全 文 ： 收稿日期 }t||{ p tu p tw ∀
基金项目 }国家自然科学基金资助项目 ∀
第 vx卷 第 y期t | | |年 tt 月
林 业 科 学
≥≤Œ∞‘׌„ ≥Œ∂ „∞ ≥Œ‘Œ≤ „∞
∂ ²¯1vx o ‘²1y
‘²√ qot | | |
华山松大小蠹共生真菌对寄主树木的影响
唐 明 陈 辉
k西北林学院 杨陵 ztutssl
摘 要 } 华山松大小蠹共生真菌k Οπηιοστοµ α¶³q和 Λεπτογραπηιυ µ ¶³ql是克服寄主华山松树木抗性系统的先
导和致死寄主树木的主要原因 ∀华山松大小蠹共生真菌通过对寄主树木木质部树脂道泌脂细胞的分解和菌丝
在寄主树木树脂道内的大量繁殖 o堵塞寄主树木树脂道 o使寄主华山松泌脂系统失去活性和抗性功能 ∀同时 o
随共生真菌在寄主树木木质部内的发育 o菌丝分解寄主木质部薄壁细胞 o使寄主树木木质部物质代谢紊乱 o导
致寄主华山松迅速死亡 ∀
关键词 } 华山松大小蠹 o华山松 o共生真菌 o抗性系统 o致死作用
ΕΦΦΕΧΤ ΟΦΣΨΜΒΙΟΤΙΧ ΦΥΝΓΙ ΟΦ ∆ΕΝ∆Ρ ΟΧΤΟΝΥΣ
ΑΡ ΜΑΝ∆Ι ΟΝ ΗΟΣΤ ΤΡΕΕΣ
פ±ª ¬±ª ≤«¨ ± ‹∏¬
( Νορτηωεστ Φορεστρψ Χολλεγε Ψανγλινγztutss)
Αβστραχτ : ≥¼°¥¬²·¬¦©∏±ª¬²© ∆ενδροχτονυσ αρµ ανδι ¶∏¦«¤¶ Οπηιοστοµ α¶³q¤±§ Λεπτογραπηιυ µ ¶³q º µ¨¨ ·«¨
³µ¨¦∏µ¶²µ¶·²²√ µ¨¦²°¨·«¨ µ¨¶¬¶·¤±¦¨ ¶¼¶·¨° ²©«²¶··µ¨ ¶¨¤±§·«¨ °¤¬±©¤¦·²µ¶·²¦¤∏¶¨ ·«¨ «²¶··µ¨ ¶¨·²§¬¨ q≥¼°¥¬2
²·¬¦©∏±ª¬§¨¶·µ²¼¨ §·«¨ ¥¯¨¨§¬±ª¦¨¯¯¶¤±§§¨√¨¯²³¨ §¬± µ¨¶¬± §∏¦·¶o¥¯²¦®¬±ª∏³µ¨¶¬± §∏¦·¶²©«²¶··µ¨ ¶¨q „··«¨
¶¤°¨·¬°¨o©²¯ ²¯º¬±ª·«¨ §¨√¨¯²³° ±¨·²©¶¼°¥¬²·¬¦©∏±ª¬¬±¬±±¨ µ¬¼¯ °¨ ²©«²¶··µ¨ ¶¨o©∏±ª¬«¼³«¤¨ ¶²¯√ §¨ ³¨¬·«¨ ¬¯¤¯
¦¨¯¯¶²©«²¶··µ¨ ¶¨oº«¬¦«µ¨¶∏¯·¨§¬±·«¨ §¬¶²µ§¨µ²©·«¨ ±∏·µ¬¨±·¤±§º¤·¨µ° ·¨¤¥²¯¬¦²©·«¨ «²¶·¤±§·«¨ ∏´¬¦®§¨¤·«
²©«²¶··µ¨ ¶¨q
Κεψ ωορδσ: ∆ενδροχτονυσ αρµ ανδι , Πινυσ αρµ ανδι , ≥¼°¥¬²·¬¦©∏±ª∏¶o • ¶¨¬¶·¤±¦¨ ¶¼¶·¨° o¨·«¤¯ µ²¯¨
华山松k Πινυσ αρµ ανδι ƒµql是我国秦巴林区天然更新最好的速生优质针叶树种 o集中分布于秦
巴林区海拔 tyss ∗ uuss °的中山地带 o多与桦木 !栎类构成松桦 !松栎混交林 ∀但自 t|xw年以来 o该
区域的华山松遭受到以华山松大小蠹k ∆ενδροχτονυσ αρµ ανδι ׶¤¬ ·¨¬l为主的近 us种小蠹虫的毁灭
性危害 o致使秦巴林区 vs年以上健康华山松大量死亡k蔡邦华 ot|{s ~李宽胜 ot|x| ~任作佛等 ot|x|l ∀
众多研究表明 o小蠹虫与多种微生物具有密切的关系 o其中小蠹虫与共生真菌种间关系存在着相对稳
定性和依赖性 o一方面小蠹虫依赖共生真菌克服寄主树木的抗性 o达到小蠹虫在寄主树木上的有效定
殖 ~另一方面共生真菌依赖小蠹虫作为传播媒介 o实现其在寄主树木内的入侵和繁殖k…¤µµ¤¶ot|zv ~
t|zv ~≤«µ¬¶·¬¤±¶¨± ot|{z ~°¤¬±¨ ot||z ~• «¬·±¨ ¼ ot|{ul ∀小蠹虫共生真菌可使树木韧皮部脂类物质增
加 o改变树脂含量和树木愈伤组织的产生 o决定小蠹虫能否在寄主树木上定居k…¤µµ¤¶ot|zv ~…¤¶«¤±o
t|zs ~≤«µ¬¶·¬¤±¶¨± ot|{z ~t||s ~°¤¬±¨ ot||z o• «¬·±¨ ¼ ot|{ul ∀然而 o关于华山松大小蠹与共生真菌的关
系和共生真菌在致死寄主树木中的作用尚未研究报道 ∀
t 材料和方法
111 材料
在秦岭林区海拔 tyss ∗ uuss °的华山松林中 o选择 vs年以上健康华山松和各被害阶段的华山松
树木k衰弱木 !枯萎木 !枯立木lk任作佛等 ot|x|l o取其木质部和韧皮部组织 o用于树脂酸 !萜类物质 !总
酚和可溶性糖含量的测定 ∀
112 华山松木材组织切片
将华山松健康木和各被害阶段的华山松 o以及人工接种的华山松木质部边材组织水煮 u ∗ w «o分
别对各木质部组织进行滑走切片k切片厚度 us Λ°l和石蜡切片k切片厚度 { Λ°l o切片用蕃红 ) 固绿双
重染色 ∀
113 华山松大小蠹共生真菌分离和人工接种
取华山松大小蠹成虫头壳 !体壁和被害华山松木材组织 o用 °⁄„ 培养基分离纯化 o然后将纯化的
真菌和华山松大小蠹成虫头壳 !体壁人工接种于健康华山松 ou个月后再经分离纯化 o得到一致的真菌
线嘴壳k Οπηιοστοµ α¶³ql和细帚霉k Λεπτογραπηιυ µ ¶³ql ∀将以上两种真菌接种于健康华山松树木胸
径处 o待 u个月后取其木质部和韧皮部组织 o用于树脂酸 !萜类 !总酚和可溶性糖含量的测定 ∀
114 华山松组织有机物含量测定
t1w1t 萜类及树脂酸测定 将自然状态下的华山松健康木和各被害阶段木质部和韧皮部组织 o以及
人工接种的华山松木质部和韧皮部组织粉碎后 o用正己烷抽提过滤 o测定其含量 ~另一处理抽提后滤液
用 ƒ¬±¬ª¤±2wxtx色谱质谱联动仪测定组分和相对含量 ∀
t1w1u 总酚和可溶性糖测定 ktl总酚测定 o准确称取自然状态和人工接种的寄主华山松树木风干样
品 o用热水提取 v次 o定容 !离心 o吸取 t °上清液 o用磷钼酸钨酸钠比色法测总酚含量 ∀kul可溶性糖
测定 用黄酮比色法测定可溶性糖含量 ∀
u 结果与分析
211 华山松大小蠹共生真菌对寄主树木木质部结构和物质代谢的影响
u1t1t 华山松健康木木质部结构 树脂分泌系统是针叶树木最重要的抗性系统 o针叶树通过纵横交
错的树脂道和其分泌的树脂达到对害虫和病原微生物的有效防御 ∀健康华山松木质部由管胞 !薄壁细
胞 !树脂道以及木纤维构成 ∀轴向管胞在横切面上呈径向排列 o相邻两列管胞位置前后交错 o常呈六
角 o细胞腔较大 o细胞壁较厚 ~木射线由带状薄壁细胞构成 o在木质部内径向扩展 o分单列木射线和纺锤
形木射线两种 o纺锤形木射线内常具有横向树脂道 o树脂道有轴向k垂直l树脂道和横向k水平l树脂道 o
其轴向树脂道由空腔 !t层泌脂细胞 !t ∗ u层鞘细胞和薄壁细胞构成 o其中鞘细胞多为死细胞 o泌脂细
胞扁平 ~横向树脂道在构成上与轴向树脂道基本相同 o但树脂道空腔较小 o并通过维管形成层与韧皮射
线内的树脂道相连 ∀在径向切面上 o可以看到一个轴向树脂道在不同高度分别与多个横向树脂道连
接 o形成树脂道纵横相连的网状结构 ∀
u1t1u 华山松各被害阶段木质部结构 在华山松大小蠹侵入点木质部横切面上 o可观察到真菌菌丝
已伸入华山松边材轴向树脂道内 o树脂道泌脂细胞由扁平形膨胀为椭圆形 o个别泌脂细胞被真菌菌丝
破坏 ~在径向切面上的管胞胞间和木射线细胞内有大量真菌菌丝 ∀在枯萎木木质部切片上则可看到不
仅轴向树脂道内充满真菌菌丝 o树脂道泌脂细胞全部被破坏 o而且真菌菌丝呈束状分布于木射线薄壁
细胞内 o也使横向树脂道破坏 o形成较大的空腔 ∀树脂道泌脂细胞 !薄壁细胞大部分死亡 ∀在枯立木蓝
变的木质部切片上则可以看到真菌菌丝在树脂道 !木射线细胞大量分布 o轴向和横向树脂道全部被真
菌菌丝溶解 o树脂道内已无树脂存在 o菌丝并且可穿透纹孔沿管胞胞间纵向扩展 ∀
u1t1v 华山松大小蠹共生真菌的人工接种 通过对华山松大小蠹共生真菌k Οπηιοστοµ α ¶³q和 Λεπ2
τογραπηιυ µ ¶³ql的野外人工接种 o结果表明 o人工接种 z §后 o可在接种华山松树木边材 x °°的组织
内分离出接种的真菌种类 ~人工接种 us §后 o不仅在接种华山松树木深度达 tv °°的边材组织内分离
到接种的真菌种类 o而且接种的真菌菌丝可使接种处华山松 ts °°深度的边材组织内轴向和横向树脂
道完全被破坏和堵塞 ∀当人工接种环绕华山松树干 o且接种高度和密度与野外华山松大小蠹入侵高度
和密度相同时 o则被接种华山松当年出现与野外华山松被害木相同的死亡症状 o翌年则被害致死 ∀这
wy 林 业 科 学 vx卷
说明华山松大小蠹共生真菌是导致健康华山松死亡的主要因素 o也是华山松大小蠹入侵危害健康华山
松的必要条件 o此结果与 …¤¶«¤° kt|zsl和 ≤«µ¬¶·¬¤±¶¨±kt||sl的研究结果基本一致 ∀
由以上结果可以综合得出 o华山松大小蠹所携带的共生真菌在华山松大小蠹入侵之时就伸入到寄
主华山松边材树脂道内 o开始破坏寄主树木树脂分泌系统 o并随华山松大小蠹入侵数量的增加和共生
真菌在木质部内的发育 o导致寄主华山松轴向和横向树脂道全部被真菌破坏 ∀真菌菌丝在树脂道内和
管胞之间纵横扩展 o最终导致整个寄主树木木质部边材蓝变 o树脂合成和分泌完全被破坏 ∀这进一步
证实了华山松大小蠹共生真菌是使寄主树木死亡的主要作用者 o且通过破坏寄主树木树脂合成和分
泌 o使寄主树木树脂抗性系统失去功能和寄主树木生理生化代谢紊乱 o加速寄主树木死亡的进程 ∀
212 华山松大小蠹共生真菌对寄主树木萜类及树脂酸含量的影响
经测定健康华山松和各被害阶段华山松木质部和韧皮部树脂酸和油树脂k单萜 !倍半萜等l成分基本
相同 o主要包括单萜类kΑ2蒎烯 oΒ2蒎烯 o∃v2蒈烯 o双戊烯等l !倍半萜类kΒ2丁香烯 o¦¬¶2Β2金合欢烯和蛇麻烯l !
二萜类k海松酸和枞酸l和三萜类等组成 ∀但各华山松被害阶段萜类物质含量有明显的变化k图 tl∀
图 t 不同危害阶段华山松木质部树脂酸和萜类物质含量
ƒ¬ªqt ≤²±·¨±·²©µ¨¶¬± ¤¦¬§¤±§·∏µ³¨ ±·¬±¨ ¤··«¨ §¬©©¨ µ¨±·¬±©¨¶·¨§¶·¤ª¨¶
) σ) 单萜类  ²±·¨µ³¨ ±²¬§¶~ ) υ) 倍半萜类 ≥ ¶¨´ ∏¬·¨µ³¨ ±²¬§¶~ ) ω) 二萜类k树脂酸l⁄¬·¨µ³¨ ±²¬§kµ¨¶¬± ¤¦¬§l q
从图中可以看出 o随华山松大小蠹携带共生真菌入侵危害寄主华山松和共生真菌在寄主树木木质
部内的发育 o寄主树木木质部内树脂酸 !单萜 !倍半萜含量均呈下降趋势 o尤其当华山松大小蠹和共生
真菌在寄主树木内的大量发育和繁殖时 o寄主树木树脂酸和萜类含量下降最快 ∀这与被害华山松寄主
树木木材切片结果一致 o即随共生真菌在寄主华山松树木树脂道内的发育 o树脂分泌系统中的泌脂细
胞被破坏 o树脂道被堵塞 o使寄主树木树脂分泌紊乱 o从而导致树脂酸 !单萜 !倍半萜含量下降 ∀而人工
接种共生真菌于健康华山松 o其韧皮部内树脂酸 !单萜 !倍半萜含量呈上升趋势 o这是由于随共生真菌
的入侵 o必然诱导寄主树木愈伤组织的产生和分泌更多的树脂 o以抵御真菌的生长和蔓延 o从而使韧皮
部树脂酸 !萜类物质积累 ∀
213 华山松大小蠹共生真菌对寄主树木总酚和可溶性糖含量的影响
对健康木和各被害阶段华山松树木总酚含量的测定表明 o在华山松大小蠹携带共生真菌入侵健康寄
主树木至衰弱木阶段 o其总酚含量呈明显上升 o但随华山松大小蠹携带共生真菌数量的增加和共生真菌在
寄主树木内的大量繁殖发育 o总酚含量则逐渐下降 ∀这是由于在华山松大小蠹携带共生真菌入侵健康寄
主树木之时 o寄主树木为抵御真菌在木质部内的生长和繁殖 o其抗性系统活性最强 ∀但随共生真菌在寄主
树木内的大量繁殖和抗性系统的破坏作用加剧 o木质部内物质代谢的紊乱 o使寄主树木酚类物质合成受
阻 ∀可溶性总糖含量则随共生真菌的入侵和发育呈上升趋势 o特别是在枯萎木至枯立木阶段上升趋势最
为明显 o这与共生真菌入侵寄主树木分解木质部薄壁细胞和管胞胞间物质有密切关系 ∀
xy y期 唐 明等 }华山松大小蠹共生真菌对寄主树木的影响
图 u 不同危害阶段华山松木质部总酚和可溶性糖含量
ƒ¬ªqu ≤²±·¨±·²©·²·¤¯ ³«¨ ±²¯¬¦¶k×°l ¤±§·²·¤¯ ¶²¯∏¥¯¨¶∏ª¤µ¶k×≥≥l ¤··«¨ §¬©©¨ µ¨±·¬±©¨¶·¨§¶·¤ª¨¶
) σ) 总酚 ײ·¤¯ ³«¨ ±²¯¬¦¶k×° h l ~) υ) 可溶性总糖 ײ·¤¯ ¶²¯∏¤¥¯ k¨×≥≥ h l q
v 结论
华山松大小蠹共生真菌k Οπηιοστοµ α¶³q和 Λεπτογραπηιυ µ ¶³ql不仅是克服寄主树木树脂分泌系
统的先导和健康华山松被害致死的主要原因 o而且是华山松大小蠹的成功入侵的必要条件 ∀华山松大
小蠹共生真菌在侵入华山松木质部后 o首先杀死寄主树木树脂道泌脂细胞 o堵塞树脂道 o进而使寄主树
木的抗性系统k树脂分泌系统l失去活性和功能 o最终使寄主树木抗菌物质树脂酸的分泌和酚类物质的
合成停止 ∀同时 o随着共生真菌在寄主树木内的大量繁殖 o寄主华山松木质部薄壁细胞逐渐被分解 o管
胞胞间通道被堵塞 o并在华山松大小蠹的协同作用下 o使寄主树木营养物质代谢和水分代谢紊乱 o导致
寄主华山松树木的迅速死亡 ∀
参 考 文 献
蔡邦华 q中国小蠹和蛀干性害虫及其分布特性 q陕西林业科技 ot|{s oktl }t ∗ v
李宽胜 q华山松小蠹及其主要虫种 ) ) ) 大凝脂小蠹生活习性的初步观察 q森林害虫初步研究报告 q北京 }科学出版社 ot|x| ou| ∗ wt
任作佛 o党心德 q秦岭华山松小蠹调查和防治的初步报告 q森林害虫初步研究报告 q北京 }科学出版社 ot|x| ot ∗ u{
…¤µµ¤¶≥o…µ¬§ª¨¶• q• ²¯¨²©¶¼°¥¬²·¬¦°¬¦µ²²µª¤±¬¶°¶¬±·«¨ §¨ √¨¯²³° ±¨·²©·«¨ ¶²∏·«¨µ± ³¬±¨ ¥¨ ·¯¨¨ qƒ¬±¤¯ • ³¨²µ·o∞¬³¤±§¨ §≥²∏·«¨µ± °¬±¨
…¨ ·¯¨¨ • ¶¨¨¤µ¦«¤±§ „³³¯¬¦¤·¬²±¶°µ²ªµ¤° ous
…¤µµ¤¶≥q • §¨∏¦·¬²± ²©³µ²ª¨ ±¼ ¤±§§¨ √¨¯²³° ±¨·¬±·«¨ ¶²∏·«¨µ± ³¬±¨ ¥¨ ·¯¨¨ ©²¯ ²¯º¬±ªµ¨ °²√¤¯ ²©¶¼°¥¬²·¬¦©∏±ª¬q≤¤± q∞±·²°²¯ qot|zv otsx }
tu|x ∗ tu||
…¤¶«¤° ‹Š q • ¬¯·²© ²¯¥¯²¯ ¼¯ ³¬±¨ ¬±²¦∏¯¤·¨§ º¬·« ¥¯∏¨2¶·¤¬± ©∏±ª¬²©·«¨ ª¨ ±∏¶≤ µ¨¤·²¦¼¶·¬¶q°«¼·²³¤·«²¯²ª¼ ot|zs oys }zxs ∗ zxw
≤«µ¬¶·¬¤±¶¨± ∞o≥²¯ «¨¬° ‹ q × «¨ ¥¤µ® ¥¨ ·¯¨¨2¤¶¶²¦¬¤·¨§¥¯∏¨2¶·¤¬±©∏±ª∏¶ Οπηιοστοµ α πολονιχυ µ ¦¤± ®¬¯¯ √¤µ¬²∏¶≥³µ∏¦¨¶¤±§⁄²∏ª¯¤¶©¬µq∞∏µq
ƒ²µq°¤·«²¯ qot||s ous }wvy ∗ wwy
≤«µ¬¶·¬¤±¶¨± ∞ o • ¤µ¬±ª • ‹ o …¨ µµ¼°¤± „„ q • ¶¨¬¶·¤±¦¨ ²©¦²±¬©¨µ·²¥¤µ® ¥¨ ·¯¨¨ ¤··¤¦®}¶¨¤µ¦«¬±ª©²µª¨ ±¨ µ¤¯ µ¨ ¤¯·¬²±¶«¬³¶qƒ²µq∞¦²¯ q ¤± qo
t|{z ouu }{| ∗ tsy
°¤¬±¨ × ⁄o • ¤©©¤ Žƒ o ‹¤µµ¬±ª·²± × ≤ qŒ±·¨µ¤¦·¬²±¶¤°²±ª¶¦²¯¼·¬§¥¤µ® ¥¨ ·¯¨¨¶o·«¨¬µ¤¶¶²¦¬¤·¨§©∏±ª¬o¤±§ ¬¯√¨«²¶·¦²±¬©¨µ¶q„±±∏q• √¨ q∞±2
·²°²¯ qot||z owu }tz| ∗ usy
• «¬·±¨ ¼ ‹≥ q • ¨¯¤·¬²±¶«¬³¶¥¨·º¨¨ ± ¥¤µ® ¥¨ ·¯¨¨¶¤±§¶¼°¥¬²·¬¦²µª¤±¬¶°¶qŒ± ¬··²± … ¤±§ ≥·∏µª¨ ²± Ž…qk∞§¶l q …¤µ® …¨ ·¯¨¨¶¬± ‘²µ·«
„° µ¨¬¦¤± ≤²±¬©¨µ¶o ˜±¬√ µ¨¶¬·¼ ²© × ¬¨¤¶°µ¨¶¶o „∏¶·¬±ot{v ∗ utt
yy 林 业 科 学 vx卷