松墨天牛Monochamus alternatus是我国南方林区重要的蛀干害虫,也是我国重大林业外来入侵物种松材线虫Bursaphelenchus xylophilus的主要传播媒介.为探究热激蛋白HSP40在松墨天牛抵御高温胁迫中的功能,基于松墨天牛转录组数据(GenBank登录号:PRJNA548205),通过RT-PCR技术克隆两条松墨天牛HSP40基因,并对其进行生物信息学分析;使用MEGA 7.0软件构建松墨天牛HSP40系统进化树;利用RT-qPCR技术检测16日龄松墨天牛雌雄成虫各组织HSP40基因在不同温度与时间处理条件(35℃、37℃、40、42.5℃和45℃;0h、1 h、2 h和3 h)下和高温42.5℃处理3 h后的组织表达特性.结果表明:克隆获得松墨天牛两条HSP40基因MaltHSP40-l(GenBank 登录号:MW690168)和 MaltHSP40-2(GenBank 登录号:MW690169),其 ORF 长度分别为1 206 bp和1 059 bp,分别编码401个和352个氨基酸,分子质量分别约为45.24 kDa和39.25 kDa,等电点分别为6.73和9.07;两条序列中均存在含有保守的HPD基序以及DNA-J结构域;蛋白三维结构中均由N端的4个a螺旋和C端的底物结合域构成.系统进化树显示:MaltHSP40-1和MaltHSP40-2分别与光肩星天牛Anoplophora glabripennis的AglaHSP40-1和AglaHSP40-2遗传距离最近.RT-qPCR结果显示,高温胁迫可诱导松墨天牛HSP40基因的转录表达,雌雄成虫的MaltHSP40-1和MaltHSP40-2分别在35℃和37.5℃的条件下开始表达上调,在40℃或42.5℃时到达峰值,雄虫HSP40的相对表达量和上调倍数均高于雌虫;MaltHSP40-1及MaltHSP40-2在松墨天牛雌雄成虫的各组织中均有表达,42.5℃处理3 h后,MaltHSP40-l及MaltHSP40-2在各组织中的相对表达量均显著上调,精巢和卵巢中相对表达量最高.本研究表明McdltHSP40-l和MaltHSP40-2作为辅助分子伴侣,参与松墨天牛抵御高温胁迫.研究结果有助于深入探究热激蛋白在松墨天牛应对高温胁迫中的作用,也为揭示气候变暖背景下松墨天牛及松材线虫病的流行成灾机理提供理论依据.

松材线虫病(Pine wilt disease)传入我国以来,造成了大面积松林枯死,严重威胁我国的林业和生态建设的发展,但目前分析林分和景观水平因子对松材线虫病综合影响的研究较少.本文基于松材线虫病危害后期的山东威海地区的松林,利用野外调查数据、森林资源二类调查数据和高分辨率遥感影像,获取了影响松材线虫病危害的林分水平和景观水平的各种因子,通过逐步回归分析、线性回归分析和建立广义线性模型(GLM),探讨了景观分析的最适尺度,分析不同因子在解释松材线虫病危害程度方面的作用和相对重要性,以期为松材线虫病的防控技术及宏观管理政策制定提供科学依据.结果显示,750 m尺度下景观格局指数对松材线虫病发病率的解释效果最好.景观因子中,距疫源地距离、景观分离度与距人为活动区域距离对发病率影响最显著(相对重要性值为1.00),其中景观分离度和距疫源地距离与发病率呈负相关,距人为活动区域距离与发病率呈正相关;松林斑块连接度的相对重要性次之(相对重要性值为0.69),与发病率呈正相关;斑块丰富度密度、相关外接圆指数的相对重要性值较低(0.33).林分因子中,林分密度的相对重要性值最低(0.23).综合分析林分因子和景观因子的作用发现,在威海地区松材线虫病暴发后期的林分中,相较于林分因子,景观因子起主导作用.研究结果有助于提高对松材线虫病发生的驱动机制的了解.

松材线虫病是我国南方森林面临的主要灾害之一.本文基于野外调查和高分一号(GF-1)卫星WFV影像数据,采用随机森林模型构建松材线虫病空间识别模型,探究地形、人类活动和林分因子等对病害发生的影响,监测病害空间分布,并采用空间自相关性分析评估江西省赣州市南康区松材线虫病发生特征.结果表明:构建模型对松材线虫病的识别效果良好(AUC值=0.99,总体精度=0.96),可以实现对区域松材线虫病空间分布情况的有效监测;归一化差异绿度指数(NDGI)、距高速公路的距离、归一化植被指数(NDVI)是重要的建模因子;空间 自相关性分析表明,松材线虫病的发生存在明显的空间正相关性即空间聚集性特征;南康区松材线虫病高发生区集中于赤土乡、朱坊镇和十八塘乡,低发生区集中于蓉江街道附近;分析变量的边际效应发现,离高速公路远、离县道近的低海拔地段是松材线虫病易发区域.研究结果可服务于区域松材线虫病分布的快速监测,对该病害防治和管理具有一定的指导意义.

[目的]针对在松枯死树监测实践中,从无人机航拍RGB影像中自动识别松枯死树漏检率高的问题,提出了一种生产应用场景下基于多色彩空间的YOLOv5 松枯死树高精度自动识别新方法.[方法]利用无人机采集大面积松材线虫病发生林分的RGB图像,用Pix4Dmapper软件拼接,用LabelImg开源软件建立VOC格式的松枯死树数据集,分别用Faster R-CNN、YOLOv3、YOLOv4、YOLOv5、SSD和EfficientDet等 6 种基于深度学习的目标检测算法对数据集进行训练和测试,以精确率、召回率、平均准确率以及F1分数作为评价指标筛选出最优目标检测算法;然后将采集的RGB图像转换成LAB和HSV色彩空间图像,再将这 3 个色彩空间的图像分别用最优目标检测算法进行训练,得到目标在每个色彩空间的边界框,使用非极大值抑制算法对这些边界框进行处理,得到最优边界框实现松枯死树自动识别.[结果]6 种算法均取得良好效果,其中YOLOv5模型为最优算法,其精准率、平均查准率和F1 分数在 6 种算法中均最高,分别达到 97.58%、82.40%和 0.85.通过 3 个色彩空间融合后,反映漏检情况的召回率由 74.54%提高到 98.99%,平均准确率提升至 98.39%.[结论]基于多色彩空间的YOLOv5 模型能够显著提高从无人机航拍RGB影像中检测松枯死树的精度,为松枯死树监测提供了有力工具,也有助于松材线虫病的防治.

本文介绍了广东省林业有害生物的发生和防控概况,阐述了广东省以林业有害生物生态控制和绿色防控为导向,在立体化监测的基础上,建立树种合理配植避灾、检疫御灾、持续控制和应急控制相结合减灾的防控技术体系,以及林业有害生物防控技术规范化、标准化,防控工作社会化的保障体系,切实保护森林资源.

无人机航摄监测森林病虫害是一个新的研究热点.为探究无人机航摄在松材线虫病监测中的应用,本研究于2017年11月利用小型固定翼无人机采集了广东省河源市新丰江库区松材线虫病疫点的航摄影像,总面积1425.9 hm2.固定翼无人机搭载了1台可见光数码相机和1台多光谱数码相机,能同时采集枯死松树的可见光和近红外的航摄影像.利用LAMapper软件对航摄图像进行空中三角测量和像素匹配,获得可见光正射影像和多光谱正射影像.使用ERDAS软件生成影像的归一化植被指数 (NDVI).然后将带有地理信息的完整影像自动导入GIS系统进行异常点识别和几何矫正,导出最终的影像数据.最后,对影像进行分析,并根据植被指数 (NDVI)对图像进行分类.分析结果显示,航摄的疫点中共自动识别1486株枯死松树,并获得了其分布地图及坐标点位置.验证结果表明监测的准确率达到80%以上,坐标点精度达到2-3 m.本研究结果具有低成本、自动化、可靠、客观、高效和及时等优点,可为大面积监测松材线虫病的发生现状和流行动态、评估防控效果和灾害损失提供技术支撑.

松材线虫在20世纪30年代就由美国的Steiner和Buhrer作为新种报道,但直至1971年才在日本被确认是引起松树枯死的原因.目前松材线虫在世界上分布还不很普遍,但对世界松林构成严重威胁.本文介绍了松材线虫发生及防控现状,着重介绍了松材线虫在世界的分布、寄主植物、传媒昆虫及管理现状.针对我国松材线虫病的发生和防控现状,探讨了我国松材线虫病防控对策和提出展望.

松材线虫病是由松材线虫、寄主植物、媒介昆虫、伴生真菌和细菌、人类经济和物流活动及环境因素等多种因素交织作用形成的复杂病害系统.该病1982年发现以来至今一直是我国最为严重的森林灾害,其致病机理至今仍然没有定论,因此也制约着有效防控技术的产出.本文主要从松材线虫病的病原、致病机理、致病基因、松材线虫致病的生态学过程等方面综述了松材线虫病致病机理的研究进展,为松材线虫病的进一步研究和有效防控技术的产出提供参考.

松材线虫病(pine wilt disease,PWD)是一种重大的森林病害,对我国乃至世界生态环境和森林资源造成了严重破坏和威胁.由于该病发生发展的复杂性,病原的致病机理一直不清楚.面对松材线虫的侵染,寄主松树势必要启动防御机制予以抵抗.现对寄主松树受松材线虫侵染后组织病理学、生理生化及分子病理学的变化进行综述,并对今后从寄主角度研究松材线虫病提出思考和展望,这将有助于进一步了解松树与松材线虫的互作过程,并揭示寄主从防御到最后死亡的内在原因,从而找到防治松材线虫病的有效策略.

在浙江安吉选择松材线虫病危害的马尾松人工纯林,分别进行暂不采伐直至10年后统一伐除受害木的集中干扰、采伐受害松木的适度干扰、采伐受害松木与周边松木及生长势弱松木的强度干扰,探讨不同干扰模式使受害马尾松林恢复健康的可能性.16年后的试验结果表明:3种模式下受害林分马尾松的重要值为集中干扰＞适度干扰＞强度干扰,阔叶树的重要值则正好相反;与集中干扰相比,适度和强度干扰后的马尾松、阔叶树的平均胸径分别提高1.2、1.7倍和1.3、1.9倍,平均树高分别提高了1.5、2.0倍和1.2、1.8倍,林分每公顷蓄积量分别是集中干扰样地的5.2和3.8倍;适度和强度干扰的各径阶株数均远高于集中干扰样地,胸径结构近似于反J型曲线,也形成了复层林,物种丰富度和多样性指数均显著高于集中干扰样地,林木个体差异及林分复杂性指数均表现为适度干扰＞强度干扰＞集中干扰.适度和强度干扰下单层马尾松同龄纯林均演替为复层马尾松-阔叶树混交异龄林.3种模式均是正向阔叶化演替,演替速度为强度干扰＞适度干扰＞集中干扰.表明适度干扰更有利于病害马尾松林分恢复,间伐马尾松纯林能加快阔叶混交化进程以抵御松材线虫病的入侵.