森环森保所在揭示小蠹虫伴生菌诱导针叶树抗性的生理和分子机制方面取得新进展

　　小蠹虫伴生长喙壳真菌种类繁多、功能多样，其中一些类群是重要的林木病原菌，在小蠹虫入侵寄主的同时，通过小蠹虫传播携带并定殖于寄主韧皮部、木质部，引起寄主溃疡、枯萎等病害。近年来小蠹虫及其伴生长喙壳真菌对我国具有重要生态和经济意义的针叶林的健康发展构成重大威胁。鉴于现阶段对小蠹伴生长喙壳真菌的致病性及诱导寄主抵御生物胁迫的生理和分子机制认识尚不透彻，本研究通过长喙壳真菌（Leptographiumqinlingense、Ophiostoma shennongense、Graphilbum parakesiyea、Ophiostomasp. 1）种类单独和联合接种华山松，以及GC-MS和转录组分析等方法，明确了长喙壳真菌类群中的关键种和优势种诱导华山松抗性的生理和分子调控机制。研究发现：L. qinlingense引起华山松内韧皮部明显溃疡斑和边材导管堵塞，所有供试菌种均诱导华山松单萜释放，且释放量与真菌种类引起病害症状的严重程度成正相关（R2=0.93,P<0.01）。同时接种强毒（L. qinlingense）和弱毒（O. shennongense）菌株可以明显减轻病害症状，表明弱毒菌株能够诱导华山松产生抗性。进一步对联合和单独接种处理的差异表达基因富集分析显示，苯丙烷、类黄酮等酚类寄主防御相关物质代谢通路显著激活，可能是弱毒菌株诱导寄主抗性的重要分子机制。
　　落叶松八齿小蠹伴生长喙壳真菌Endoconidiophora fujiensis引起日本落叶松溃疡和枯萎，是重要森林病原菌。鉴于当前国内关于E. fujiensis对引进种日本落叶松和本土种长白落叶松的致病性及寄主抗性差异不明，研究分别以5年生和25年生两种落叶松为对象，通过人工接种评价了E. fujiensis对两种落叶松的致病性，并从寄主病生理和基因表达等方面阐明了两种落叶松的抗性表现差异和可能机制。研究发现：E. fujiensis对两种落叶松均表现出较强的致病性，但在25年生落叶松上本土树种较引进种表现出更强的抗性，在抗性树种中寄主挥发物如月桂烯、3-蒈烯、柠檬烯等防御性单萜物质显著积累，CAT、PR等防御基因显著提早表达。
　　上述研究为认识长喙壳真菌与针叶树相互作用的生理和分子机制提供了新见解，为针叶树病虫害的管理提供了新的理论依据。研究成果分别以“Pathophysiology and transcriptomic responses ofPinus armandiidefenses to ophiostomatoid fungi”、“Comparative analysis of the pathogenicity ofEndoconidiophora fujiensisand its induced resistance inLarix kaempferiandLarix olgensis”为题，于2024年6月、7月背靠背发表在国际学术期刊《Tree Physiology》上（林学一区）。森环森保所助理研究员王慧敏、博士研究生刘亚分别为论文第一作者，吕全研究员为通讯作者。研究得到国家自然科学基金重点项目（32230071）、面上项目（32071769）及青年项目（32201569）的共同资助（王慧敏）
　　　　　中国林科院 　2024-09-14

关键词 森林病理  L.qinlingense  Endoconidiophora fujiensis  小蠹虫  真菌  溃疡病  枯萎病  针叶树  抗性生理  图片