松材线虫病的检测及综合防治技术

曾端香，余曦玥，于敬文，贾建平，彭德良，黄文坤

（1国家林业和草原局管理干部学院，北京 102600；2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）

0 引言

松材线虫（Bursaphelenchus xylophilus）是常见的松材寄生线虫，能引发松材线虫病。松材线虫病又称松树萎焉病，是松树的一种毁灭性流行病害[1-2]。1982年，在南京东郊首次发现中国存在该病，随着病情不断蔓延，许多松林被毁，损失惨重[1]。据汇总分析，2020年全国松材线虫病的发生面积已达180.92万hm2，病死松树数量已达1947.03万株[2]。该病初期发病部位隐蔽、致病力强、传播迅速，治理难度大，中国已将引起松材线虫病的病原物松材线虫列入全国林业检疫性有害生物名单[3-4]。若不及时控制国内松材线虫病的进一步扩大，有效防治松材线虫病，则会严重危害中国林业的可持续发展[5]。随着检疫需求和防控要求的提高，松材线虫的检测和监测技术正在逐步更新和完善。国内现有的松材线虫病的防控手段技术主要为检疫和疫情监测、疫木处理和媒介昆虫防治等。

国家林业和草原局2021年7月7日印发了《全国松材线虫病疫情防控五年攻坚行动计划（2021—2025）》，明确了“十四五”时期全国松材线虫病疫情防控攻坚行动的总体目标，并对行动内容、保障措施、评估考核等提出具体要求。在此背景下，本研究梳理总结现阶段已有的松材线虫检测、监测技术和综合防控技术，旨在为科学预防和治理松材线虫病提供理论依据和参考。

1 松材线虫病的发生与致病机制

1.1 松材线虫的发生及危害

松材线虫病的病原是松材线虫，隶属于线形动物门伞滑刃属（Bursaphelenchus）。松材线虫的成虫虫体较为细长，约为1 mm。唇区高，口针细长且基结清晰，基部略厚。中食道球呈卵圆形，神经环处于中食道球之后，食道腺叶状，排泄孔开口和食道与肠的交接处平行。雌虫尾亚圆锥形，末端圆宽，无或少数有微小的尾尖突。雄虫尾尖细，呈爪状，腹弯曲，尾部有弓状成对交合刺[6]。

松材线虫的生活史包括繁殖周期和扩散周期，繁殖周期按时间先后顺序分为卵、1～4龄幼虫和成虫3种状态，扩散周期分为扩散型3龄和4龄幼虫2种，适合媒介昆虫的传播[7]。雌虫产卵量为10粒左右，环境温度在25℃左右为繁殖适宜温度，适宜温度下繁殖迅速，3～5天可繁殖1代[5]。

松材线虫自身的行动距离较短，无法做到大范围传播和迁移，因此松材线虫的自然传播途径主要是昆虫传播，中国传播松材线虫病的关键媒介为松墨天牛（Monochamus alternatus），属于膜翅目（Coleoptera）天牛科（Cerambycidae）的天牛属（Monochamus），也被称为松褐天牛、松天牛[8]。另外，还有将携带有松材线虫病的松材进行运输，或部分人员为获利进行盗伐、私下加工和运输，使松材线虫病扩散，造成远距离、跳跃式大面积扩散的人为传播[9]。

松材线虫病易发生于每年5—10月，这是松墨天牛的补充营养活跃时期，松墨天牛啃咬危害松树枝干，其携带的松材线虫通过伤口进入松树内部[10]。松材线虫在松树内部繁殖，松树会出现被松材线虫危害的症状，并且逐步濒临死亡，若温度适宜，松材线虫的繁殖会加快，当温度达到25℃左右时，松材线虫病便会在林地中迅速扩散，最快40天左右就能使松树整株死亡[11-12]。夏季和秋季是松材线虫在松树体内的繁殖时期，进入冬季则会停止繁殖，翌年春季，松树体内的松材线虫会聚集在天牛的蛹室，天牛羽化飞离松树时则继续携带线虫，飞至健康松树后，天牛取食造成的伤口会使得携带的松材线虫再次入侵健康松树，形成侵染循环[12]。

松材线虫病的发病大致可分成4个阶段。第1阶段其外观较为正常，变化不明显，树枝上有天牛啃咬痕迹，此时松树树脂分泌正在逐渐减少，蒸腾作用减弱，树叶慢慢萎蔫。第2阶段松针开始发黄，松树树脂已经停止分泌，树枝上有天牛产卵造成的槽痕。第3阶段松针失水萎蔫，颜色全部转变为黄墨色，松树下可以明显看见天牛蛀食产生的树屑。第4阶段病害已使得松树整株枯萎并且死亡，松针颜色变成红墨色[13]。

中国的西南地区、华南地区以及华北地区的河北和山东是松材线虫的主要适生区[14]。从中国首次发现存在松材线虫病以来，中国已有18个省（市、自治区、直辖市）是松材线虫病疫区，并且新的疫情区还在不断出现，发病程度和发病面积不断加大[15]。

1.2 松材线虫病的致病机制

松材线虫病是一个复杂的病害系统，发病因素复杂，包括松材线虫、寄主松树、昆虫媒介松墨天牛、真菌、细菌、人为活动和环境等。但是松材线虫病的致病机制目前还没有定论，学者认为松材线虫是松材线虫病发病的直接原因[17-18]。松材线虫的传播必须要依靠传播媒介松墨天牛，许多研究证明，松材线虫进入松墨天牛体内和从松墨天牛体内脱出进入新寄主松树体内都依靠化学物质信号[16]。松材线虫和松墨天牛之间的长期协同进化，使得松材线虫对于松墨天牛来说不是入侵者，而是共生者[17]。据研究，松墨天牛在羽化后的1周传播松材线虫数量上升迅速，并在12天和24天出现2次高峰[18]。

有学者认为松材线虫病与松材线虫的伴生细菌有关，并且将松材线虫病划分为由松材线虫和伴生细菌相互作用形成的复合型病害[19]。也有学者认为，伴生细菌在松材线虫致病过程中起到了辅助作用，如菌株GD2能增强松材线虫的信号传导机制，可以提高松材线虫的能量运输并且提高代谢寄主松树所产生的次生代谢物的能力，因此能加重松材线虫病的发生[20]。但是松材线虫的伴生细菌种类繁多，环境地域不同，线虫携带的伴生细菌种类也不同，主要集中在芽孢杆菌属、假单胞菌属、泛菌属、肠杆菌类、金黄杆菌和葡萄球菌类，并且没有明显的专一指向性[22-24]。学者普遍认为松材线虫的伴生真菌并不能直接致病，但可以在松树发病死亡之后为松树内的松材线虫提供营养，使松材线虫能进行再次侵染[21]。

松树发病时期，最初的表现是在松树皮层的薄壁细胞，随后开始危害松树皮层中的树脂道、韧皮部和木质部旁的形成层，随着病害程度加深，皮层中的薄壁细胞木质化，融合成空腔，细胞会出现内含物[22]。

2 检测技术

松材线虫是中国重要的林业检疫对象，在检疫工作中进行准确鉴定非常重要。拟松材线虫（B.mucronatus）与松材线虫同属于伞滑刃属，亲缘关系极其接近，在形态、生理上也极为相似，但拟松材线虫的致病性较弱[23]。拟松材线虫给松材线虫病病原鉴定造成了较大的干扰，所以在鉴定过程中，排除拟松材线虫的干扰是需要着重注意的环节[24]。传统检测方法是依据形态学，松材线虫的鉴定需掌握以下鲜明的特征：雄虫拥有大弓状的交合刺，长20～30 μm。雌虫拥有长阴门盖，长7～11 μm，尾部圆柱形且末端宽圆，多数无尾尖突，部分群体内的个别雌虫有不超过2 μm的微小尾尖突[25]。由于拟松材线虫和松材线虫在形态上的区别仅在雌虫尾端的尾尖突，仅依靠形态学鉴定容易产生错误判断，所以形态学鉴定的方法逐渐被淘汰。

目前，广泛应用分子检测技术鉴定检测松材线虫[26]。以聚合酶链式反应（PCR）为基础而发展起来的多种分子检测技术都适用于松材线虫和拟松材线虫检测鉴定[27]，比如常规PCR、限制性片段长度多态性技术（RFLP）[28]、随机扩增多态DNA（RAPD）[29]、SCAR标记[30]、rDNA-ITS区序列分析法[31]、荧光定量PCR技术（Realtime PCR）[32]和单链构象多态性（PCR-SSCP）[33]等。

由于检测时长、成本、所需设备、精度和适用场合的要求不同，所选择的分子检测技术方法也有所不同。森林植物检疫检查站和相关检疫部门机构检测松材线虫一般要求准确快速且成本相对较低，所以常选择采用SCAR标记和荧光定量PCR技术，这2项分子检测技术耗时短、稳定性高、精确度高，相比荧光定量PCR技术，SCAR标记的成本大幅降低[34]。rDNA-ITS区序列分析法比SCAR标记具有更高的扩增效率，以ITS序列为基础可以显著提高检测松材线虫的准确性，但该检测方法耗时较长，需要设备仪器齐全，且要求操作专业，因而该方法更适合省、市级的森防检疫机构使用[35]。

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随着实验技术的发展和对松材线虫检测效率要求的提升，越来越多研究者在找寻和发明更加快速简便的检测方法。王熊等[36]优化了SEA法，在50 min内就能准确区分拟松材线虫和松材线虫，整个扩增过程只需廉价恒温设备。

3 综合防治技术

由于松材线虫病是一个复杂的病害系统，研究者尝试了多种防治松材线虫病的方法，在影响松材线虫病发病的诸多因素中逐一找寻突破点。面对松材线虫病，处理方式往往分为防控和治理2个部分，防控是解决松材线虫病发生的最有效的方法。对于病害已发生的地区，在继续做好防控的基础上辅以生物防治为主的综合治理是防治松材线虫病的科学之路，可在环保的前提下有效控制病害[37]。

3.1 增加防疫力度

增加防疫力度仅靠检疫部门是远远不够的，需要全民参与，向全民普及松材线虫病相关知识。可以运用传统手段，如宣传单、公告等，也可以运用媒体途径进行宣传教育，如互联网、电视、广播等。林业部门应重点强调且重视松材线虫病的危害性，举办学习交流会议、制定合理的防疫计划、关注各地林区状况并及时做出反应、合理安排设备的调度使用[38]。

管理部门要针对性预防检疫，结合实际，因地制宜。对各类运输途径做好全天候的严格检查和管控。出入境检疫需严格遵循相关检疫流程，特别注意拟松材线虫和松材线虫的区分[39]。对林地定期进行实地取样考察，对木材加工厂的木材来源、加工方式、加工环境、加工品去向严格管理[40]。提高普查的力度，扩大检测范围，检疫机构定期举办检疫人员专业培训班，提升检疫人员的检测技术，制定检疫人员考核制度，提高检测精确度。

3.2 完善检测手段

合理运用各类检测技术，以形态学为基础的传统检测手段粗略检测，以分子生物学为基础的分子检测手段精密检测。林业部门技术人员应积极与相关的科研单位进行合作，改进检测手段。检测部门应及时更换老旧的检测设备，配备所需且足量的检测设备[41]。

相关部门对林区进行定期定点检测，实施长期监测。在林间通常采用动态监测，即监测人员于松墨天牛羽化期间，在林区规划合理的间隔放置松墨天牛诱捕器[42]。然而有些林区由于面积巨大，传统动态监测耗费人力且监测效果差。目前，在四川、安徽、贵州等地已开始进行松材线虫病天空地一体化立体监测，该方法通过应用卫星遥感技术、无人机数字摄影测量技术和计算机深度学习技术实现了疫区监测全覆盖[44-45]。

3.3 规范采伐管理

建立规范的采伐程序，保证采伐疫木工作按时按量按程序顺利进行。坚决杜绝私自采伐、非法加工来进行牟利的行为。负责采伐工作的相关部门应该严谨记录疫木信息，妥善保管，以免数据丢失[43]。采伐的疫木也应按照要求谨慎处理，为避免再次传播，一般就地粉碎，并且开展山场清理工作[44]。

3.4 生物防治技术

病原微生物真菌、细菌和线虫也能对松墨天牛起到生防作用，其中能起生防作用的真菌有球孢白僵菌（Beauveria bassiana）、布氏白僵菌（B.brongniatii）、绿僵菌（Metarhizium anisopliae）、黄曲霉（Aspergillus flavus）、枝顶孢霉（Acremonium sp.）和轮枝霉菌（Verticillium spp.），细菌有粘质沙雷氏杆菌（Serratia marcecens），线虫有芜菁夜蛾线虫（Steinernema feltiae）等。研究最多的是球孢白僵菌，当秋季温度和湿度适宜时，可采用林间撒菌粉法对松墨天牛进行防治[48]。

还可以通过松墨天牛引诱剂的施用进行诱捕，目前，已有多种引诱剂被开发，一般是用单萜烯类化合物和其他试剂按一定比例混合制成[49]。此外，利用林间捕食性鸟类对松墨天牛进行捕食也是一种可选择的方法，捕食天牛幼虫的鸟大约有9种，捕食天牛成虫的大约有4种，目前，日本已经实现用斑啄木鸟防治松墨天牛[51-52]。利用无公害生物防治方法防治松墨天牛取得了良好的控制松材线虫病的防治效果。

捕食松材线虫的真菌在自然界分布广泛，其通过收缩环捕捉器套住或三维菌网粘缠消灭松材线虫；内寄生真菌可通过孢子萌发侵入线虫体内，在繁殖的过程中杀死线虫；产毒真菌能通过产生的毒素杀死线虫[50]。有研究发现木腐真菌能消减松材线虫种群数量，还可减少松材线虫向蛹室聚集，所以在实际应用中，采用木腐真菌进行松材线虫病的疫木除治具有可行性[52-53]。拮抗松材线虫的植物主要有松科、豆科、菊科、大戟科和胡椒科植物，这些植物能产生驱避或毒杀松材线虫的物质，从而具有一定的抗性[51]。生物碱治理松材线虫也取得了进展，苦参碱、野靛碱和总碱配制成的生物碱对松材线虫有抑制繁殖作用，苦豆碱能抑制松材线虫的繁殖，并且致松材线虫死亡[52]。

3.5 化学防治

生物防治虽有积极作用，但见效慢、不稳定、成本高且操作方法繁杂，这就导致治理松材线虫病时选择生物防治的积极性不高，比较之下化学治理更加快捷、易操作[53]。最重要的是疫木处理，首先将疫木集中用塑料布密封，用溴甲烷或磷化铝等熏蒸剂熏蒸，可杀灭天牛的成虫和幼虫[54]。松墨天牛幼虫时期，在松树上喷洒虫线清乳油即可杀灭天牛幼虫[55]。松墨天牛成虫时期可采用2%噻虫啉微胶囊粉剂进行药剂喷粉防治，也可采用4%聚乙烯醇粘着剂进行防治[57-58]。

直接防治松材线虫可采用树干注射法，将鱼藤酮、甲苯哒唑、阿苯哒唑、噢吩哒唑、氟苯哒唑、磷酸左旋咪唑和盐酸左旋咪唑7种驱虫剂通过抑制呼吸代谢系统杀害松材线虫[56]。另有研究，甲维盐和吡虫啉具有较好的内吸性，注入树干后能进入树体各个部位，一定浓度下能使松材线虫在树内无法定殖[58-59]。也可对松材线虫进行熏杀，目前，甲酸乙酯、环氧乙烷和溴甲烷等熏蒸剂在国内已被使用，但是这3种熏蒸剂对人体有较大的危害[59-60]。新型熏蒸剂正在研究中，氧硫化碳等虽然还未登记投入使用，但是拥有广阔的应用前景[57]。

3.6 物理防治

根据松褐天牛成虫具有弱趋光性的特点，研制出诱杀松褐天牛成虫的专用黑光灯，不仅可以进行诱集捕杀还可以引诱松墨天牛定向产卵，以减少林间松褐天牛种群数量[58]。疫木处理是切断传染源的一个有效措施，常用到物理方法，如疫木就地砍伐焚烧、疫木经过熏蒸后焚烧、疫木用液体成膜剂处理皆能有效防治松材线虫和松墨天牛继续传播[59]。高能微波处理疫木，控制好温度和频率，松墨天牛幼虫和松材线虫杀死率可达到100%，该方法高效快速、易实现自动化，能提高疫木处理效率[61-62]。

4 问题与展望

松材线虫病是一个复杂的系统，涉及因素较多，因此在防控和治理的各个过程和各个方面都需要注意。根据松材线虫病侵染的特点，中国目前在病害防治工作中要注意3个关键环节，即病害检疫和疫情监测、疫木处理和媒介昆虫防治。

在检疫环节上，松材线虫检疫样品的前处理也是一个环节。传统的人工处理一般采用锯、斧劈的方式，将样品处理成小木条，这种方法不仅费时费力，还存在安全隐患[60]。所以，样品木材检疫前处理时，低成本、高效率且保证检测人员安全是需要考虑和研究的。

目前，国内无人机和卫星遥感的应用设备昂贵，并且无人机存在搭载设备有限、续航和飞行情况差等诸多缺陷，卫星遥感技术的运用将大多数时间都用于处理和分析数据。诸多因素制约了无人机和卫星遥感在松材线虫病疫情监测中的发展。随着科技的飞速发展，松材线虫病的监测将摆脱传统监测方法，越来越趋于智能化，上述问题有待逐个解决，无人机局部监测和卫星遥感大面积监测会成为未来疫情有效监测的方法之一[61]。

疫木处理现阶段以焚烧为主，这种方式未能体现疫木的价值且污染空气，使得疫木价值化是今后需要关注的。目前，在松材线虫病疫木上种植茯苓是疫木价值化利用的一条新途径[62]。生物防治和化学防治的重点都落在媒介昆虫上，但防治效果依旧不够显著。

迫切需要进一步开展松材线虫病的传播途径和致病机理研究，有针对性地制定有效的综合防治策略，以控制松墨天牛对松材线虫的传播，减轻对松树的危害、防止松材线虫病的进一步扩散蔓延。