通过分子检测韩国城市森林中携带病原体的树皮甲虫发现新的荷兰榆树病传播媒介

《Urban Forestry & Urban Greening》：Discovery of a new Dutch elm disease vector through molecular detection of pathogen carrying bark beetles in urban forest of South Korea

　　

摘要

荷兰榆树病（DED）是由新型榆树层孔菌（Ophiostoma novo-ulmi，On-u）引起的一种具有高度破坏性的世界性榆树维管束病害。在韩国，Scolytus jacobsoni此前被认定为 On-u 的唯一昆虫传播媒介。然而，在最近的调查期间，在濒死或枯死的细枝上观察到无法归因于S. jacobsoni的小飞行孔和繁殖虫道。这促使我们在韩国 DED 爆发地点收集了甲虫，并根据形态特征将其鉴定为Scolytus semenovi。为了评估S. semenovi作为 On-u 传播媒介的潜力，使用专门针对 On-u 的标记物对收集的甲虫进行了实时 PCR 分析，结果证实了 On-u 的存在，提供了支持其在病原体传播中潜在作用的分子证据。S. semenovi与已知传播媒介S. jacobsoni的共存意味着 DED 的传播可能由更复杂的昆虫传播系统驱动。这凸显了在包括公园和街道树廊在内的城市林地环境中对这些传播媒介进行精确监测的紧迫性，以减轻疾病的进一步扩散。此外，本研究开发的实时 PCR 检测方法证明是检测携带病原体的甲虫的有效方法。这种基于分子的监测系统的联合应用可能会提高传播媒介监测的准确性，这对于城市森林生态系统中 DED 爆发的早期检测和成功管理至关重要，并强调需要进行进一步调查

引言

荷兰榆树病（DED）是影响全球榆属（Ulmus spp.）种群的最具破坏性的维管束萎蔫病害之一（Brasier, 2000, Masuya et al., 2010, Lee et al., 2022）。DED 由子囊菌Ophiostoma ulmi和更具侵略性的物种O. novo-ulmi（On-u）引起（Brasier, 1991）。在亚洲，O. himal-ulmi也被列为 DED 的致病菌，该病菌特有于喜马拉雅山脉西部，最初是从Ulmus wallichiana上的小蠹虫道中分离出来的（Brasier and Mehrotra, 1995）。这些真菌病原体侵入木质部导管，阻断水分运输，导致易感榆树迅速萎蔫和死亡（Karnosky, 1979）。自 20 世纪初在欧洲出现以来，DED 已传播到北美和亚洲，导致本土榆树林广泛衰退，造成严重的生态和经济影响（Gibbs, 1978, Brasier, 1979, Konrad et al., 2002, Masuya et al., 2010, Lee et al., 2022）。

病原体的传播主要由榆小蠹（鞘翅目：小蠹科）介导，它们在成熟取食或繁殖活动过程中携带真菌孢子，充当传播媒介（Karnosky, 1979, Webber and Brasier, 1984, Webber, 2000）。当成虫甲虫取食健康细枝或在衰弱枝条上构建虫道时，病原体的分生孢子和子囊孢子被引入宿主组织中，引发感染。欧亚大陆已确认多种Scolytus物种是 DED 的重要昆虫传播媒介。这些包括欧洲的S. scolytus, S. schevyrewi, S. multistriatus, S. kirschii, S. laevis和S. pygmaeus（Webber, 1990, Basset et al., 1992, Wingfield et al., 2010, Jacobi et al., 2013, Jurisoo et al., 2021）以及东亚的S. chikisanii, S. esuriens和S. japonicus（Miyamoto et al., 2019, Yamaki et al., 2024）。这表明随着全球研究的不断积累，已知传播媒介物种的范围已随着新报告传播媒介分类群的增加而逐渐扩大，这在韩国也可能发生。

在韩国，S. jacobsoni被认为是 DED 病原体的唯一传播媒介（Lee et al., 2022）。然而，在全国榆树林的最近调查中，经常观察到死或萎蔫的细枝上有小型飞行孔和取食伤口，这些无法归因于S. jacobsoni。这些发现提出了其他侵染榆树枝条的小蠹物种可能参与病原体传播的可能性。包括日本在内的邻国也有类似案例记录，最近鉴定S. chikisanii和S. japonicus为 DED 的新型传播媒介，从而扩大了东亚地区潜在小蠹传播媒介的名单（Masuya et al., 2017）。这些发现共同强调，韩国被忽视的Scolytus物种也可能在该国 DED 的流行病学中发挥重要作用。

为填补这一知识空白，进行了野外调查，收集与表现出昆虫侵害迹象（包括棕色或白色锯末、树皮上的孔洞和繁殖虫道）的榆树枝条相关的树皮甲虫，并评估它们作为 DED 昆虫传播媒介的潜力。使用专门针对 On-u 的分子标记物的实时 PCR 进一步确认了成虫甲虫中 On-u 的存在，提供了一种用于病原体检测的稳健且敏感的工具（Pepori et al., 2023）。验证这一假设，这一发现扩展了我们对局部尺度 DED 传播媒介物种的认识，对于更新该国疾病流行病学和制定有效的管理策略具有重要意义。

因此，本研究旨在 i) 确定是否有额外的Scolytus物种可作为韩国 On-u 的传播媒介，ii) 使用分子诊断方法验证病原体的存在，以及 iii) 评估这些发现对韩国城市森林 DED 控制的管理意义。

章节片段

研究地点和野外调查

野外观察于 2025 年 5 月至 10 月在韩国京畿道东豆川市的一个城市森林（37°53′38.2″ N, 127°03′19.7″ E）进行。位于地面上方约 3.5–5.0 米处、显示出包括叶片萎蔫、变黄和变褐在内的 DED 病害症状的U. macrocarpa年轻细枝，使用无绳杆式修枝机 GC-LC 18/20 Li T-Solo (Einhell, BY, 德国) 进行修剪。对每根收集的细枝检查入口孔和出口孔，以及

野外调查

甲虫标本通过针对树冠上部出口孔的目标采样收集，这是Scolytus的关键扩散区。尽管树冠层采样本身存在后勤挑战，且甲虫体型极小可能促进快速逃逸等限制因素叠加，但在七根不同的细枝上共捕获了 13 只从孔中出来的树皮甲虫（表 3）。

为了比较大小，检查并测量了总共 92 个孔

新的传播媒介关联

荷兰榆树病（DED）在全球范围内被公认为最具破坏性的树木病害之一，以其高感染性和迅速摧毁榆树种群的能力为特征。尽管其在韩国的发生地在地理上仍限于东豆川，但我们的研究结果鉴定Scolytus semenovi为该地区促进Ophiostoma novo-ulmi（On-u）传播的附加昆虫传播媒介，此外还有此前记录的S. jacobsoni物种（Lee et al., 2022）。该

未引用参考文献

(Aas et al., 2018, Borkowski and Skrzecz, 2016, de Beer et al., 2022, Fiala et al., 2022, Ghelardini, 2007, Grobbelaar et al., 2010, Holland et al., 2005, Hulcr et al., 2020, Kajimura, 2002, Ka?ák and Foit, 2018, Klete?ka, 1996, Ku?miński et al., 2024, Linnakoski et al., 2009, Mandelshtam et al., 2023, Nkuekam et al., 2010, Nkuekam et al., 2011, Petrov et al., 2019, R Foundation for Statistical Computing,, Raffa et al., 2008, Simard et al., 2012, Taerum et al., 2018, Vilgalys and Heter, 1990,

CRediT 作者贡献声明

WOO HEE-GYU：撰写 – 初稿，软件，调查，形式分析。KIM YONG-HO：监督，调查。PARK KI HYEONG：撰写 – 审查和编辑，监督，资金获取，形式分析。LEE DONG-HYEON：撰写 – 审查和编辑，监督，项目管理，方法学，调查，资金获取，数据整理，概念化。

利益冲突声明

作者声明，他们没有任何已知的竞争财务利益或个人关系，这些可能被认为影响了本论文中报告的工作。

致谢

本工作由韩国国立森林科学研究所（NIFoS）提供资金支持（NIFoS No. FE0703-2026-02-2026）。

Hee-Gyu Woo|Yong-Ho Kim|Ki Hyeong Park|Dong-Hyeon Lee

忠南国立大学环境与森林资源系，韩国大田广域市儒城大学区大路 99 号，34134