酮] 能夠吸引和殺死南方根結線蟲J2s, 在60 mg/mL 的糠醛丙酮中暴露24 h，J2s的趨化指數(shù)和校正死亡率分別高達0.82 和74.44%[24]。

表2 對根結線蟲具有引誘作用的微生物源化合物Table 2 Microbial compounds with attractant properties toward root-knot nematodes

1.3 合成化合物

利用線蟲趨化性模型，已陸續(xù)驗證了多種合成化合物對根結線蟲J2s 具有吸引活性 (表3)。Hida 等[25]利用瓊脂凝膠微通道裝置，分析了南方根結線蟲J2s 的趨化性，證明硝酸鉀可以引起該線蟲的趨化行為，并根據(jù)濃度不同分別具有驅避和引誘作用。Shivakumara 等[26]在培養(yǎng)皿中使用Pluronic 凝膠和瓊脂組合分析南方根結線蟲J2s 的趨化性, 發(fā)現(xiàn)異戊醇、1-丁醇和2-丁酮在較廣的濃度范圍內對J2s 均具有吸引作用；而Sobkowiak等[27]則發(fā)現(xiàn)，2-十一烷酮能強烈吸引南方根結線蟲J2s。通過對合成化合物庫進行篩選，發(fā)現(xiàn)南方根結線蟲J2s 可被兩個末端氨基間具有3～5 個亞甲基的多胺所吸引, 例如尸胺、腐胺和1,3-二氨基丙烷等[28]。Oka[29]利用沙土模型，分別以一種化合物對4 種根結線蟲J2s 進行趨化性驗證，發(fā)現(xiàn)2-甲氧基肉桂醛、2-羥基苯甲酸 (水楊酸)、2-羥基-3-甲氧基苯甲醛 (鄰香蘭素)、3-甲氧基苯甲酸、4-甲氧基苯甲酸和反式肉桂酸均可有效吸引4 種根結線蟲J2s 的全部或大部分個體；而當線蟲同時接觸到3 種不同化合物時，4 種線蟲的J2s 主要被2-甲氧基肉桂醛、水楊酸和4-甲氧基苯甲酸所吸引。Toyoda 等[30]則發(fā)現(xiàn)，硫酸鈣和碳酸鈣對南方根結線蟲J2s 具有較強的吸引力, 當植物種子被硫酸鈣或碳酸鈣包圍時，線蟲將靠近硫酸鈣或碳酸鈣，但不會被植物種子吸引，因此，硫酸鈣和碳酸鈣作為一種新型材料可用于農業(yè)中誘捕南方根結線蟲J2s。

表3 對根結線蟲具有引誘作用的合成類化學物Table 3 Synthetic chemicals with attractant properties toward root-knot nematodes

2 對根結線蟲具有驅避作用的化合物

早期即有研究報道了多種對害蟲具有驅避作用的植物，研制得到了含植物成分如嘉草、莽草等可驅避或防治農業(yè)和衛(wèi)生害蟲的驅避劑，但相關研究多集中于昆蟲，針對作用于植物寄生線蟲如根結線蟲驅避劑的研究卻不多[31]。下面簡單就對根結線蟲具有驅避作用的化合物進行總結。

2.1 植物源天然化合物

植物在生長過程中為了主動抵御有害生物的侵害，會產生一些能夠驅避根結線蟲或擾亂其嗅覺的生物活性物質 (表4)。近代研究發(fā)現(xiàn)，常見的可驅避根結線蟲的植物多分布在菊科、十字花科、百合科及夾竹桃科等。已發(fā)現(xiàn)可拮抗根結線蟲的天然植物化學物質包括聚噻吩、異硫氰酸酯、硫代葡萄糖苷、氰苷、生物堿、萜類、類黃酮類、甾類、酚類及其他幾類[12,15,32]。

表4 對根結線蟲具有驅避作用的植物源化合物Table 4 Plant-derived compounds with repellent properties toward root-knot nematodes

Dong 等[33]研究發(fā)現(xiàn)，冠雛菊Chrysanthemum coronariumL.與番茄間作可減輕根結線蟲對番茄的傷害，冠雛菊間作的保護作用來自于其根部分泌物月桂酸 (十二烷酸) 的生物活性：低濃度的月桂酸 (0.52 mmol/L) 會吸引南方根結線蟲J2s，但同時也會導致其死亡，高濃度的月桂酸 (4.0 mmol/L)則可驅避南方根結線蟲J2s。間作蓖麻Ricinus communis可降低南方根結線蟲對番茄根系的侵染，經(jīng)氣相色譜-質譜 (GC-MS) 檢測結合體外趨化試驗，發(fā)現(xiàn)蓖麻中棕櫚酸和亞油酸對南方根結線蟲J2s 具有驅避作用，且隨著化合物濃度升高(0.5～4.0 mmol/L)，對J2s 的驅避作用逐漸增強，同時其嗅覺關鍵調節(jié)基因Mi-flp-18和Mi-mpk-1的表達下調[34]。 Kihika 等[12]利用趨化性試驗，結合GC-MS 分析，鑒定出了對南方根結線蟲J2s 表現(xiàn)出吸引作用的5 種植物揮發(fā)物，但是相比之下，單獨使用植物揮發(fā)物百里香酚或將百里香酚與5 種天然植物揮發(fā)物混合會誘導線蟲的驅避反應。Lu 等[35]研究發(fā)現(xiàn)，木薯發(fā)酵液中的棕櫚酸甲酯和硬脂酸甲酯對南方根結線蟲卵的孵化具有抑制作用，并對南方根結線蟲J2s 具有驅避作用。此外，根結線蟲寄主植物本身也能分泌一些對J2s 起到驅避作用的物質，如番茄種子分泌的2 種生物堿：二氫辣椒堿和澳洲茄胺 (茄解定) 能破壞線蟲對寄主的定位[15]；番茄等寄主中的1-二十二碳烯在10-3mg/mL 質量濃度下對根結線蟲具有吸引作用，但在10-2～102mg/mL 下則對根結線蟲J2s 具有驅避作用[17]。

2.2 微生物源天然化合物

微生物也可代謝產生對根結線蟲J2s 具有驅避作用的化合物 (表5)。胡海靜[36]通過平板和雙盆試驗確定，內生芽孢桿菌Bacillus cereusBCM2 可定殖于番茄根部，并能夠產生可驅避根結線蟲侵染的物質。Zhai 等[37]研究發(fā)現(xiàn)，惡臭假單胞菌Pseudomonas putida產生的6 種揮發(fā)性有機化合物：二甲基二硫醚、1-十一烯、2-壬酮、2-辛酮、(Z)-己烯-1-乙酸醇、2-十一酮及1-(乙烯氧基)-十八烷對南方根結線蟲J2s 均有驅避活性。鏈霉菌S. plicatus產生的揮發(fā)性化合物苯并噻唑在10 μg/g土壤含量下對南方根結線蟲J2s 有驅避作用[22]。獨島枝芽胞桿菌V. dokdonensis代謝產物2-丁酮對南方根結線蟲J2s 具有驅避活性[23]。趙曉曼[38]研究發(fā)現(xiàn)，貝萊斯芽孢桿菌B. velezensisBv-25 菌株產生的揮發(fā)性有機物對南方根結線蟲的驅避率為85.2%，且同時對南方根結線蟲還具有麻痹作用。

表5 對根結線蟲具有驅避作用的微生物源化合物Table 5 Microbial compounds with repellent properties toward root-knot nematodes

2.3 合成化合物

目前已發(fā)現(xiàn)多種合成化合物可對根結線蟲J2s 產生驅避作用。Beeman 等[10]在化學趨化性試驗中，采用微流控芯片測試了不同化合物對南方根結線蟲J2s 的吸引或驅避作用，結果發(fā)現(xiàn)，NH4NO3、KNO3、KCl、MgCl2和CaCl2離子溶液對J2s 均表現(xiàn)出驅避作用。 Shivakumara等[26]在培養(yǎng)皿中采用Pluronic 凝膠和瓊脂組合，分析了南方根結線蟲J2s 的趨化性。結果發(fā)現(xiàn)：在濃度為10-5～100范圍內，1-辛醇對南方根結線蟲J2s 均表現(xiàn)為驅避作用；盡管苯甲醛在較低濃度下 (10-5～10-1) 對J2s 具有吸引作用，但未稀釋的苯甲醛 (濃度為100) 對J2s 也表現(xiàn)為驅避作用。總之，對根結線蟲起到驅避作用的物質多來源于植物或者微生物代謝物，合成類化合物的篩選有限，需要加大力度挖掘。

3 誘捕現(xiàn)象研究進展

殺線蟲芽孢桿菌B. nematocidaB16 通過釋放7 種強有力的揮發(fā)性有機化合物而引誘線蟲，待該細菌侵染進入秀麗小桿線蟲腸道后則可分泌兩種蛋白酶，降解線蟲腸道中必需的蛋白質，從而導致線蟲死亡[39]。微生物通過產生某些代謝物吸引線蟲靠近，之后殺死線蟲，這種細菌-線蟲相互作用方式被稱為“特洛伊木馬機制 (Trojan horse mechanism)”[39]。該發(fā)現(xiàn)豐富了人們對微生物引發(fā)線蟲致病的理解，但目前有關這一機制的報道多限于秀麗小桿線蟲。如皺環(huán)球蓋菇菌Stropharia rugosoannulata利用L-苯丙氨酸或L-色氨酸，產生某些引誘秀麗小桿線蟲的物質，隨著L-苯丙氨酸或L-色氨酸濃度升高，該菌對線蟲的吸引力也增加，線蟲死亡率升高了6 倍以上[40]。隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)植物或微生物也具有吸引植物寄生線蟲并捕獲或殺死線蟲的現(xiàn)象，該現(xiàn)象被稱為誘捕現(xiàn)象 (nematode-trapping formation)，這種現(xiàn)象對植物寄生線蟲的防控具有重要意義[11,20]。例如，誘集植物 (trap crops) 能夠吸引南方根結線蟲J2s，但同時限制線蟲在其根內完成發(fā)育和繁殖，該策略可顯著降低土壤中J2s 的密度，從而降低后續(xù)易感作物的感染風險[41-42]。此外，捕食線蟲真菌(nematode-trapping fungi) 以及細菌在根結線蟲生物防治中也具有重要地位[43-46]?？傮w而言，目前利用誘捕現(xiàn)象防治根結線蟲的體系還不成熟，仍有很多問題需要進一步完善。

4 線蟲趨性的生理特點及測試模型

4.1 線蟲趨性的生理特點

根結線蟲的化學感受器官主要分為頭感器和尾感器，并且含有特定的感受基因，其中頭感器是決定線蟲化學趨性的主要部位[7]。感器能夠分泌某些物質，這些分泌物與化學感受作用密切相關?；瘜W趨性在線蟲尋找食物、尋找配偶和個體間互作等方面起著重要作用，根結線蟲的化學趨性主要包括兩個方面：一是對寄主植物的趨性，二是對性信息素的應答[3]。由于化學趨性在根結線蟲活動中的重要作用，相關研究為開發(fā)根結線蟲防治新技術提供了重要的依據(jù)。

由于根結線蟲主要生活在土壤或植物根中，化學殺線蟲劑施用后會受到土壤等中間介質阻礙，從而導致化學殺線蟲劑的靶向效率不高。此外，土壤介質、線蟲表皮和其他表面結構等對于多種藥劑存在相互作用，因而會降低藥劑的效果。因此，大多數(shù)殺線蟲劑往往具有相當高的毒性或揮發(fā)性，且目標特異性差，對人或環(huán)境安全存在較大的威脅。所以，除了開發(fā)對根結線蟲具有拮抗作用的活性天然產物以外，開發(fā)對線蟲具有驅避活性的天然產物，將根結線蟲驅離植物根部從而達到控制線蟲病害的方法是一個有價值的全新方向[9]。

4.2 測試線蟲對化合物趨性的平面瓊脂及其改進模型

早期即有學者采用瓊脂平板法研究了根結線蟲對化學物質的趨化性反應 (圖1)。如Castro 等[47-48]在瓊脂平面上測試得到簡單無機鹽離子K+、NH4+、Cs+、NO3-和Cl-對南方根結線蟲J2s 具有較強的驅避性。Le Saux 等[49]經(jīng)平面瓊脂模型測試認為，南方根結線蟲對鈣鹽無反應而對銨鹽尤其是硝酸銨反應明顯，即根結線蟲對無機鹽的趨性取決于陽離子的種類。然而，孟麗等[50]采用瓊脂模型測試了南方根結線蟲J2s 對37 種無機鹽和11 種有機鹽的趨化反應，通過比較得出：陽離子對南方根結線蟲的吸引或驅避作用均不明顯，而陰離子則起到重要作用，其中，所測試化合物中陰離子對根結線蟲的驅避作用大小順序為SCN-＞NO3-＞Cl-＞OH-＞CO32-＞H2PO4-＞有機酸＞SO42-。Spiegel 等[51]通過瓊脂模型試驗發(fā)現(xiàn)，洋蔥、芥末、小麥和番茄等植物的根部提取物均能明顯吸引南方根結線蟲J2s，但洋蔥的吸引效果最為明顯。Oka 等采用普通瓊脂模型測試了4 種根結線蟲的J2s 對60 余種引誘劑的趨化反應，得出反式桂皮酸、二羥基苯甲酸、2-羥基-3-甲氧基苯甲醛、5-異丙基-2-甲基苯酚、2-甲氧基苯甲醛、3-甲氧苯甲酸、2-甲氧基肉桂醛、4-甲氧基-3-甲基苯甲醛及2-甲氧基-4-丙烯基苯酚等化合物均能明顯吸引M. javanica、M. marylandi和M. hapla的J2s[52]。雖然通過瓊脂模型(0.1%～0.5%瓊脂)可以清楚地觀察線蟲在瓊脂平板上的活動，但由于瓊脂膠硬度較大，使得線蟲只能在瓊脂表面的二維空間內移動，與三維土壤環(huán)境仍存在差距。因此，很多學者對瓊脂平板法進行了改進，如Hida 等[25]設計了凝膠填充微通道裝置 (圖1b)，并利用這種新的檢測裝置，證明了硝酸鉀可以引起南方根結線蟲的趨化行為，并根據(jù)其濃度不同分別表現(xiàn)為驅避或引誘作用。Wang 等[53]設計了一種多納米通道的納米流體裝置，可通過控制納米通道的尺寸調節(jié)小分子的擴散，從而調節(jié)化合物的濃度梯度, 利用該裝置能快速分析線蟲在氯化鈉刺激下的趨化性。同樣，Beeman 等[10]開發(fā)了兩種微流控芯片，可用于測量化學物質和幼苗根系分泌物對線蟲的吸引或驅避作用。此外，O’Halloran 等[54]在瓊脂模型基礎上，開發(fā)了一個新穎且操作簡單的圖像處理工具，稱為NemaCount，該工具提供了一個通用的解決方案，可量化線蟲趨化行為。

圖1 測試線蟲趨化性的兩種瓊脂模型Fig. 1 Two kind of agar models for testing nematode chemotaxis

4.3 測試線蟲對化合物趨性的Pluronic 凝膠模型

Pluronic F127 (PF127) 是一類新型的高分子非離子表面活性劑，為環(huán)氧丙烷和環(huán)氧乙烷的共聚物。濃度為23% 的PF127 凝膠具有在低于15 ℃為液體、在室溫則凝結為凝膠的可逆特性，進入凝膠的根結線蟲J2s 在其中可類似在三維土壤中移動，因而優(yōu)于瓊脂平板法的平面二維移動，且由于凝膠呈透明狀，可以直觀地在體視鏡下觀察到根結線蟲的運動情形及運動軌跡 (圖2)，因此已有許多學者利用PF127 凝膠模型對根結線蟲的趨化性進行了研究。王從麗等[18,55-56]利用PF127 凝膠模擬根結線蟲在土壤中的移動方式，以研究根結線蟲對特定物質的趨性，發(fā)現(xiàn)HAc、CO2等成分對根結線蟲均具有吸引活性，其原因可能是由于溶解的CO2造成環(huán)境酸化從而吸引了根結線蟲。Hua等[57]通過PF127 凝膠模型，測試了根結線蟲對土壤中pH 值和無機鹽梯度的響應，發(fā)現(xiàn)在根結線蟲J2s 濃度較低時 (300 J2/mL)，堿和鹽對線蟲的吸引力較弱，但在線蟲濃度較高時 (3 000 J2/mL)，堿和鹽對其吸引力增強；此外，微酸環(huán)境對根結線蟲J2s 有吸引作用，證明了土壤pH 值和無機鹽能夠影響線蟲的行為、積累和存活。丁正蛟[58]利用PF127 凝膠模型，測試了番茄、蘿卜和黃瓜等7 種植物根系對南方根結線蟲的吸引力，發(fā)現(xiàn)番茄根系對根結線蟲吸引力最強，確認了這些植物根系中存在共同的吸引根結線蟲的物質，證實了植物根系分泌物中的吸引物質具有相似性，且首次發(fā)現(xiàn)1-二十二烯對南方根結線蟲具有吸引作用，并發(fā)現(xiàn)在所測試的7 種植物中均存在該物質。?epulyt?等[59]利用PF127 凝膠模型，確定了植物根系中吸引根結線蟲的特定物質，測試了不同品種番茄和苜蓿對根結線蟲的吸引活性差異，發(fā)現(xiàn)不論是番茄還是苜蓿，其乙烯信號傳導缺陷的突變體相比野生型均對根結線蟲具有更顯著的吸引作用，表明乙烯或以其為原料合成的部分化合物分子可能具有驅避根結線蟲的功能。

圖2 測試線蟲趨化性的普朗尼克凝膠模型Fig. 2 Pluronic F127 gel models for testing nematode chemotaxis

4.4 測試線蟲對化合物趨性的沙土/土壤模型

雖然Pluronic 凝膠模型能夠較真實地模擬線蟲在土壤中的三維移動方式，但與真實盆栽及田間土壤相比還是有一定差別，所以也有學者選擇采用沙土或土壤模型測試根結線蟲對化合物的趨性 (圖3)。Wang 等[22]采用沙土管模型和盆栽模型，測試了根結線蟲對二苯并呋喃、苯并噻唑等化合物的趨性，得出二苯并呋喃對根結線蟲具有吸引作用，而苯并噻唑則具有驅避效應。Oka[29,52]以培養(yǎng)皿和試管為載體，設計了能夠測試一種和多種化合物同時存在時對4 種根結線蟲趨性影響的沙土/土壤模型，發(fā)現(xiàn)根結線蟲對反式桂皮酸、2-甲氧基肉桂醛等物質的趨性與瓊脂模型試驗結果相同。Kihika 等[12,16]利用沙土模型研究了不同品種辣椒以及加入其他物質后對根結線蟲J2s 趨化性的影響，發(fā)現(xiàn)5 種根系揮發(fā)物中水楊酸甲酯對J2s 的吸引效果最強，而百里香酚單獨處理或百里香酚與根系揮發(fā)物混合，均可引起根結線蟲J2s 的驅避反應。此外，他們還研究了番茄根系被根結線蟲侵入后所分泌化合物的變化，發(fā)現(xiàn)根系中水楊酸甲酯的含量降低，而 (Z)-二氫茉莉酸甲酯含量升高，從而可降低根結線蟲的侵染，表明植物根部被根結線蟲侵入后會表現(xiàn)出針對性的防御措施。漆永紅等[60]在室內利用沙土模型測定了無機鹽和有機鹽對南方根結線蟲J2s 遷移能力和侵入能力的影響，得出KSCN、C6H8O7、KCl、KH2PO4、KHCO3和 MnSO4·H2O 在4 μg/mL 條件下均能夠阻止線蟲幼蟲的移動，而NH4NO3、KH2PO4、(NH4)2CO3、CsCl、(NH4)2SO4、NaSCN 和NH4SCN 能夠明顯抑制線蟲對番茄根部的侵入。

圖3 測試線蟲趨化性的沙土/土壤模型Fig. 3 Sandy/soil models for testing nematode chemotaxis

5 總結與展望

PF127 凝膠最初被用作研究線蟲、細菌、真菌和植物組織的無毒培養(yǎng)基，后也被廣泛用于線蟲行為、趨化性、發(fā)育、神經(jīng)肌肉健康、植物-線蟲相互作用等方面的研究中[18,24]。目前利用PF127凝膠特性對根結線蟲進行趨化性研究的試驗主要集中在吸引活性方面，利用該體系研究根結線蟲驅避物質的報道仍比較少。同樣，瓊脂模型和沙土/土壤模型也是研究線蟲對植物根系趨化行為的重要工具。由于上述3 種模型各有優(yōu)缺點，因此在測試根結線蟲J2s 的趨化性時可以綜合考慮，合理選用適當?shù)哪Ｐ蚚14]。通?？衫铆傊Ｐ突騊F127凝膠模型篩選出對根結線蟲具有驅避或吸引活性的信號物質，從中得到新穎、高效的化合物，然后再進一步采用沙土/土壤模型對分離出的化合物進行驗證，從而建立起根結線蟲趨化活性化合物的研發(fā)和評價體系。相關領域研究對根結線蟲防治藥劑的開發(fā)利用及其綠色綜合防控均具有重要意義。

目前，雖然已經(jīng)報道了很多對根結線蟲J2s 具有趨化作用的化合物，但是有關這些化合物如何影響線蟲的趨化性，以及明確哪些化合物對根結線蟲J2s 具有高效的吸引或是驅避活性，進而研究清楚感受器基因及生化特征的變化，仍是未來關于根結線蟲趨化性研究的難點與方向[7]。

謹以此文慶賀中國農業(yè)大學農藥學學科成立70 周年。

Dedicated to the 70th Anniversary of Pesticide Science in China Agricultural University.

作者簡介：

王帥，男，2014 年畢業(yè)于安徽農業(yè)大學植物保護學院并獲得農學學士學位；2016 年碩士畢業(yè)于沈陽農業(yè)大學植物保護學院，同年攻讀博士，并于2021 年獲得沈陽農業(yè)大學植物病理學博士學位。現(xiàn)為海南大學植物保護學院農藥科學系講師，主要從事根結線蟲生物防治及趨化性研究。

孫然鋒，男，教授，博士生導師，海南省領軍人才，海南大學植物保護學院副院長。2010 年博士畢業(yè)于南開大學，2011—2016 年就職于內蒙古大學化學化工學院，2016 至今在海南大學植物保護學院工作。主要研究方向為熱帶生物源農藥創(chuàng)制及應用，致力于運用新型生物農藥開展根結線蟲等熱帶作物土傳病害綠色防控研究，構建雪茄煙等熱帶特色經(jīng)濟作物綠色防控技術體系。2020 年入選海南省“南海名家（青年項目）”育才計劃，2022 年被評為“海南省首屆優(yōu)秀研究生導師”。兼任熱帶農林生物災害綠色防控教育部重點實驗室副主任，中國植物保護學會植物化感作用專業(yè)委員會委員，中國植物保護學會熱帶作物病蟲害防治委員會委員，國家自然科學基金通訊評審專家，教育部第五輪學科評估專家，國家重點研發(fā)計劃項目評審專家，教育部學位中心學位論文通訊評議專家，Tropical Plants副主編，《農藥學學報》常務青年編委，《熱帶生物學報》編委。主持國家自然科學基金、海南省自然科學基金創(chuàng)新團隊等科研項目10 余項，在Journal of Agricultural and Food Chemistry、Pest Management Science、Industrial Crops and Products等國際期刊發(fā)表論文30 余篇，授權中國發(fā)明專利7 項，2 項PCT 專利進入國家階段。