这种给中国松林带来致命打击的入侵生物，竟然如此之微小

以下内容为中国科学院动物研究所研究员赵莉蔺演讲实录：

大家好，我是赵莉蔺，来自中国科学院动物研究所。今天，我将与大家分享一则关于微小线虫的趣闻。

松树生病了

这是一幅展示健康松林生态系统的图片，通过它，我们仿佛能感受到那股清新的气息。

松林生态系统为我们贡献颇多，它不仅守护了生态环境，还为我们带来了清新的空气。此外，它还产出可口的松子，具有极高的经济价值。因此，提升类似松林这样的森林覆盖率已成为各国治理和发展的追求。试想，若我们的森林生态系统遭受威胁，我们的生活将变得怎样。

这张照片与上一张相比，差异显著，我们注意到其中布满了密密麻麻的红色斑点，这究竟是怎么回事呢？此类现象首次在1982年的南京中山陵出现，引起了公众的广泛关注。随后，科学家们投入到这项调查中，他们首先在枯萎的树木上寻找罪魁祸首。这些枯树上栖息着众多生物，诸如各种大小的蠹虫、白蚁、天牛等昆虫，并且还出现了蓝变现象，分离出了多种蓝变菌。所以，我们从昆虫和病原菌两个方面都分离到了很多嫌犯。

在死树上发现的各种生物

然而，当我们对这些嫌疑人进行重新接种于松树之上时，并未观察到严重的损害。因此，众人的想法也随之转变，开始转向那些刚刚出现症状的树木，试图找出真正的罪魁祸首。

松材线虫

在这棵树的木质部分，我们成功提取出大量线虫，这些线虫导致了松树营养输送的阻塞。经过详细鉴定，我们发现这些线虫正是松材线虫。松材线虫属于外来入侵物种，对松树构成了极大的威胁。

自我国首次发现该病原体以来，其传播速度持续加快。特别是图中标注的绿色区域，是我国关键的森林资源地带。南方地区已深受松材线虫之害，而近期辽宁亦出现疫情，显示出其扩散速度之快。每年由此引发的直接经济损失高达71亿元，凸显了防控工作的艰巨性，社会各界正积极探讨有效的防控措施。

例如，图中所见那棵枯树，实为病原体之所在，亟需予以砍除，然而这一过程实属不易。若该树位于道路旁，或许砍伐尚可轻松完成；然而若在密林深处发现一棵红树，砍伐之路便需跨越重重山岭，跋涉艰难。通常情况下，需五六人耗费一整天时光方能将其砍倒，并运送至山脚。因此，一线的森林工作者承受了极大的辛劳。

这些树木是经过砍伐的松木。实际上开元ky888棋牌官方版，每一株松木都极具价值，其中不乏拥有百年历史的古老树木，因此令人深感痛惜。

松材线虫不仅对我国的松林构成了严重威胁，日本、韩国以及欧洲的西班牙、葡萄牙等地区的一些松林也遭受了严重影响。因此，这种病害被称作松树的致命疾病。

然而，这里呈现了一个颇为引人注目的现象。在它的原生地北美，也就是图中标注的绿色区域，这种病害的影响并不显著。这不禁让我们感到好奇，原本并不严重的病害，为何在它游历各国之后，竟变得如此严重？带着这个科学疑问，自2004年起，我们便投身于这一领域的研究之中。

松材线虫在中国出现了什么变化？

我们需要对各国松树进行细致的对比分析，特别是北美地区，松材线虫主要侵袭的是欧洲赤松、雪松以及落叶松等类型的松树。

北美寄主松树

然而，踏上中国的土地后，情形发生了翻天覆地的变化。在我国南方，松材线虫主要侵袭的是黑松和马尾松，而在北方，它则转向攻击华山松和油松，至于东北地区，它又转向危害红松。

中国寄主松树

这一转变过程，实则反映了松材线虫在压力面前的筛选过程。松树自身具备抵御病虫害的能力，特别是能分泌出松脂和防御性物质以自保。然而，这一过程并未让松材线虫感到畏惧。

当松材线虫首次进入我国领土时，其规模必定微不足道，且单个虫体极其微小，直径不足一毫米。如此渺小的生物，究竟是如何在如此巨大的压力下变得如此强大的呢？

在实验室环境中，我们对线虫在我国境内的入侵进程进行了仿真实验。实验结果显示，与北美的同类线虫相比，我国线虫的繁殖速度显著提升，尤其是在不同种类的松树之间转移时，其繁殖速度达到了顶峰。

然而，观察右图可知，美国线虫的种群规模始终维持在一个相对较低的水平。因此，这种线虫之所以强大，其关键在于它能将外部压力转化为自身强大和繁衍的动力。

松材线虫的天牛感染松树

在将压力转化为动力的转化过程中，它必须持续地探索新的传播途径，这相当于将自身从一棵树迁移至另一棵树。我们观察到，实际上它是通过天牛这类媒介昆虫来实现的传播。

松墨天牛

在这传播过程中，存在一个颇为奇特的现象：并非每一刻都发生传播，而是需要寻找到正处于羽化初期的天牛，此时天牛的体态尤为柔嫩。那么，松材线虫又是如何找到正处于特殊阶段的天牛的呢？此外，对于天牛来说，线虫实为外来生物，它们并非可以随意进入天牛的气管。线虫究竟发生了何种变化，使其得以借助天牛进行传播呢？

经过调查，我们希望对天牛体内与体外的线虫进行一番对比。观察上图中央的气管系统，我们发现线虫体表极为清洁，几乎不见细菌和真菌等微生物的踪迹。然而，当线虫处于树体内时，其周围环境却充满了各式各样的微生物。

我们意识到：当线虫侵入天牛体内时，必须经历脱皮过程，而在这一过程中，必然会发生某些变化，使得线虫脱皮后能够被携带并传播。

通过显微镜的观察，我们能够看到，在传播阶段，即完成蜕皮后，其身上所携带的细菌、真菌以及分泌的某些物质均已消失，显得异常洁净。此外，其头部用于取食的口针部分也已不复存在，实际上是将整个嘴巴封闭起来。

这种情形仿佛在向其传播者——天牛——传达一个信息，即自身清洁无瑕。因此，天牛便将其视为安全之地，与之相伴形成了一种互利共生的关系。这种关系对于松材线虫的传播与扩散无疑起到了至关重要的作用。

松材线虫的传播扩散依靠天牛的携带完成

松材线虫的“十八般武艺”

在这种传播过程中，松材线虫的精准定位和蜕皮的最佳时机显得尤为关键。那么，如何精确把握这一时机呢？我们针对这一问题进行了深入研究。

松材线虫栖息于昏暗的场所，肉眼难以察觉其存在，因此无法通过视觉来把握时机。于是我们猜测它可能依赖嗅觉。研究结果表明，其嗅觉系统极为发达，能够精确分辨寄主天牛不同成长阶段所散发的气味。

松材线虫基因组

在开展对该物种基因组的研究过程中，我们注意到，该物种在进化历程中早已具备了这一特殊能力。具体来说，在其基因组构建过程中，曾发生过两次显著的基因家族扩张现象，其中最为关键的是其化学感受器，即用于感知外界物质的受体，其敏感性显著提升，导致家族规模急剧膨胀。

扩增的化感受体敏感性增加

图中展示了三个感知化合物的基因家族，其中红色部分标示了它们在入侵过程中持续地扩大版图。换言之，这些基因家族在持续扩张的同时，其感知能力也在不断增强。那么，这种变化究竟有何作用？我们以松材线虫的分泌物作为化学信号进行刺激，以此来比较中国与北美线虫之间的差异。

松材线虫入侵的化感适应性进化

观察上图，红色部分代表我国线虫的分布区域，与之相对的是北美线虫的分布区。图中的Srab、Srh和Srd分别代表三种不同的基因。在施加化学物质刺激的过程中，这些红色区域的基因在中国种群中呈现出高表达。这一现象说明，我国种群中的相关化感受体正在发挥作用，并在发挥作用时进行表达。所以这表明原来闻不到的地方它能闻到了。

北美地区的松材线虫为何反应较为迟钝？当我们用特定化合物对其进行刺激时，必须使用较高浓度才能引发其反应。这情形类似于糖对人类的影响，有人觉得糖分甜美，有人则可能尝到苦味，这往往是因为他们的味觉较为敏感，一旦糖浓度达到一定程度，他们便无法接受。同理，美国的这种线虫对这种味道并不喜欢，因此会认为无需繁殖，保持现状，维持一个相对稳定的生活水平即可。

松材线虫繁殖力增强的关键

然而，中国的线虫种类并未认同这一点，它们经历了显著的变化，转而偏爱这种气味并开始繁殖，因此种群规模急剧膨胀，导致整棵松树迅速枯萎死亡。

我们小时候钟爱的食物，成年后依旧情有独钟。类似地，松材线虫对中国的松树评价不高，觉得其质地过于坚硬，于是便借助我国特有的某些蓝变菌来协助其消化。

松树死亡后，其上呈现出众多蓝色变异，我们成功分离出了这些变异中的真菌。这种真菌属于真菌类，能使松树质地变软，对松材线虫而言，则成了可口的美餐。因此，它认为在中国生活条件相当适宜，于是便开始广泛蔓延。

即便只有一棵树也不足以满足，松材线虫还会试图转移到其他树木上继续蔓延。在其传播过程中，它甚至将天牛视为一种类似飞机的载体，借助天牛来扩散自身开元棋官方正版下载，并进行所谓的“旅行”。

松材线虫释放信号，促进松墨天牛发育

在此过程中，它渴望拥有更多“飞机”为其效力。于是，它动用了化学武器，催促我国的天牛加速完成变态过程。此外，天牛的繁殖能力也有所提升，原本的一两架“飞机”已演变为庞大的“机队”。

在中国遭受松材线虫侵袭之前，我国的天牛数量极为稀少，寻觅它们颇为不易。然而，松材线虫的入侵使得天牛的数量急剧增加。松材线虫与天牛共同对松树造成致命伤害，二者之间形成的共生关系相当稳固。

未携带松材线虫的天牛气管位于左侧，而携带松材线虫的天牛气管则位于右侧。

松材线虫不仅将天牛视为“载体”进行迁徙，而且还能提升其“座位”的舒适度。在左图中，我们可以看到未感染线虫的天牛气管系统，其气管细窄，气管壁脆弱且薄弱。然而，当线虫侵入天牛体内后，如图右所示，天牛的气管系统变得粗壮，且气管壁的弹性显著增强。

这等于是将一个铁制座椅改造成了一张柔软的沙发。因此，线虫在天牛的气管中感到非常愉悦，它们能够将这个空间扩张得更大，从而让更多的同类得以进入。换言之，天牛会携带大量的线虫迁徙，有时一只天牛的气管系统中甚至可以容纳多达二十至三十万条线虫。

左边的天牛气管未携带松材线虫开yun体育app入口登录，一经夹持便会断裂，显得极为薄弱；而右边的气管则因携带了松材线虫，其弹性显著增强，宛如橡胶管一般。

因此，在科学研究的深入进行中，我们揭示了松材线虫为何在我国变得异常强大，实现了逆袭，成为了一种超级线虫。然而，我们仍需坚守初心，对这种线虫实施有效的防控措施。

如何防控松材线虫？

首先，这一发现至关重要；若我们无法找到线虫，防控工作将变得极为困难。

在研究初期，我们面临诸多挑战，需在整株树木上凿出数段松木，并将其切割至火柴般细小。随后，我们采用左图所示的贝尔曼漏斗技术进行操作，期间线虫便会从木块中爬入水中。这一过程充满了盲目性，且耗时甚长。

因此，我们计划借助其化学通讯机制实施引导，将松材线虫所偏好的化学成分滴入诱捕装置中，引导松材线虫移动至指定区域。通过这一技术手段，我们已全面掌握了松材线虫的病症表现，以及它们在树木不同部位的分布规律。

这也在防控工作中起到了一定的效果。那是国家自然保护区内的两株树木，它们极其宝贵，大家都对其呵护备至。尽管它们出现了叶子发黄、变红的迹象，但我们都寄希望于能够挽救这棵树。我们必须彻底查明其内部是否藏有线虫，一旦发现松材线虫，这棵树就不可避免地需要被砍伐。我们采用了之前提及的无创检测方法进行样本采集，采集样本后，我们并未在样本中发现松材线虫。后来，国家自然保护区的工作人员通过电子邮件通知我们，那两棵树的后方区域也已恢复原状。

除了探索发现，我们亦始终牢记着预防控制。近年来，我国在防控领域不断丰富手段，技术也日益先进。现有一项微小的策略，愿与大家共同探讨。

我们之前讨论过松材线虫与天牛之间的共生现象，这种关系使得天牛体内可以容纳大量线虫。在调查过程中，我们发现并非所有天牛都能携带如此大量的线虫，有时甚至难以找到线虫。那么，为何在天牛的气管系统中找不到松材线虫呢？

气管共生免疫

经过深入调查，我们得知这种不具备携带松材线虫能力的天牛，在其幼虫阶段便遭受了另一种昆虫携带的线虫寄生。此线虫寄生后，天牛的免疫系统得到增强，从而阻止了松材线虫的入侵。这种昆虫携带的线虫，实际上还能作为一种阻断松材线虫传播的途径，因为松材线虫的传播依赖于天牛。

松材线虫病智能监测

我国在智能监测、早期发现以及防控手段等方面均取得了显著进步，对守护松林生态系统充满信心。这不仅是国际社会对我们的期待，更期望我国能制定出符合国情的应对策略。

在研究过程中，我们得到了森林保护一线工作人员的帮助。他们的辛勤付出让我深感感动。他们觉得，与森林生态系统逐渐遭受破坏的痛苦相比，自己的辛劳显得微不足道。这种认识激励着我们继续推进科学研究，为我国森林生态系统的保护贡献力量，这也是我们多年来坚持不懈的动力所在。

我对我们的青年员工和学子们心怀感激，他们投身于这项事业，奉献出了自己的青春年华。我衷心期望，在不久的将来，你们能够成为我国的中流砥柱，运用你们的学识为祖国贡献自己的力量。感谢各位！

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