美国新种昆虫病原线虫 —— 美洲异小杆线虫（Heterorhabditis americana n. sp.）的发现与特性解析

研究人员针对异小杆线虫属物种争议，开展新种鉴定研究，发现美洲异小杆线虫，助力生物防治。

　　

探秘土壤中的 “小卫士”：美洲异小杆线虫的发现之旅

在广袤的土壤世界里，隐藏着许多不为人知的 “小生命”，它们虽渺小，却有着巨大的能量。昆虫病原线虫（Entomopathogenic nematodes，EPNs）就是其中一类特殊的存在，而异小杆线虫属（Heterorhabditis）的线虫更是在农业领域发挥着重要作用。它们与昆虫病原细菌（Entomopathogenic bacteria，EPB）形成共生关系，如同拥有了 “秘密武器”，能寄生并杀死害虫，是天然的生物防治 “小卫士”。

然而，目前异小杆线虫属的物种分类存在诸多争议。一些物种的有效性难以确定，有的被 synonymized（同义化），有的又被 reinstated（重新认定）为有效物种，还有的被列为 species inquirendae（疑问种）。这种混乱的局面让研究人员难以准确把握该属的物种多样性和进化关系，也影响了生物防治技术的精准应用。

为了揭开这些谜团，来自多个国家研究机构的研究人员携手合作，深入开展研究。最终，他们在《Parasites & Vectors》上发表了重要成果，发现并详细描述了一种新的昆虫病原线虫 —— 美洲异小杆线虫（Heterorhabditis americana n. sp.），为该领域的研究带来了新的曙光。

研究方法：多管齐下，精准鉴定新物种

研究人员为了确定新物种，采用了多种关键技术方法。首先，他们从美国内布拉斯加州东南部和南达科他州的土壤样本中，利用昆虫诱饵法和 White 陷阱法分离出了线虫样本。接着，对这些线虫进行形态学特征分析，通过解剖不同发育阶段的线虫，在显微镜下仔细测量其各项形态指标，并利用扫描电子显微镜观察其细微结构。

在分子层面，研究人员提取线虫的基因组 DNA（gDNA），对线粒体细胞色素 c 氧化酶 I（cox - 1）基因、28S rRNA 基因的 D2 - D3 扩展片段以及 rRNA 基因的 ITS 区域进行 PCR 扩增和测序。通过这些基因序列，构建系统发育树，分析新物种与其他已知物种的进化关系。此外，他们还进行了自交和杂交实验，以确定新物种的生殖隔离情况，同时分离并鉴定了与新物种共生的细菌。

研究结果：美洲异小杆线虫的独特 “画像”

1. 新物种的基本信息：研究人员将分离出的线虫命名为美洲异小杆线虫（Heterorhabditis americana n. sp.），指定 S8 为模式菌株，同时对 S10 种群也进行了分子特征分析。模式标本分别保存在南非林波波大学和西班牙哈恩大学的线虫学收藏馆中。该线虫的代表性 DNA 序列已提交至 GenBank 数据库，还在 ZooBank 进行了注册。
2. 形态特征差异：美洲异小杆线虫在形态和形态测量特征上与其他近缘物种存在明显差异。雄性个体的唇区截断，尾长 18 - 29μm，交合刺长 36 - 48μm；雌性个体的孔状侧器、突出的唇以及不明显的肛门唇独具特色；感染性幼虫（Infective juveniles，IJs）的体长为 0.47 - 0.57mm，排泄孔位于距前端 90 - 97μm 处。与近缘物种相比，如与H. bacteriophora、H. georgiana等，在排泄孔位置、尾长、交合刺长度等多个形态指标上均有不同。
3. 生殖隔离特性：通过自交和杂交实验发现，美洲异小杆线虫与其他评估的异小杆线虫物种进行种间杂交时，没有产生后代；而种内杂交则可产生后代。这一结果表明，美洲异小杆线虫具有生殖隔离，是一个独立的新物种。
4. 系统发育关系：基于线粒体 cox - 1 基因序列和 rRNA 基因的 ITS 区域的系统发育重建显示，美洲异小杆线虫与H. georgiana密切相关，属于 “Bacteriophora” 进化枝。但 28S rRNA 基因的 D2 - D3 扩展片段在区分近缘物种时，系统发育价值有限。
5. 共生细菌鉴定：研究发现，美洲异小杆线虫与共生细菌Photorhabdus kleinii保持着共生关系。通过全基因组序列的系统发育重建和序列相似性分析，确定了这种共生关系。

研究结论与意义：点亮生物防治新希望

综合形态学、形态测量学、系统发育分析以及生殖隔离实验的结果，研究人员确定线虫分离株 S8 和 S10 代表一个新物种 —— 美洲异小杆线虫（Heterorhabditis americana n. sp.）。这一发现丰富了人们对昆虫病原线虫生物多样性的认识，为异小杆线虫属的分类和进化研究提供了重要依据。

从应用角度来看，新物种的发现为农业生物防治增添了新的 “利器”。美洲异小杆线虫与Photorhabdus kleinii的共生组合，有望开发成更高效、环保的生物防治策略，帮助农民减少化学农药的使用，降低环境污染，实现可持续的农业发展。这一研究成果就像一盏明灯，照亮了昆虫病原线虫在生物防治领域的应用之路，为未来农业病虫害的绿色防控提供了新的方向和可能。