《Physiological and Molecular Plant Pathology》：Mapping soil nematode communities in Thai paddy fields using eDNA metabarcoding and morphological analysis
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泰国水稻田土壤线虫多样性及检测方法研究。采用形态学鉴定和环境DNA（eDNA）元标签测序分析30个土壤样本，发现传统方法鉴定17属（5寄生属），而eDNA检测到更多属（15寄生属），包括新出现的Basiria等。研究证实eDNA技术能更全面评估寄生线虫群落，强调需结合传统与分子方法进行监测。
波恩提普·鲁安帕努恩（Pornthip Ruanpanun）| 帕塔威·皮兰卡姆（Patawee Pirankham）| 西瓦科恩·苏帕贾里亚蓬（Siwakorn Supajariyapong）| 尼查坤·霍姆卡琼（Nichakorn Homkajorn）| 詹姆斯·M·杜南（James M. Doonan）| 查查伊·科萨旺（Chatchai Kosawang）
泰国那空巴通府甘彭赛恩校区卡塞萨特大学（Kasetsart University）农业学院植物病理学系
摘要
土壤线虫是微小的圆worm，在土壤生态系统中扮演着多种角色，其中包括作为水稻病原体，导致全球范围内严重的经济损失。尽管它们对泰国水稻生产具有重要的生态和农业意义，但泰国稻田中土壤线虫的多样性和分布情况仍知之甚少。本研究分析了来自泰国17个省份的30个土壤样本，采用了形态学鉴定和环境DNA（eDNA）宏条形码技术。传统的线虫提取方法鉴定出17个属，包括5个植物寄生线虫、7个自由生活线虫和5个捕食性线虫。基于18S rRNA的eDNA宏条形码技术检测到了更广泛的多样性，鉴定出15个植物寄生线虫属、14个自由生活线虫属和6个捕食性线虫属。这两种方法都频繁检测到Hirschmanniella和Meloidogyne这两种最常见的植物寄生线虫属，而其他如Rotylenchus、Pratylenchus和Helicotylenchus等属仅在少数地点被发现，表明它们的分布范围更为有限。值得注意的是，eDNA宏条形码技术还检测到了一些传统方法无法发现的已知害虫属，包括Basiria、Mesocriconema、Paralongidorus和Tylenchorhynchus。这项研究首次应用eDNA宏条形码技术来分析泰国稻田中的植物寄生线虫，强调了其广泛存在性，并强调了需要采取积极的、结合eDNA和传统方法的监测和管理策略。
引言
土壤线虫是多样性最丰富的后生动物群体之一，但仅有不到4%的物种被正式描述[1]、[2]。由于它们在土壤食物网中的多种生态功能和相互作用，土壤线虫在陆地生态系统的结构和功能中起着至关重要的作用。根据功能分类，土壤线虫可分为四类营养类型：自由生活型、杂食型、植物寄生型和捕食型[3]。自由生活型、杂食型和捕食型线虫有助于养分循环和整体土壤健康，而植物寄生型线虫则是主要的农业害虫，对多种作物造成重大经济损失，对全球粮食安全和农业可持续性构成严重威胁[4]。特别是在水稻这种泰国及全球主要粮食和经济作物中，这种影响尤为严重。鉴于抗线虫水稻品种的有限性，准确鉴定病原物种并划定受侵染区域对于制定有效的综合害虫管理策略至关重要。长期以来，形态学鉴定一直是线虫分类学的基础。然而，这种方法往往耗时且容易出错，尤其是在区分具有细微或重叠形态特征的物种时[1]、[5]、[6]、[7]、[8]。高度专业的分类学知识要求成为理解土壤线虫群落的瓶颈。下一代测序（NGS）技术的发展，尤其是与环境DNA（eDNA）宏条形码技术的结合，极大地提高了我们描述线虫群落的能力[9]、[10]。这种分子方法能够高通量、同时识别大量样本中的多个分类单元，比传统方法效率更高，分类分辨率也可能更高[11]、[12]。近年来，由于eDNA宏条形码技术能够从复杂的环境样本中检测到多种线虫分类单元[13]、[14]、[15]、[16]，因此在生态学和农业研究中得到了广泛应用。例如，Treonis等人[15]揭示了不同种植系统中的线虫群落结构差异，而Chiu等人[17]在台湾稻田中鉴定出18个属的26个形态种，展示了该方法的分类学分辨率和实际应用价值。
在泰国，水稻既是主要食物来源也是重要出口商品，但其生产日益受到非生物和生物因素的威胁[18]、[19]。其中，攻击水稻根部的土壤线虫已成为产量限制的主要因素[20]、[21]，在易感品种中可能导致高达80%的减产[22]。多项调查记录了泰国存在植物寄生线虫[23]、[24]、[25]、[26]、[27]，但大多数研究仅关注特定属[25]或特定地区[23]、[27]。此外，全球变暖和气候变化可能会改变植物寄生线虫的分布范围，使早期评估结果过时。本研究旨在评估泰国稻田根际土壤线虫的多样性和群落组成，特别是在主要水稻生产区。通过结合传统的形态学鉴定和eDNA宏条形码技术，本研究旨在生成与泰国稻田相关的土壤线虫种群（尤其是植物寄生线虫）的全面概况。
土壤样本采集、线虫提取与鉴定
在泰国四个地区的17个省份的30个水稻种植点进行了线虫调查（见表S1），这些地点处于分蘖期。每个地点根据田地大小随机选取三个采样区域，按照Win等人[28]描述的程序采集根际土壤样本。样本被放入单独的塑料袋中密封后，运输到卡塞萨特大学甘彭赛恩校区的农业线虫学与微生物学实验室进行进一步分析。泰国稻田中的植物寄生线虫群落具有多样性
对30个土壤样本的形态学分析鉴定出17个线虫属，其中Hirschmanniella、Meloidogyne、Rotylenchus、Pratylenchus和Helicotylenchus属于植物寄生线虫，共占所有提取线虫的3.14%（图1A；图2；表S2）。Hirschmanniella是最常见的属，占总线虫的9.36%，其次是Meloidogyne（2.49%）和Rotylenchus（1.17%）。这些属分布于多个地区。讨论
近年来，植物寄生线虫对全球粮食安全的影响日益受到关注，尤其是在水稻这种最重要的主粮作物中。本研究首次将eDNA宏条形码技术与传统提取方法结合，用于分析泰国稻田中的植物寄生线虫群落，提供了全面的调查结果。两种方法均一致鉴定出五个关键属：Hirschmanniella、Meloidogyne、Rotylenchus等。结论
本研究首次利用eDNA宏条形码技术分析了泰国稻田中的土壤线虫群落，展示了将分子工具与传统提取方法结合的价值。通过结合这两种方法，可以比单独使用任何一种方法获得更全面的植物寄生线虫调查结果。两种技术均一致鉴定出五个关键植物寄生线虫属：Hirschmanniella、Meloidogyne、Rotylenchus、Pratylenchus等。作者贡献声明
波恩提普·鲁安帕努恩（Pornthip Ruanpanun）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、监督、资源协调、项目管理、方法学设计、资金获取、数据管理、概念构思。
帕塔威·皮兰卡姆（Patawee Pirankham）：调查工作、数据分析。
詹姆斯·M·杜南（James M. Doonan）：撰写——审稿与编辑、数据管理。
查查伊·科萨旺（Chatchai Kosawang）：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、监督、资源协调、方法学设计、数据管理、概念构思。
西瓦科恩·苏帕贾里亚蓬（Siwakorn Supajariyapong）：调查工作、数据分析。
未引用参考文献
[60]。
利益冲突声明
作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢卡塞萨特大学生物多样性中心提供的研究资金支持。
