研究首次揭秘松材线虫超强适应性
体长仅约1毫米的松材线虫，凭借极强致病力与扩散力，肆虐全球松林，被称为松树“癌症”。近日，浙江农林大学胡加付教授团队在《公共科学图书馆?病原体》发表了最新研究成果《破解松材线虫的生存之谜：双组学研究揭示基因家族扩张驱动适应进化》，首次揭示松材线虫通过三大基因家族扩张与协同作用，获得跨气候带生存与高效致病的核心机制，为破解这一世界性林业难题提供关键理论支撑。
松材线虫环境适应性分子机制模式图。（课题组供图）“该成果不仅回答了行业长期关注的松材线虫向高纬度高海拔扩散的核心问题，也为后续开发核酸药物、生物农药等精准防控技术提供了关键靶点，将为全省乃至全国松材线虫病精准防控、筑牢生态安全屏障提供硬核科技支撑，助力全球林业有害生物绿色治理。”论文通讯作者胡加付告诉《中国科学报》。
长期以来，松材线虫为何能耐受极端温度、抵御逆境并快速致死松树，一直是学界亟待破解的谜题。研究团队发现，其实答案藏在它的基因里。专家们从2023年开始，通过对比松材线虫与我国本土姊妹种拟松材线虫的基因组，结合多组学技术与分子生物学验证，发现 BolA-like、DGAT、PLCP 三大基因家族的显著扩张，能够适应不同区域气候差异、成功入侵扩散的核心密码。这三大基因如同线虫的“生存三件套”，各司其职又协同发力，铸就其超强适应能力。
BolA-like 基因家族是松材线虫的“逆境防护盾”。实验数据表明，干扰该基因后，松材线虫在 40℃高温下存活率从 82.67% 骤降至 30%，-10℃严寒下存活率从 63.50% 跌至不足 10%，该基因扩张让线虫拥有了应对极端气候的 “不死之身”。
DGAT 基因家族则是松材线虫的“能量储备库”。干扰该基因后，线虫脂肪滴显著减少，雌虫卵母细胞发育受阻，繁殖能力下降，耐饥饿时间从 30 天缩短至 20 天，该基因为其适应高纬度、高海拔低温环境提供能量保障。
PLCP 基因家族是松材线虫的“致命武器”。实验中，正常松材线虫致死松树率超 80%，干扰该基因后，松树死亡率降至 40% 以下，该基因扩张让线虫具备快速摧毁松林的能力。
更具突破性的是，团队发现三大基因并非独立作用，而是形成“逆境适应—能量储备—宿主浸染”的协同调控体系，让松材线虫既能在极端环境存活，又能高效侵染寄主，最终实现跨区域扩散蔓延。这一成果精准回答了松材线虫向高纬度、高海拔扩散的行业核心问题，为应对气候变暖驱动的病害扩散，以及开发精准防控技术提供了重要靶点。
“日本、欧洲等地的科学家们主要研究松材线虫病的防治方法，在基础生物学、药理学方面发力，我们则通过基因组测序，找到了它打造‘不死之身’、适应各种极端环境、破坏松树的细胞结构的关键基因。”论文第一作者、浙江农林大学林业与生物技术学院讲师邵蝴蝶说。
“基于研究成果，团队目前正在研发针对松材线虫的生物农药与核酸药物，有望改变松树染病后‘一药难求’的全球性难题。”胡加付说。
相关论文信息：https://doi.org/10.1111/nph.71013
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