研究首次揭秘松材線蟲超強適應性

體長僅約1毫米的松材線蟲，憑借極強致病力與擴散力，肆虐全球松林，被稱為松樹“癌癥”。近日，浙江農林大學胡加付教授團隊在《公共科學圖書館?病原體》發表了最新研究成果《破解松材線蟲的生存之謎：雙組學研究揭示基因家族擴張驅動適應進化》，首次揭示松材線蟲通過三大基因家族擴張與協同作用，獲得跨氣候帶生存與高效致病的核心機制，為破解這一世界性林業難題提供關鍵理論支撐。

松材線蟲環境適應性分子機制模式圖。（課題組供圖）

“該成果不僅回答了行業長期關注的松材線蟲向高緯度高海拔擴散的核心問題，也為后續開發核酸藥物、生物農藥等精準防控技術提供了關鍵靶點，將為全省乃至全國松材線蟲病精準防控、筑牢生態安全屏障提供硬核科技支撐，助力全球林業有害生物綠色治理。”論文通訊作者胡加付告訴《中國科學報》。

長期以來，松材線蟲為何能耐受極端溫度、抵御逆境并快速致死松樹，一直是學界亟待破解的謎題。研究團隊發現，其實答案藏在它的基因里。專家們從2023年開始，通過對比松材線蟲與我國本土姊妹種擬松材線蟲的基因組，結合多組學技術與分子生物學驗證，發現 BolA-like、DGAT、PLCP 三大基因家族的顯著擴張，能夠適應不同區域氣候差異、成功入侵擴散的核心密碼。這三大基因如同線蟲的“生存三件套”，各司其職又協同發力，鑄就其超強適應能力。

BolA-like 基因家族是松材線蟲的“逆境防護盾”。實驗數據表明，干擾該基因后，松材線蟲在 40℃高溫下存活率從 82.67% 驟降至 30%，-10℃嚴寒下存活率從 63.50% 跌至不足 10%，該基因擴張讓線蟲擁有了應對極端氣候的 “不死之身”。

 DGAT 基因家族則是松材線蟲的“能量儲備庫”。干擾該基因后，線蟲脂肪滴顯著減少，雌蟲卵母細胞發育受阻，繁殖能力下降，耐饑餓時間從 30 天縮短至 20 天，該基因為其適應高緯度、高海拔低溫環境提供能量保障。

PLCP 基因家族是松材線蟲的“致命武器”。實驗中，正常松材線蟲致死松樹率超 80%，干擾該基因后，松樹死亡率降至 40% 以下，該基因擴張讓線蟲具備快速摧毀松林的能力。

更具突破性的是，團隊發現三大基因并非獨立作用，而是形成“逆境適應—能量儲備—宿主浸染”的協同調控體系，讓松材線蟲既能在極端環境存活，又能高效侵染寄主，最終實現跨區域擴散蔓延。這一成果精準回答了松材線蟲向高緯度、高海拔擴散的行業核心問題，為應對氣候變暖驅動的病害擴散，以及開發精準防控技術提供了重要靶點。

“日本、歐洲等地的科學家們主要研究松材線蟲病的防治方法，在基礎生物學、藥理學方面發力，我們則通過基因組測序，找到了它打造‘不死之身’、適應各種極端環境、破壞松樹的細胞結構的關鍵基因。”論文第一作者、浙江農林大學林業與生物技術學院講師邵蝴蝶說。

“基于研究成果，團隊目前正在研發針對松材線蟲的生物農藥與核酸藥物，有望改變松樹染病后‘一藥難求’的全球性難題。”胡加付說。

相關論文信息：https://doi.org/10.1111/nph.71013