王家瓊，齊安民

（1.云陽縣森林資源監(jiān)測(cè)中心，重慶 404500；2.云陽縣果品產(chǎn)業(yè)發(fā)展局，重慶 404500）

試析分子標(biāo)記輔助育種在松材線蟲病防控中的優(yōu)勢(shì)

王家瓊1，齊安民2

（1.云陽縣森林資源監(jiān)測(cè)中心，重慶 404500；2.云陽縣果品產(chǎn)業(yè)發(fā)展局，重慶 404500）

從松樹的重要性及松材線蟲病的發(fā)生，分析了松材線蟲的為害、防治現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)目前的防治措施及不足，進(jìn)而討論了分子標(biāo)記輔助育種對(duì)松樹改良的重要意義。

松材線蟲病；防控；分子標(biāo)記輔助育種；優(yōu)勢(shì)

松樹隸屬于松科松屬 (Pinus L.)，松屬有100余種，約占裸子植物的五分之一，廣泛分布于北半球，是構(gòu)成森林生態(tài)系統(tǒng)和人工林的重要組成樹種。在我國，松樹是重要用材樹種和造林先鋒樹，其中分布最廣的是馬尾松。在我國南方亞熱帶氣候區(qū)，松屬植物因耐干旱貧瘠，不僅在水土保持和國防安全方面具有其他樹種難以替代的優(yōu)勢(shì)，其林副產(chǎn)品也具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，因此松屬植物是我國南方森林生態(tài)系統(tǒng)不可或缺的植物種類[1]。

松材線蟲(Bursaphelenchus xylophilus)是對(duì)我國松林造成嚴(yán)重危害的外來入侵物種，由它引起的松材線蟲病對(duì)中國森林構(gòu)成嚴(yán)重威脅，對(duì)林業(yè)，包括經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、生態(tài)和社會(huì)都產(chǎn)生了巨大影響。

1 松材線蟲病

1.1 概況

松材線蟲屬線蟲綱、滑刃目、滑刃總科、傘刃屬，具有繁殖速度快、傳播速度迅速、危害重、治理難度大的特點(diǎn)。松材線蟲的媒介昆蟲有天牛科28個(gè)種、吉丁科1個(gè)屬、脛象科1個(gè)屬的昆蟲[2，3]，主要寄主是黑松、赤松、馬尾松[4]。

松材線蟲病，又稱松樹萎蔫病、松樹枯萎病、松材線蟲萎蔫病，是引起松樹毀滅性的重大森林生物災(zāi)害病害，素有松樹“癌癥”“無煙森林火災(zāi)”之稱，是世界四大森林病害之一。

1905年，日本首次報(bào)道該病在長(zhǎng)崎引起松樹的大面積枯死。目前，該病分布于美國、加拿大、葡萄牙、墨西哥、日本、韓國及中國等地，而在日本、韓國和中國發(fā)生最為嚴(yán)重。1982年我國在南京中山陵黑松上首次發(fā)現(xiàn)，自松材線蟲病在我國發(fā)現(xiàn)以來的30年間，累計(jì)已經(jīng)致死松樹5億多株，毀滅松林30多萬 hm2，造成間接經(jīng)濟(jì)損失數(shù)千億元[2～6]。

1.2 松材線蟲病的防控

松材線蟲病的防控是一項(xiàng)集技術(shù)、行政、法律、經(jīng)濟(jì)等多種綜合手段于一體的系統(tǒng)工程，需要多個(gè)部門聯(lián)合處理，采用多種技術(shù)手段進(jìn)行防控。防控方式可分為物理防控、化學(xué)防控、生物防控三種類型。

1.2.1 物理防控

主要采取砍伐疫木，并作燒毀處理來防治松材線蟲病。

1.2.2 化學(xué)防控

在松褐天牛剛剛開始羽化時(shí)，噴施噻蟲啉；在松褐天牛處于幼蟲階段時(shí)，對(duì)松樹樹干噴灑丁硫克百威乳油稀釋液；如大面積松林感染時(shí)，利用飛機(jī)施藥防治和APF-I型松褐天?；瘜W(xué)誘劑及誘捕器防治。

1.2.3 生物防控

主要釋放花絨寄甲、腫腿蜂、白僵菌進(jìn)行防治。松褐天牛的老熟幼蟲和蛹期是花絨寄甲防治的最佳時(shí)期[7]。松褐天牛幼蟲期，是腫腿蜂防治的最佳時(shí)期，可以采取單株放蜂和中心點(diǎn)放蜂兩種方式，對(duì)于松材線蟲大面積危害的林區(qū)，應(yīng)選用中心點(diǎn)放蜂[8]。白僵菌可致病松褐天牛，且感染率高，同時(shí)對(duì)其幼蟲及產(chǎn)卵量等都有所抑制[9]。

我國2002年以來采用飛機(jī)或地面噴灑噻蟲啉[10]、綠色威雷等高效低毒農(nóng)藥防治媒介昆蟲，之后推廣花絨寄甲、腫腿蜂[11]、白僵菌無紡布等生物防治技術(shù)，利用阿維菌素和甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽類殺蟲劑進(jìn)行樹干注射，保護(hù)名木古樹及根除疫情等[12～15]。

同時(shí)，我國在松材線蟲病檢疫和誘捕器、生物防治技術(shù)方面也取得了新的突破[16]。2014年全國主要林業(yè)有害生物發(fā)生面積1 206.45萬hm2，累計(jì)防治作業(yè)面積1 346.67萬hm2[17]。

1.3 松材線蟲病防控面臨的主要問題

1.3.1 防控經(jīng)費(fèi)大

松材線蟲病疫區(qū)是松材線蟲的適生區(qū)，松材線蟲病發(fā)生蔓延迅速，防控工作艱巨而復(fù)雜。2014年全國投入病蟲害防治資金達(dá)3.7億元，重慶市投入24 251萬元[18]，其中縣級(jí)投入資金19 651萬元，而各級(jí)財(cái)政需要長(zhǎng)期投入防控經(jīng)費(fèi)，使疫情長(zhǎng)期控制在一個(gè)低水平狀態(tài)且不反彈，各疫區(qū)均存在防治經(jīng)費(fèi)不足的問題。

1.3.2 防控形勢(shì)嚴(yán)峻

國家、各級(jí)政府和林業(yè)部門投入了巨大的人力、物力、財(cái)力防控松材線蟲病，但由于疫情的頑固性和反復(fù)性，雖有效遏制了部分地區(qū)的擴(kuò)散和蔓延，可是形勢(shì)仍不容樂觀。2017年國家林業(yè)局公布的松材線蟲病疫區(qū)，重慶市新增了6個(gè)疫區(qū)。隨著氣候變化的加劇，到2100年我國適宜松材線蟲生存的地域面積將擴(kuò)大近2倍，且呈現(xiàn)向北、向西擴(kuò)散速度加快的趨勢(shì)，防控形勢(shì)嚴(yán)峻[19～20]。

1.3.3 次生危害

由于大面積的化學(xué)防治存在環(huán)境污染等次生性危害。而生物防治中，大量釋放抑制松褐天牛的蟲、蜂和菌類生物，對(duì)生物鏈上的其他生物存在未知風(fēng)險(xiǎn)。

2 主要解決方法

雖然對(duì)松材線蟲病的防控方法較多，但人為因素對(duì)病害的清理，以及傳播擴(kuò)散的影響，使得控制效果不盡理想。松樹抗松材線蟲病品種的研究及運(yùn)用，能夠有效防范或極大程度上延緩該病的發(fā)生和危害，對(duì)保護(hù)森林生態(tài)系統(tǒng)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展有著十分重大的意義。

目前松樹抗性育種方式有傳統(tǒng)抗性育種、無性系育種、誘變育種和分子標(biāo)記輔助育種，各種方式的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比見表1。

表1 各育種方法優(yōu)缺點(diǎn)分析[21～25]

表2 分子標(biāo)記發(fā)展史[37-38]

從表1可以看出，傳統(tǒng)抗性育種、無性系育種、誘變育種都有其特長(zhǎng)和不足，如能與分子標(biāo)記輔助育種相結(jié)合，更有利于松樹抗性品種的培育。

3 分子標(biāo)記輔助育種

3.1 分子標(biāo)記簡(jiǎn)介

分子標(biāo)記輔助育種技術(shù)是利用分子標(biāo)記與決定目標(biāo)性狀基因緊密連鎖的特點(diǎn)，通過檢測(cè)分子標(biāo)記，即可檢測(cè)到目的抗病基因是否存在，達(dá)到選擇抗病性狀的目的，可作為雜交后代的選擇、雜交優(yōu)勢(shì)的預(yù)測(cè)及品種鑒定等各個(gè)育種環(huán)節(jié)的輔助手段。能快速高效獲得含有目標(biāo)基因和表現(xiàn)性狀的個(gè)體，已在很多動(dòng)植物抗性育種中取得成功。分子標(biāo)記輔助育種技術(shù)用于作物改良的重要領(lǐng)域，是傳統(tǒng)育種技術(shù)和現(xiàn)代生物技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。

3.2 分子標(biāo)記的發(fā)展史

分子標(biāo)記是20世紀(jì)80年代興起的新技術(shù)，可利用分子標(biāo)記輔助育種對(duì)少數(shù)基因進(jìn)行遺傳操作，與基于同種間的雜交育種相比較，具有改良可選擇空間大、無生殖隔離制約的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)緣雜交。人們?cè)诜肿铀綄?duì)動(dòng)植物的基因進(jìn)行操作已成為現(xiàn)實(shí)，目前，已有一系列分子標(biāo)記輔助育種作物品種形成，如抗蟲棉[26]、抗蟲玉米[27]、抗性水稻[28]、超早熟大豆[29]、抗黃曲霉花生[30]、抗真菌和豆象綠豆[31]，抗寒柑橘[32]、抗真菌病害果樹[33]、樟樹[34]等；動(dòng)物中培育了改良肉牛[35]、石斑魚[36]等。表2簡(jiǎn)要介紹分子標(biāo)記的發(fā)展歷程。

3.3 分子標(biāo)記輔助育種的優(yōu)越性

分子標(biāo)記輔助育種技術(shù)能實(shí)現(xiàn)基因水平上的定點(diǎn)改良，精確定位目的基因，大大縮短了育種年限及育種周期，節(jié)約了人力、物力、財(cái)力，并能最大限度地利用和改良物種性狀，培育出新的優(yōu)良抗性的品種，其優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面[37～39]。

⑴對(duì)目標(biāo)性狀的選擇不受基因表達(dá)和環(huán)境的影響，可以在植物發(fā)育的任何階段進(jìn)行選擇，加速育種進(jìn)程，提高育種效率。

⑵能快速準(zhǔn)確地鑒定植株的基因型，對(duì)分離群體中的目標(biāo)基因選擇，尤其是對(duì)隱性性狀的選擇十分便利。

⑶可有效地對(duì)抗病性、抗逆性等表型鑒定困難的性狀進(jìn)行基因型鑒定。

⑷可聚合多個(gè)有利基因提高育種效率。即將分散在不同品種(材料)中的有用基因聚合到同一個(gè)基因組中，在分離世代中通過分子標(biāo)記選擇含有多個(gè)目標(biāo)基因的單株，從中再選出性狀優(yōu)良的單株，實(shí)現(xiàn)有利基因的聚合，大大提高了育種效率。

⑸克服不良性狀連鎖，有利于導(dǎo)入遠(yuǎn)緣優(yōu)良基因。對(duì)于林木育種而言，分子標(biāo)記輔助育種能提高抗性育種的可靠度，克服了林木生長(zhǎng)周期長(zhǎng)的局限性，縮短了林木育種進(jìn)程，對(duì)松屬的遺傳改良研究，有望獲得集多種優(yōu)良性狀于一體的優(yōu)良新品種(系)。

4 展望

分子標(biāo)記輔助育種是現(xiàn)代生物技術(shù)在作物遺傳改良領(lǐng)域應(yīng)用中的一個(gè)重要方面，實(shí)踐證明，能為傳統(tǒng)的育種提供一種有力的輔助手段。目前各國都加大了對(duì)松材線蟲病抗性育種的投入，許多控制松樹抗性機(jī)理的遺傳機(jī)制也將逐漸被揭示，在技術(shù)上為松樹品種改良提供了更堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。相信分子生物學(xué)研究的新成果和開發(fā)的新技術(shù)，將會(huì)在松樹抗病育種中實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確改良生物的終極目標(biāo)發(fā)揮越來越重要的作用，其必將為我國的松樹新品種培育及品種改良做出重要貢獻(xiàn)。

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2017-08-15）

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1005-2690（2017）09-0120-04

S763

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王家瓊（1985-），女，重慶巫山人，碩士，工程師，長(zhǎng)期從事森林資源監(jiān)測(cè)、森林病蟲害防治等林業(yè)相關(guān)工作。