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體長(zhǎng)僅約1毫米的松材線(xiàn)蟲(chóng)，正成為全球松林的威脅，其引起的松材線(xiàn)蟲(chóng)病被稱(chēng)為松樹(shù)的“癌癥”。這一“松林殺手”為何能廣泛擴(kuò)散且致病性極強(qiáng)？浙江農(nóng)林大學(xué)胡加付教授團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，松材線(xiàn)蟲(chóng)靠三大基因家族的擴(kuò)張與協(xié)同作用，獲得跨氣候帶生存與高效致病能力。相關(guān)論文于近日發(fā)表于《公共科學(xué)圖書(shū)館·病原體》上。

松材線(xiàn)蟲(chóng)能在北美、歐洲、東亞等不同氣候區(qū)生存繁殖，也是目前對(duì)我國(guó)森林危害最嚴(yán)重的林業(yè)檢疫性有害生物。胡加付團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)比松材線(xiàn)蟲(chóng)與我國(guó)本土姊妹種擬松材線(xiàn)蟲(chóng)的基因組，結(jié)合多組學(xué)技術(shù)與分子生物學(xué)驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)了BolA-like、DGAT、PLCP 三大基因家族的顯著擴(kuò)張。

BolA-like基因家族是松材線(xiàn)蟲(chóng)的“逆境防護(hù)盾”。研究顯示，松材線(xiàn)蟲(chóng)擁有這類(lèi)基因24個(gè)，遠(yuǎn)多于擬松材線(xiàn)蟲(chóng)的4個(gè)。它如同細(xì)胞的“萬(wàn)能修理工”，當(dāng)遇到高溫、嚴(yán)寒、氧化脅迫等惡劣環(huán)境時(shí)就會(huì)被激活。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，干擾該基因后，松材線(xiàn)蟲(chóng)在40℃高溫下的存活率從82.67%驟降至30%，-10℃嚴(yán)寒下存活率從63.50%跌至不足10%。

DGAT基因家族則是松材線(xiàn)蟲(chóng)的“能量?jī)?chǔ)備庫(kù)”。作為脂質(zhì)合成關(guān)鍵酶基因，松材線(xiàn)蟲(chóng)DGAT基因數(shù)量達(dá)9個(gè)，是擬松材線(xiàn)蟲(chóng)的3倍。該基因負(fù)責(zé)催化三酰甘油合成，儲(chǔ)存脂肪滴，為低溫環(huán)境下的休眠和食物短缺時(shí)的生存提供能量保障。干擾該基因后，線(xiàn)蟲(chóng)脂肪滴顯著減少，雌蟲(chóng)卵母細(xì)胞發(fā)育受阻，繁殖能力下降，耐饑餓時(shí)間從30天縮短至20天。

PLCP基因家族則是松材線(xiàn)蟲(chóng)的“致命武器”。松材線(xiàn)蟲(chóng)擁有這類(lèi)基因37個(gè)，擬松材線(xiàn)蟲(chóng)僅有5個(gè)。其編碼的蛋白酶可降解松樹(shù)細(xì)胞壁、干擾寄主防御反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)中，正常松材線(xiàn)蟲(chóng)松樹(shù)致死率超80%，干擾該基因后，松樹(shù)死亡率降至40%以下。

三大基因并非獨(dú)立作用，而是形成“逆境適應(yīng)—能量?jī)?chǔ)備—宿主浸染”的協(xié)同調(diào)控體系，讓松材線(xiàn)蟲(chóng)既能在極端環(huán)境存活，又能高效侵染寄主，最終實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域擴(kuò)散蔓延。

“基于這一研究，團(tuán)隊(duì)目前正在研發(fā)針對(duì)松材線(xiàn)蟲(chóng)的生物農(nóng)藥與核酸藥物，有望破解松樹(shù)染病后‘一藥難求’的全球性難題?！焙痈锻嘎丁?/p>

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