松材线虫病(Pine wilt disease)又称松树萎焉病或松树枯萎病,是松树的一种毁灭性病害。其病原——松材线虫Bursaphelenchus xylophilus原产北美,但该病害首先在日本发现并暴发成灾,目前已知分布于美国、加拿大、墨西哥、葡萄牙、西班牙韩国及中国等国家。我国自上世纪80年代初发现该病以来,扩散蔓延迅速,已对我国的松林生态系统构成了严重的破坏和威胁,成为我国最危险的森林生物灾害之一。该病害的发生涉及寄主树种、传播媒介、松材线虫与其携带的微生物、以及环境因素等多个方面,至今其致病机理尚存争议。本文在松材线虫病疫区根据感病松树针叶变色程度及流脂状况,结合线虫分离,分别选取不同感病阶段的黑松(Pinus thunbergii)和马尾松(P. massoniana)为对象,研究了松材线虫自然侵染黑松和马尾松后,两种松树的光合作用及其相关生理生化变化过程。主要结果如下：1.测定了两种松树不同感病阶段的净光合速率(Pn),发现黑松、马尾松在饱和光强下净光合速率均在感病初期表现最高，即在感病初期,两者Pn值反而大于健康阶段数值；之后随病害发展开始逐渐下降,至感病后期表现为负值：表明松材线虫的侵染严重影响了黑松、马尾松的光合作用,同时在线虫侵染初期,寄主植物都表现出一定的防御反应。另由叶绿素荧光参数分析可看出,光合速率的下降是由于光合系统Ⅱ反应中心实际进行光化学反应的效率(φPⅡ)下降引起的,而φPⅡ的降是由于PⅡ反应中心捕获光能效率(Fv’/Fm’)下降和开放的PSⅡ中心数日(qP)下降共同导致。2.两种松树在感病进程中,针叶叶绿素含量和类胡萝卜素含量在感病初期较健康阶段略有上升,之后整体呈下降趋势；此外,针叶含水量也表现出与之类似的变化趋势,认为这是引起松树萎蔫、叶绿素含量下降和光合作用速率下降的主要原因之同时也说明植物对病害胁迫表现出一定的补偿机制。实验表明,随着松材线虫侵染的加重,植株体内与抗性相关的抗氧化酶系统活性也会发生变化。两种松树感病后过氧化氢酶(CAT)活性即开始下降,而过氧化物酶(POD)活性和超氧化物歧化酶(SOD)活性却呈现先上升后下降趋势：说明松材线虫的侵入破坏了黑松、马尾松的抗氧化酶系统,寄主植物虽在病害胁迫初期作出了相应的防御反应,但随着松材线虫的大量繁殖,寄主自身保护作用逐渐减弱或丧失。3.测定了马尾松、黑松在自然感病状态下针叶内还原糖及矿质营养元素的变化趋势。结果表明,两种松树随病程发展针叶内还原糖及N元素含量均逐渐降低；其余矿质元素含量变化不一。表明由于线虫的侵入,破坏了植物的组织结构,影响了寄主的新陈代谢和物质循环,继而影响到对各种元素的吸收、转移及利用。4.首次采用ASD野外光谱仪测量了黑松和马尾松在松材线虫自然侵染后不同感病阶段的反射光谱,分析了其中光谱特征参数及叶绿素变化情况。结果表明：针对松树不同的发病阶段,应选择不同的光谱范围进行分析。从而能更好地反映植株病变程度与其光谱曲线间的关系;中红外波段反射光谱曲线对松树发病初期有一定的指示作用：红边位置、绿峰高度、红谷反射率、红边斜率、水分胁迫波段反射率等参数的动态变化趋势与松材线虫侵染后两种松树的病害症状具对应性；随病害程度加深两种松树叶绿素含量逐渐降低,且与光谱特征参数之间存显著线性关系。5.开展了马尾松、黑松在自然感病状态下枝条的组织病理学研究,结果发现,马尾松和黑松自感病初期即表现出病变特征,并随感病时间推移病变加剧。感病初期马尾松枝条皮层薄壁细胞的细胞壁开始木质化，伴有细胞破裂病融合形成空腔；至感病中期皮层薄壁细胞、周皮的栓内层细胞、以及韧皮部薄壁细胞等细胞均发生木质化,细胞内含物增多,形成层细胞也发生一定程度的木质化,树脂道因周围细胞破裂而变形：至感病末期,木质部以外所有部分完全被术质化、大量细胞破裂。黑松发病症状与马尾松大致相同,但黑松发病时间相对稍晚,发病程度也较轻,这可能是因为两者对松材线虫病的抗性强弱有差异。比较分析寄主同一发病阶段上、中、下三个冠层中的组织切片,同一发病阶段植株组织病理学特征在空间上受危害程度也略存有差异,认为与松材线虫入侵的位置及在树体内的分布和数量有关。