松材线虫侵染松树早期线虫自噬与松树活性氧代谢的关系

松材线虫病是由伞滑刃科（Aphelenchoididae）伞滑刃属（Bursaphelenchus）的松材线虫（Bursaphelenchus xylophilus ）引起的一种毁灭性的松树病害，被称为“松树的癌症”，可危害58种松属树种和13种非松属植物^[1]。该病害主要是通过松墨天牛（Monochamus alternatus)、云杉花墨天牛（M. saltuarius）、卡罗莱纳墨天牛(M. carolinensis)等在松树上取食或产卵等途径传播，可在短时间内造成松树萎蔫死亡，是一种系统性病害，被我国列为对内对外检疫对象^[2]。

1 松材线虫病发生与致病机理研究

1.1 松材线虫病的分布

松材线虫病原产于北美洲，目前分布于北美洲的加拿大、美国和墨西哥，亚洲的中国、日本、韩国和朝鲜，欧洲的西班牙和葡萄牙等国家，被52个国家列为检疫对象^[3]。我国于1982年在南京中山陵首次发现松材线虫病，随后该病迅速向四周蔓延^[4]。截至2018年，在我国的辽宁省、江苏省、浙江省、安徽省、福建省、江西省、山东省、河南省、湖北省、湖南省、广东省、广西壮族自治区、重庆市、四川省、贵州省和陕西省都已发现疫情，形势非常严峻^[5]。

1.2 松材线虫病致病机理研究

松材线虫病涉及到寄主、线虫、天牛、细菌、真菌以及环境因素等方面，许多学者对其致病机理进行了研究，但是至今尚未得出定论，目前有四种观点比较流行。第一，酶的破坏导致松树死亡。松材线虫分泌纤维素酶，该酶能分解细胞壁纤维素，破坏木质部，导致松树萎蔫，而且强毒虫株分泌的纤维素酶活性比弱毒虫株强^[6-7]。第二，空洞化学说。松材线虫侵染松树后，松树体内单萜烯和倍半萜烯的含量激增，呈汽化状态进入管胞，形成空洞，导致松树因输水系统受阻而萎蔫死亡^[8]。第三，蛋白学说。经过高灵敏度的蛋白质组学方法结合可用的基因组序列鉴定，Shinya等发现松材线虫可以分泌1,515种蛋白质。这些分泌蛋白可以帮助松材线虫摄取营养物质、在寄主体内迁移和逃避寄主防御伤害^[9]。另外，松材线虫体表外壳蛋白的数量和种类会随着线虫的发育和活动发生改变，其中有一些可以响应寄主的防卫反应^[10]。第四，毒素学说。一方面松材线虫可能通过产生植物毒素来诱导松树细胞死亡。另一方面松材线虫携带的细菌会产生苯甲酸等植物毒素导致松树萎蔫^[11-12]。

2 线虫防御机制

线虫依靠自身代谢能力和固有免疫功能保护自己免受寄主的危害，从而成功入侵寄主。松材线虫侵染松树早期受松树体内激增的H₂O₂胁迫仍能存活并大量繁殖，因此松材线虫的抗氧化能力可能对松材线虫成功入侵有较大影响，伏艳美发现野生型松材线虫的抗氧化能力较无菌型松材线虫强^[13]。有研究表明强毒松材线虫的过氧化氢酶对于其能够长时间存活在氧化胁迫环境中并成功在寄主体内生存和繁殖有重要作用，此外，强毒虫株的抗氧化能力也高于弱毒虫株^[14]。松材线虫侵染松树后，松树会产生抑制线虫繁殖的alpha;-蒎烯及beta;-蒎烯，所以降解松树次生代谢物是线虫寄生成功的关键。细胞色素P450(cytochrome P450，CYP450) 代谢途径是寄生性线虫外源物质代谢中的重要代谢通路。王璇等发现松材线虫CYP-33C9基因响应松树alpha;-蒎烯及beta;-蒎烯含量的第 1 次大量积累，可能参与其蒎烯类物质的代谢过程，以便于松材线虫在松树体内的成功定殖和大量繁殖^[15]。爪哇根结线虫（Meloidogyne javanica）分泌的一种效应物MjTTL5可以激活宿主的氧化清除系统，从而抑制寄主的免疫，有利于线虫在植物体内的寄生^[16]。有研究表明秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）的神经元能通过释放神经多肽(如多巴胺、NLP-20) 与神经递质等，激活相关信号通路，参与线虫对病原菌的识别、躲避、调节物理屏障防御能力和激活固有免疫反应等的调控进程，并分泌抗菌肽以清除病原菌^[17]。当秀丽隐杆线虫上皮受到外部不良因子刺激后顶部半桥粒结构损坏或解体时，STA-2转录因子便会从半桥粒上脱落，启动下游抗菌肽的转录^[18]。