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吕全:在显微镜下寻找森林病害防治之路



 
《中国绿色时报》2018年6月15日讯,记者李娜

      “无烟的火灾”所造成的损失和危害超乎你的想象:松树一旦感染松材线虫病,最快40天即会枯死;杨树、果树等树木感染溃疡病后,会造成枯梢甚至全株枯死……

  “林木病害主要由真菌、细菌、线虫等病原物引起,经常是害虫与病原物共生体对森林的复合危害。”永利集团官方网站研究员吕全说。病原物是如何侵染植物体的,其种类和致病机理是什么,把这些问题弄清楚,有助于更加科学有效地防治森林病害。

  北京林业大学森林病理专业硕士研究生毕业后,吕全又攻读了中国林科院森林保护专业和比利时鲁汶大学植物病理专业、微生物专业的博士学位,最后留在永利开展重大森林病害病原物的系统发育生物学和分子生态病理学研究,以及病害的预警和防治工作。20多年来,吕全与这些肉眼无法看到、只能在显微镜下一探其真面目的病原物结下了不解之缘。他带领学生构建了重大森林病原系统发育生物学的研究体系,揭示了病理学过程中不断发生的病原分化现象,并建立了森林病原真菌与害虫共生关系的模式研究平台,创新性提出了共生关系的理论模型。

  “大家主要研究了小蠹虫所携带的一些树木病原微生物。研究过程首先分离病原微生物,分析其致病性,再将分离出来的病原微生物接种到健康的树木上,观察其发病症状是否与自然条件下的发病症状类似,进而确定某种植物病害是否是由分离出来的病原微生物所引起。”吕全告诉记者,森林生物灾害的调控依赖于有害生物种群成灾机制的明确,森林病原物和害虫长期在同一生态系统内协同进化形成了稳定的共生关系,直接引起有害生物种群的数量暴发和致病力增强,导致灾害形成。作为一种特殊的种间互作关系,小蠹虫与伴生真菌的关系成为种群成灾机制的模式研究对象。

  病原真菌类群及其中的优势种发生频率与害虫的发生危害明显相关,以及长喙壳真菌对油松林的致病性,证明了“虫-菌”之间协同危害寄主的共生关系。“虫-菌”组合在长期的自然生态过程中形成了特有的协同进化现象,即“寄主-小蠹虫-伴生菌”的种特异性伴生关系的发生。吕全的研究成果,揭示了我国北方油松林生态系统内重大林业入侵害虫红脂大小蠹与长喙壳类真菌间的协同入侵现象和共生关系,还发现北美普遍发生的引起松林衰退的根部重要病原物在我国北方油松林生态系统内广泛存在,是与入侵害虫协同危害的病原微生物,并在我国可能已经发生适应性变异。

  除了小蠹虫,松材线虫病也是吕全主要的研究对象。松材线虫病是一种以松材线虫为主导病原、综合多种生物及非生物因素互作的复合病害系统,是一种危害松树的毁灭性病害,我国针对松材线虫病防治的战斗已持续了36年。

  松林内栖真菌是影响松材线虫种群建立和传播扩散的关键生物因子。黑松和马尾松内栖真菌与感病松林内松材线虫种群间存在明显的正相关性。在病害复合系统模拟体系下,优势内栖真菌种类和媒介昆虫对松材线虫种群结构及其动态变化有显著影响,同时影响松材线虫个体发育及线虫种群的繁殖和扩散行为。

  吕全先容说,他们筛选并确立了关键环境因子对病害的作用阈值,建立模糊综合评判模型,利用地理信息系统和地统计学的方法,综合松材线虫、媒介昆虫的适生性和寄主植物的分布区域,直观、定量地描述了松材线虫病在我国的适应性分布范围,为病害的区域治理和国家宏观治理决策的制定提供科学依据。

  此外,吕全还针对我国主要人工造林树种的重大病害树木枝干溃疡类病害开展研究,并建立了我国树木溃疡类病害真菌菌种资源平台,为人工林栽植、培育和经营提供了病害风险管理和防治的引导依据。吕全告诉记者,该平台目前收集保存有覆盖全国8个气候带14个气候区、20科85种寄主的2000多株菌种,是世界上规模较大的同类资源菌种保存库之一。

  “森林病理属于基础研究,研究成果虽然难以直接应用于林业生产,但对森林生态系统的健康可持续发展具有重要的科学引导作用。此外,在研究过程中大家发现了一些拮抗菌,这就相当于虫害生物防治中的天敌昆虫,这或许可以应用于森林病害的生物防治。”吕全告诉记者,拮抗菌可以分泌抗生素等物质,能够抑制病原物的生长、繁殖,或阻断病原物的致病过程。他们把拮抗菌作为今后的一个研究方向,希翼某些天敌昆虫可以携带拮抗菌,在天敌昆虫防治目标害虫的同时,所携带的拮抗菌也可以防治害虫携带的病原物,从而起到防治病害的作用。
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