應(yīng)晨希,吳小芹*,溫彤玥,張 巖

(1. 南京林業(yè)大學(xué)南方現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心,南京林業(yè)大學(xué)林學(xué)院,南京 210037;2. 江蘇省有害生物入侵預(yù)防與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,南京 210007)

松材線蟲病是我國最具危險(xiǎn)性的森林病害。目前該病已在我國19個(gè)省(市、自治區(qū))742個(gè)縣級行政區(qū)發(fā)生(李碩等,2022),已對我國的松林生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴(yán)重的破壞,并帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。作為我國最重要的林業(yè)外來入侵有害生物,松材線蟲Bursaphelenchusxylophilus在我國入侵?jǐn)U張過程中是如何適應(yīng)環(huán)境的目前并不明確。植物病害的發(fā)生通常是寄主、病原和環(huán)境三者共同作用的結(jié)果(Aikawaetal., 2006)。松材線蟲種群的增殖與建立成功與否是病害發(fā)生的關(guān)鍵,因此研究松材線蟲種群的生態(tài)適應(yīng)性顯得尤為重要。研究發(fā)現(xiàn),入侵生物對各種環(huán)境因子的適應(yīng)幅度較廣,對環(huán)境有較強(qiáng)的忍耐力,溫度是其中最重要的影響病害發(fā)生的環(huán)境因子之一(Wangetal., 2005)。Mamiya曾報(bào)道松材線蟲在低于10℃時(shí)不能發(fā)育,在28℃以上增殖會(huì)受到抑制,在33℃以上不能繁殖;并認(rèn)為一個(gè)地區(qū)的年平均氣溫可作為該地區(qū)松材線蟲病發(fā)生的重要指標(biāo),如日本發(fā)病最嚴(yán)重的南部地區(qū),年平均溫度在15～17℃以上;而日本北部,年平均溫度在10～12℃以下,發(fā)病輕微(Mamiyaetal., 2004)。Gruffudd等報(bào)道歐洲地區(qū)夏季平均氣溫高于20℃時(shí)松材線蟲病發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)提高(Gruffuddetal., 2019)。我國也有研究表明,在夏季高溫干旱時(shí),該病導(dǎo)致的松樹死亡會(huì)顯著增加,在20℃以下時(shí),松樹發(fā)病,但不枯死;在18℃以下時(shí),苗木生長正常(Chengetal., 2009)。說明溫度對松材線蟲病的發(fā)生發(fā)展影響較大。

有研究發(fā)現(xiàn),松材線蟲在單異活體培養(yǎng)時(shí)繁殖力較擬松材線蟲B.mucronatus強(qiáng),與致病力呈現(xiàn)正相關(guān)性(Tomminen, 1993),這與多數(shù)關(guān)于松材線蟲種群增殖研究的結(jié)論相一致(Yuetal., 2012),離體培養(yǎng)時(shí)強(qiáng)毒松材線蟲種群完成一代的速度比弱毒松材線蟲種群和擬松材線蟲種群要快得多,較短的生活周期和更高的繁殖率意味著具有更高的種群增長率(徐紅梅等, 2017)。但也有研究發(fā)現(xiàn),擬松材線蟲在單異活體變溫培養(yǎng)條件下,種群增長較松材線蟲快(王文琪, 2006; 謝立群等, 2007)。來自北歐的無致病力擬松材線蟲較來自美國南部的松材線蟲在低溫培養(yǎng)下有著更快的繁殖速率(Wangetal., 2005)。由此可見,松材線蟲和擬松材線蟲的種群增殖與溫度的關(guān)系仍有待進(jìn)一步研究。且目前在已有的關(guān)于不同溫度下松材線蟲和擬松材線蟲毒力和繁殖力的研究中,多以單異活體(菌食)培養(yǎng)下種群的繁殖量與其毒力相關(guān)聯(lián);而在病害發(fā)生過程中,松材線蟲在感病寄主體內(nèi)(植食)的繁殖能力應(yīng)能更準(zhǔn)確的反映種群的寄生性與致病力的關(guān)系。近年松材線蟲已向我國北部地區(qū)如遼寧等省快速遞進(jìn)(鄭雅楠等, 2021)。然目前關(guān)于不同溫度環(huán)境對松材線蟲種群繁殖影響的報(bào)道仍尚少見。因此,本研究選取不同致病力的松材線蟲和擬松材線蟲蟲株,對其在不同溫度下的單異活體培養(yǎng)和寄主體內(nèi)生存條件下的種群繁殖及其與溫度的關(guān)系進(jìn)行探討,以期解析松材線蟲和擬松材線蟲在菌食和植食條件下如何響應(yīng)不同溫度而使種群繁衍的生殖對策,為揭示松材線蟲的生態(tài)適應(yīng)性和入侵機(jī)理提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試線蟲蟲株及培養(yǎng)

供試的松材線蟲蟲株為ZJ和YW4,擬松材線蟲蟲株為15#和JNL10,均保存于江蘇省有害生物入侵預(yù)防與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。供試線蟲的寄主和來源見表1。

通過馬鈴薯葡萄糖瓊脂(Potato Dextrose Agar,PDA)平板在25℃無光照條件下培養(yǎng)灰葡萄孢Botrytiscinerea4～5 d,待菌絲長滿PDA后接入供試線蟲,培養(yǎng)5～6 d,待灰葡萄孢菌絲被吃光后采用貝爾曼漏斗法收集線蟲(Viglierchioetal., 1983)。將收集的線蟲懸浮液離心(4 000 r/min)3 min,棄上清;再用雙蒸水(double distilled H2O,ddH2O)清洗3次,4 000 r/min離心,每次3 min,備用。

1.2 供試植物

供試植物為生長狀況一致的2年生健康黑松Pinusthunbergii,培養(yǎng)于南京林業(yè)大學(xué)溫室,培養(yǎng)溫度控制在28～32℃,相對濕度控制在65%～75%。

表1 供試松材線蟲和擬松材線蟲的寄主和來源

1.3 供試線蟲致病力的測定

將供試的4個(gè)線蟲蟲株制備成蟲懸液(3 000條/mL),以皮接法對黑松盆栽苗進(jìn)行人工接種,用無菌刀片在近地約10 cm的莖干處割開樹皮深達(dá)木質(zhì)部,用鑷子取無菌棉球塞入,每株接1 mL的蟲懸液,以接種1 mL ddH2O的松樹作為對照,封口膜做成漏斗狀將切口及棉球包裹住,保證蟲液不滲漏。每個(gè)處理設(shè)置8個(gè)重復(fù)。根據(jù)針葉顏色變化程度,將松樹的感病程度劃分為以下5個(gè)等級:0級:所有針葉均健康呈綠色;Ⅰ級:小部分針葉開始變黃;Ⅱ級:一半左右的針葉變黃或萎蔫;Ⅲ級:大部分針葉褐變萎蔫;Ⅳ級:所有針葉失綠枯萎。在接種后的第20、40和60 d統(tǒng)計(jì)松苗的發(fā)病率和感病指數(shù),發(fā)病率和感病指數(shù)按如下公式進(jìn)行計(jì)算(方中達(dá),2007):

發(fā)病率(%)=發(fā)病株樹/總株樹×100

感病指數(shù)=Σ(各級株樹×等級數(shù))/(總株樹×發(fā)病最高等級數(shù))×100

1.4 不同溫度下單異活體培養(yǎng)的線蟲卵孵化率的測定

收集經(jīng)灰葡萄孢培養(yǎng)的4個(gè)供試線蟲蟲株,將蟲懸液倒入培養(yǎng)皿中,加入ddH2O靜置10 min。后將上層液輕輕倒入到另一培養(yǎng)皿中,線蟲的卵會(huì)因其特有的粘性附著在原培養(yǎng)皿的底部。重復(fù)以上步驟5次,除去蟲懸液中的卵。將只含有線蟲的蟲懸液置于25℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)4 h使線蟲產(chǎn)新的卵,收集線蟲卵用于試驗(yàn)。

將收集到的供試線蟲蟲卵置于恒溫梯度培養(yǎng)箱(EYELA MTI-201)中,設(shè)置15、20、25、30和35℃進(jìn)行恒溫培養(yǎng),培養(yǎng)皿上層吸附潮濕的吸水紙保濕,各處理設(shè)置3次重復(fù)。培養(yǎng)48 h后于蔡司顯微鏡(Zeiss, LSM710,德國)下觀察記錄線蟲卵孵化情況,并計(jì)算卵孵化率(初始卵的數(shù)量為60～100枚)。

1.5 單異活體培養(yǎng)的線蟲繁殖量與后代雌雄性比的測定

挑取各供試線蟲蟲株的3條雌成蟲和3條雄成蟲于灰葡萄孢培養(yǎng)基上,置于恒溫梯度培養(yǎng)箱中,設(shè)置15、20、25、30和35℃進(jìn)行培養(yǎng),各處理設(shè)置3次重復(fù)。培養(yǎng)8 d后,將灰葡萄孢菌絲塊切碎,在體式顯微鏡(Zeiss, Leica MZ16,德國)下測定雌蟲和雄蟲數(shù)量并計(jì)算雌雄性比。

1.6 不同溫度下寄主黑松中線蟲繁殖量和雌雄性比的測定

測定接種前各供試線蟲蟲懸液的雌雄性比后,將線蟲接種到2年生黑松上,接種量和接種方法同1.3所述。接種后的黑松置于恒溫梯度培養(yǎng)箱內(nèi),分別設(shè)置15、20、25、30和35℃恒溫培養(yǎng),每隔3 d澆水一次。培養(yǎng)12 d后,采用貝爾曼漏斗法收集松苗中的線蟲,洗凈后于顯微鏡下統(tǒng)計(jì)線蟲繁殖量和雌雄性比。

1.7 數(shù)據(jù)分析

使用Microsoft Excel(Microsoft Corp.,Redmond,WA,USA)計(jì)算重復(fù)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差(standard deviations,SD)作為統(tǒng)計(jì)結(jié)果,并使用Prism 5軟件(北京),采用Duncan多重比較法檢驗(yàn)各處理的差異顯著性,顯著性檢驗(yàn)水平為P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 松材線蟲和擬松材線蟲的致病力

供試松材線蟲和擬松材線蟲蟲株間的致病力存在差異(表2)。接種后20 d,感染松材線蟲的黑松出現(xiàn)發(fā)病癥狀,其中接種ZJ蟲株的發(fā)病率為75%,感病指數(shù)25;接種YW4蟲株的發(fā)病率為50%,感病指數(shù)18。而此時(shí)接種擬松材線蟲的所有黑松未表現(xiàn)出感病癥狀。接種后40 d,接種松材線蟲ZJ蟲株的所有黑松均感病,感病指數(shù)69;接種松材線蟲YW4蟲株的黑松發(fā)病率為75%,感病指數(shù)34;接種擬松材線蟲15#蟲株的黑松發(fā)病率為12.5%,感病指數(shù)6.25;而接種擬松材線蟲的JNL10的黑松未表現(xiàn)出癥狀。接種后60 d,接種松材線蟲ZJ蟲株的所有黑松100%發(fā)病,感病指數(shù)85;接種松材線蟲YW4蟲株的黑松感病率為75%,感病指數(shù)34;接種擬松材線蟲15#蟲株的黑松感病率為12.5%,感病指數(shù)6.25;而接種擬松材線蟲JNL10蟲株的黑松仍未表現(xiàn)出癥狀。接種無菌水的黑松始終表現(xiàn)健康。可見,供試4個(gè)線蟲蟲株的毒力從高到低依次為:松材線蟲ZJ>松材線蟲YW4>擬松材線蟲15#>擬松材線蟲JNL10,且擬松材線蟲JNL10對黑松沒有致病力(表2)。

表2 松材線蟲和擬松材線蟲對黑松致病力測定結(jié)果

2.2 不同溫度對單異活體培養(yǎng)的松材線蟲和擬松材線蟲卵孵化率的影響

不同致病力的松材線蟲與擬松材線蟲在不同溫度下的卵孵化結(jié)果(圖1)表明:供試的4個(gè)蟲株在5個(gè)溫度梯度下的孵化率均表現(xiàn)為正態(tài)分布的格局。在15℃各個(gè)蟲株均有少量幼蟲孵化出;且隨著溫度的升高,孵化率逐漸增高,25℃時(shí)孵化率達(dá)到最大值,之后隨著溫度升高,孵化率有所下降。孵化率最高的是松材線蟲強(qiáng)毒蟲株ZJ,在5個(gè)溫度下均高于其他蟲株;在25℃時(shí),其孵化率為73.3%,是各處理中最高的。其次是無毒的擬松材線蟲JNL10,在20℃和25℃時(shí)的孵化率都僅次于ZJ蟲株。4個(gè)蟲株中孵化率最低的為松材線蟲弱致病力蟲株YW4,在15℃時(shí)其孵化率僅為11.4%,是各處理中最低的,在20℃和25℃,其孵化率也低于其他3個(gè)蟲株。說明在單異活體培養(yǎng)條件下,供試的松材線蟲和擬松材線蟲卵的孵化率與致病力并無明顯相關(guān)性。

圖1 不同溫度對松材線蟲和擬松材線蟲蟲株卵孵化率的影響Fig.1 Effects of diferent temperatures on the egg hatching rate of Bursaphelenchus xylophilus and Bursaphelenchus mucronatus

2.3 不同溫度下單異活體培養(yǎng)的松材線蟲和擬松材線蟲種群繁殖量的變化

供試蟲株在灰葡萄孢上不同溫度下的繁殖量(8 d)測定表明,松材線蟲和擬松材線蟲在15℃下僅有極少量的2齡幼蟲,說明在15℃時(shí),線蟲的發(fā)育受到抑制,無法正常生長。而在20、25、30和35℃下,各處理都有較多的雌雄成蟲產(chǎn)生。供試的4個(gè)蟲株在20℃時(shí)繁殖量較低;在25℃時(shí),繁殖量較大幅度的提升,其中具致病力的擬松材線蟲15#蟲株增加最多,達(dá)到初始蟲量的16倍左右。4個(gè)蟲株出現(xiàn)最大繁殖量的溫度梯度有所不同,其中擬松材線蟲弱毒蟲株15#和無毒蟲株JNL10的最大繁殖量出現(xiàn)在25℃,松材線蟲強(qiáng)毒蟲株ZJ的最大繁殖量出現(xiàn)在35℃,而松材線蟲弱毒蟲株YW4出現(xiàn)在30℃,且高于30℃時(shí)強(qiáng)毒蟲株ZJ的繁殖量。觀察同時(shí)發(fā)現(xiàn),在25～35℃時(shí)松材線蟲強(qiáng)毒蟲株的繁殖量間以及擬松材線蟲具毒力蟲株的繁殖量間無顯著差異(圖2)。由此可見,供試的松材線蟲和擬松材線蟲蟲株在菌食條件下有著各自最適的生長溫度;松材線蟲的弱毒蟲株和擬松材線蟲同樣可耐受高溫;且致病力強(qiáng)的蟲株并未表現(xiàn)出高的繁殖能力。

2.4 不同溫度對單異活體培養(yǎng)的線蟲種群雌雄性比的影響

觀察發(fā)現(xiàn),在灰葡萄孢培養(yǎng)條件下,除15℃外,松材線蟲和擬松材線蟲后代中雌成蟲數(shù)量都多于雄成蟲,大部分處理的雌雄性比比值都大于2.0,最小的性比也達(dá)到1.85。20℃時(shí)各個(gè)蟲株都有著相對于其它溫度下最高的性比,其中擬松材線蟲弱毒蟲株15#的性比為2.66,為各個(gè)處理中最大的。而隨著溫度的升高,各蟲株性比不斷下降,后代雌成蟲在種群中的比例逐漸降低,雄成蟲的數(shù)量則相應(yīng)增加。20℃和25℃時(shí),擬松材線蟲的性比均高于松材線蟲;30℃和35℃時(shí),松材線蟲和擬松材線蟲的性比差別不大(除30℃時(shí),擬松材線蟲無毒蟲株JNL10的性比高于其他蟲株)(表3)。

圖2 不同溫度下在灰葡萄孢上培養(yǎng)的松材線蟲和擬松材線蟲的繁殖量Fig.2 Reproductive capacity of Bursaphelenchus xylophilus and Bursaphelenchus mucronatus cultivated on Botrytis cinerea at different temperatures注:A,松材線蟲;B,擬松材線蟲。下圖同。Note: A, Bursaphelenchus xylophilus; B, Bursaphelenchus mucronatus. The same below.

表3 不同溫度下單異活體培養(yǎng)的松材線蟲和擬松材線蟲后代的性比變化

2.5 寄主黑松中松材線蟲和擬松材線蟲種群在不同溫度下的繁殖量變化

松材線蟲和擬松材線蟲接種黑松12 d后的繁殖量測定表明:松材線蟲強(qiáng)致病力蟲株ZJ較弱致病力蟲株YW4和其它2個(gè)擬松材線蟲蟲株表現(xiàn)出很高的繁殖力;在15℃下,松材線蟲在寄主黑松中繁殖量約為500條,擬松材線蟲在寄主黑松中繁殖量約為280條,均大大高于它們在灰葡萄孢上的繁殖力;隨著溫度的上升,強(qiáng)毒蟲株ZJ的繁殖量不斷增加,在30℃的黑松中達(dá)到了最高,較初始蟲量增長了5倍;在35℃時(shí)其繁殖量有所下降,但還是保持在較高的水平。松材線蟲弱毒蟲株YW4在25℃有著最高的繁殖量,且在各個(gè)溫度下,YW4蟲株的繁殖量均低于強(qiáng)致病力的松材線蟲ZJ蟲株。擬松材線蟲在黑松體內(nèi)的繁殖力明顯低于松材線蟲,且也低于其在灰葡萄孢上的繁殖力;其中繁殖量最低的為無致病力的擬松材線蟲JNL10,在25℃時(shí)最大繁殖量為452條,較初始蟲量只增長1倍左右;擬松材線蟲有毒蟲株15#的繁殖量隨溫度增高有所增加,但在20℃至35℃時(shí)無顯著性差異。表明低致病力和無致病力的擬松材線蟲蟲株在黑松體內(nèi)并不具有種群繁殖優(yōu)勢;在寄主體內(nèi),不同溫度條件下的松材線蟲和擬松材線蟲的繁殖力與其致病性存在正相關(guān)的關(guān)系,即在寄主松樹中,致病力越強(qiáng)的蟲株,其繁殖力越大。結(jié)果同時(shí)表明,4個(gè)線蟲蟲株在35℃時(shí)的繁殖量都出現(xiàn)一定的下降,說明高溫對種群的增殖有一定的抑制作用(圖3)。

圖3 不同溫度下黑松體內(nèi)松材線蟲和擬松材線蟲的繁殖量Fig.3 Reproductive capacity of Bursaphelenchus xylophilus and Bursaphelenchus mucronatus in Pinus thunbergii at different temperatures

2.6 不同溫度對寄主黑松中松材線蟲和擬松材線蟲種群性比的影響

松材線蟲和擬松材線蟲4個(gè)種群的初始性比為2.2～2.4,接種黑松12 d后發(fā)現(xiàn),各線蟲種群的性比較接種前都有較大程度的下降(表4)。與單異活體培養(yǎng)下較高的性比不同,在黑松體內(nèi)各個(gè)蟲株的種群性比都低于1.5。其中松材線蟲蟲株ZJ和YW4種群在15～35℃下大多處理的性比均低于1.0,出現(xiàn)了雄成蟲數(shù)量多于雌成蟲的情況;相對于供試的擬松材線蟲蟲株,松材線蟲蟲株的性比處于較低值。從各溫度處理來看,在寄主松樹中松材線蟲不同毒力蟲株的性比在20～30℃較大些,但總體隨溫度變化的幅度不大;而擬松材線蟲15#和JNL10種群的性比率則隨著溫度的升高而增大,變化趨勢明顯,均在35℃時(shí)最大,其中無致病力的JNL10種群的性比率最高達(dá)1.42。在各溫度處理下的寄主松樹中,擬松材線蟲無論是毒力蟲株還是無毒蟲株其性比均大于1.0,而其繁殖量則處于較低的水平(表4)。

表4 不同溫度下寄主松樹中松材線蟲和擬松材線蟲后代的性比變化

3 結(jié)論與討論

溫度對入侵生物的生長繁殖和定殖擴(kuò)張至關(guān)重要。且在無資源因素限制的環(huán)境中,種群增長率與生物世代周期、產(chǎn)卵量和雌蟲存活率等參數(shù)密切相關(guān)(謝立群等, 2007)。溫度對松材線蟲增殖有著重要作用(張星耀等, 2003;Zhaoetal., 2007; 盛若成等, 2019;)。因此,研究影響松材線蟲種群增殖的因子有助于掌握病害的發(fā)生發(fā)展規(guī)律。本研究探討了松材線蟲和擬松材線蟲的卵孵化對不同溫度的響應(yīng),表明供試蟲株的最適卵孵化溫度均為25℃;而在15℃和35℃下,線蟲卵的孵化受到抑制,孵化率降低。研究還發(fā)現(xiàn)25℃下48 h孵化出的幼蟲大多數(shù)處于J2階段,而在35℃下孵化率雖低但已有較多J3幼蟲出現(xiàn),由此可推測,35℃下線蟲生殖世代周期縮短,這與張建平等的研究結(jié)論相吻合(張建平, 2002)。供試的4個(gè)蟲株,致病力雖有較大差異,但在單異活體培養(yǎng)下卵的孵化率與致病力并未呈現(xiàn)一致性,對溫度的適應(yīng)性也無明顯差異,在不同溫度梯度下,呈現(xiàn)出相同的變化趨勢。

本研究發(fā)現(xiàn)在單異活體培養(yǎng)的菌食條件下,擬松材線蟲弱毒種群的繁殖量超過松材線蟲,且松材線蟲和擬松材線蟲各蟲株有著各自的最適生長溫度。松材線蟲強(qiáng)毒蟲株ZJ的離體培養(yǎng)最適溫度為35℃,在供試4個(gè)蟲株中耐熱性最高;擬松材線蟲的最適增長溫度相對較低,繁殖量最高的擬松材線蟲弱毒蟲株15#最適溫度為25℃,隨著溫度升高其繁殖量有所下降但仍保持在相對較高的水平。說明在菌食條件下不同毒力的松材線蟲和擬松材線蟲的繁殖力對溫度的響應(yīng)不同,且致病力與繁殖力并未呈現(xiàn)正相關(guān)性。這與Wang等觀察到的結(jié)果有所不同(Wangetal., 2005)。研究還發(fā)現(xiàn)當(dāng)培養(yǎng)溫度在15℃時(shí),單異活體培養(yǎng)的松材線蟲和擬松材線蟲種群的繁殖受到抑制,線蟲種群表現(xiàn)出不能增長。當(dāng)培養(yǎng)溫度達(dá)到30℃時(shí),松材線蟲強(qiáng)毒蟲株ZJ種群增長較快,說明較高溫有利于松材線蟲繁殖。

松材線蟲和擬松材線蟲為兩性生殖線蟲,理論上其后代性比為1∶1。Rutherford等研究發(fā)現(xiàn)擬松材線蟲單異活體培養(yǎng)時(shí)種群性比率最高為2.0,在某些重復(fù)中,性比出現(xiàn)過極端的50∶1的情況(Rutherfordetal., 1990)。本研究中,在單異活體各不同溫度培養(yǎng)時(shí),不同毒力的松材線蟲和擬松材線蟲種群的性比率多介于2.0～3.0之間。在20℃下,各個(gè)種群的性比是最高的,隨著溫度的升高性比呈現(xiàn)出不斷下降的趨勢,雄蟲在種群中所占的比例不斷提高。與此同時(shí),種群的繁殖量較20℃時(shí)也有著較大的提高。本研究對離體恒溫梯度培養(yǎng)下的線蟲增殖觀察時(shí)間為8 d,若延長觀察時(shí)間,通過較長時(shí)間的世代繁殖,種群的性比可能會(huì)有一定變化。

在自然條件下,松材線蟲多以寄主植物薄壁細(xì)胞為營養(yǎng)來源(Matsunagaetal., 2003; Mamiyaetal., 2004)。Yamaguchi的研究表明,在25～30℃下,黑松幼苗中松材線蟲的繁殖是穩(wěn)定的,且隨著溫度的升高呈指數(shù)增長;但當(dāng)溫度在20℃以下不足以促進(jìn)松材線蟲的發(fā)育時(shí),松材線蟲繁殖就可能受到宿主防御系統(tǒng)的抑制(Yamaguchietal., 2020)。本研究發(fā)現(xiàn),在寄主黑松體內(nèi)的植食條件下,在15℃下,松材線蟲種群的繁殖量約為500條,擬松材線蟲的繁殖量約為280條;隨著溫度的升高線蟲種群的繁殖量上升;松材線蟲多數(shù)處理的雌雄性比低于1.0,且隨溫度升高不斷微調(diào)下降;而擬松材線蟲種群的繁殖量隨溫度升高增長緩慢,其性比1.0～1.5,呈現(xiàn)上升趨勢。Mamiya等研究發(fā)現(xiàn)松材線蟲在低于10℃會(huì)出現(xiàn)滯育現(xiàn)象,夏季的高溫和生長季的干旱有利于松材線蟲病的發(fā)生(Mamiyaetal., 2004)。本研究說明松材線蟲和擬松材線蟲對溫度的響應(yīng)不同,且隨溫度升高,樹體中線蟲的繁殖量增加。已有多項(xiàng)研究預(yù)計(jì)由于全球變暖導(dǎo)致的溫度變化將會(huì)進(jìn)一步加劇松材線蟲病的發(fā)生和擴(kuò)展(Hirataetal., 2017; Ikegamietal., 2018; Gruffuddetal., 2019)。本研究還表明在寄主松樹中,線蟲在較低溫下仍能維持一定的種群數(shù),且松材線蟲的低溫適應(yīng)性高于擬松材線蟲,松材線蟲的這種溫度適應(yīng)性有助于解釋其引起的病害在我國南北方的擴(kuò)展蔓延態(tài)勢。

本研究中各蟲株在寄主中的繁殖量和其致病力呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)性。即在寄主松樹體內(nèi)松材線蟲的種群繁殖力明顯高于擬松材線蟲,且毒力愈強(qiáng)差異愈大。高繁殖量的生物通常通過提高后代產(chǎn)量與投入能量的比值以達(dá)到提高生殖效率的目的(Mamiyaetal., 1977)。松材線蟲和擬松材線蟲種群的后代性比隨生存條件變化而產(chǎn)生相應(yīng)的調(diào)整,這種能力可能是種群繁殖力產(chǎn)生差異的原因。在營養(yǎng)條件充分時(shí),線蟲種群中雌蟲數(shù)量的增加可使得種群數(shù)量增長,但雌蟲消耗的營養(yǎng)隨之增多,因此在線蟲種群中存在著一種“平衡”以制約雌蟲的增長。推測強(qiáng)致病力的松材線蟲在遇到寄主及溫度脅迫時(shí)可通過降低種群中的雌蟲比和增加雄蟲比使得種群保持持續(xù)增長,這與其在真菌營養(yǎng)下的菌食階段顯著不同。而擬松材線蟲在寄生條件下,種群性比率保持較高,其種群數(shù)量則增長緩慢。由此推斷,松材線蟲種群可以通過調(diào)節(jié)雌雄蟲在種群中所占的比例來應(yīng)對寄主和環(huán)境條件的改變,使得種群增長保持在相對較高的水平而促進(jìn)病害的發(fā)生。本研究也暗示隨著營養(yǎng)和環(huán)境壓力的增加,那些能夠使性比下降、雄蟲數(shù)量在種群中所占比例增加的種群將更具繁殖力,同時(shí)也更具致病力。