科技日报记者 张盖伦
体长仅约1毫米的松材线虫，正成为全球松林的威胁，其引起的松材线虫病被称为松树的“癌症”。这种微小生物为何能广泛扩散且致病性极强？浙江农林大学胡加付教授团队研究发现，松材线虫靠三大基因家族的扩张与协同作用，获得跨气候带生存与高效致病能力。相关论文于近日发表于《公共科学图书馆・病原体》上。
松材线虫能在北美、欧洲、东亚等不同气候区生存繁殖，也是目前对我国森林危害最严重的林业检疫性有害生物。胡加付团队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，发现了BolA-like、DGAT、PLCP 三大基因家族的显著扩张。
BolA-like基因家族是松材线虫的“逆境防护盾”。研究显示，松材线虫拥有这类基因24个，远多于拟松材线虫的4个。它如同细胞的“万能修理工”，当遇到高温、严寒、氧化胁迫等恶劣环境时就会被激活。实验数据表明，干扰该基因后，松材线虫在40℃高温下的存活率从82.67%骤降至30%，-10℃严寒下存活率从63.50%跌至不足10%。
DGAT基因家族则是松材线虫的“能量储备库”。作为脂质合成关键酶基因，松材线虫DGAT基因数量达9个，是拟松材线虫的3倍。该基因负责催化三酰甘油合成，储存脂肪滴，为低温环境下的休眠和食物短缺时的生存提供能量保障。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。
PLCP基因家族则是松材线虫的“致命武器”。松材线虫拥有这类基因37个，拟松材线虫仅有5个。其编码的蛋白酶可降解松树细胞壁、干扰寄主防御反应。实验中，正常松材线虫松树致死率超80%，干扰该基因后，松树死亡率降至40%以下。
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。
“基于这一研究，团队目前正在研发针对松材线虫的生物农药与核酸药物，有望破解松树染病后‘一药难求’的全球性难题。”胡加付透露。
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