植物线虫病害：我国粮食安全面临的重大挑战

彭德良

（中国农业科学院植物保护研究所 植物病虫害生物学国家重点实验室，北京 100193）

植物线虫是引起我国农作物病害的重要病原物之一，是严重危及我国小麦、玉米、水稻、甘薯、马铃薯、大豆、蔬菜、花生、中草药等粮食和经济作物安全生产的重要病害，其中小麦禾谷孢囊线虫在我国冬麦区危害面积超过4×106hm2，导致河南省中北部产量损失15%-20%，我国大豆孢囊线虫病发生面积常年在1.33×106hm2，可造成大豆减产5%-10%，严重发生地块减产30%以上，甚至颗粒无收。因大豆孢囊线虫病所造成的损失就达6亿元人民币以上。我国蔬菜种植面积已超过1.1×108hm2，受根结线虫为害，蔬菜一般可减产30%以上，每年蔬菜因根结线虫病造成的损失超过30亿人民币。玉米矮化线虫在东北造成约1.33×106hm2的玉米矮化病，水稻根结线虫以及旱稻孢囊线虫在我国南方稻区也形成巨大危害，茎线虫在马铃薯、甘薯等作物的危害面积超过2×106hm2。植物线虫病害对大田作物危害一般在10%-20%，严重地块可达30%-50%，局部地区可造成80%以上的经济损失。随着全球气候变化、种植制度改革以及规模化、机械化和高值农业的迅猛发展，植物线虫病害呈严重发生趋势，将上升为我国第二大植物病害。

在我国，根结线虫和孢囊线虫是危害最严重，具有经济重要性的两类农作物重要病原线虫。根结线虫和孢囊线虫均为专性活体营养寄生线虫，只能在寄主植物活的组织和细胞内寄生取食危害，不能在人工培养基上培养。这两类线虫利用口针将食道腺的分泌物（效应子）分泌到寄主植物细胞，并诱导寄主细胞形成专化性的取食位点（feeding site）。在长期的进化过程中，根结线虫诱导寄主根系细胞形成多核的巨型细胞（giant cell），孢囊线虫诱导形成合胞体（syncytium），取食位点的建立和维持使线虫从植物中吸收大量营养物质，从而促进线虫生长和发育，并诱导光合产物的分配紊乱，使植物的生长和产量受到影响。

分子生物学技术已广泛地应用于植物线虫研究的各个领域，如植物线虫的诊断检测、系统进化、线虫效应子、线虫与寄主植物的互作关系，抗线虫基因克隆及机制，线虫基因组、转录组及蛋白组学的研究，1998年秀丽小杆线虫（Caenorhabditis elegans）基因组的破译对研究人类初期发育、神经生物学、衰老及研究和治疗人类的许多疾病具有重要意义。我国植物线虫及生物技术在线虫中的应用研究虽然起步晚，但经过长期积累，以及新生力量的不断加入，目前在植物线虫及其与寄主互作方面，如对重要作物病原线虫南方根结线虫、水稻拟禾本根结线虫、大豆孢囊线虫、小麦禾谷孢囊线虫、马铃薯腐烂茎线虫以及松材线虫的致病效应子、致病机制、作物抗病性及线虫与寄主植物的互作作了相当深入的研究，并不断取得突破，一些科学家作出了令全世界关注的研究成果，发表在Molecular Plant，New Phytologists，Molecualar Plant Pathology等国际重要学术期刊。在此背景下，《生物技术通报》邀请国内植物线虫研究领域的重要科研团队，就植物线虫生物技术主题，撰写综述9篇和研究论文11篇，形成了本专刊。内容涵盖19个植物寄生线虫基因组、大豆抗孢囊线虫相关基因（Rhg1和Rhg4）功能、植物对线虫侵染的响应机制、植物寄生线虫对化感信号的识别机制、植物激素对植物寄生线虫取食位点建立与发育的影响、非编码RNA 在生防菌- 植物线虫- 寄主互作中的作用、植物寄生线虫钙网蛋白、腐烂茎线虫生物学的研究进展作了综述，水稻根结线虫和马铃薯腐烂茎线虫新效应子、苜蓿滑刃线虫线粒体基因组及其系统发育、不同基因型腐烂茎线虫群体杂交后代分子特征、生防菌株及互作蛋白、水稻抗潜根线虫基因克隆及功能分析、土壤生物熏蒸及植物源与微生物源生物制剂复配防治根结线虫病以及RPA技术检测松材线虫和拟松材线虫研究等。

值此主题专刊出版之际，谨向所有提供稿件的同行及审稿专家致谢；向《生物技术通报》编辑部致谢，感谢他们为我国植物线虫生物技术研究的成果展示和交流作出的贡献。