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鲜为人知的土壤线虫


□ 王莹莹

王莹莹

  线虫(Nematodes)是一类较低等的动物,属于无脊椎动物巾的线虫动物门,雌雄同体或雌雄异体。据估计,全世界有超过50万种线虫,主要包括寄生性线虫和非寄生性线虫两大类,其中的非寄生性线虫约占总数的52%~65%。到上世纪90年代为止,科学报道过的线虫大约有2万种,其中约2千种为植物寄生性线虫,广泛寄生于植物的根、茎、叶、花、芽或种子上,如臭名昭著的马铃薯胞囊线虫、香蕉穿孔线虫和松材线虫等,它们不仅严重危害植物的生长,还会造成巨大的经济损失。另外约有5000种为动物寄生性线虫,如人们熟知的蛔虫和钩虫等,以及前一段时间在进口黄鳝中检验出的颚口线虫等,都会威胁人、畜的健康。其余约13000种属于非寄生性线虫,它们广泛生活在海洋、淡水、池沼、沙漠和各种土壤中。

  在众多的土壤动物中,土壤线虫是数量和功能最丰富的一类。它们的个体都很小,成虫体长通常只有0.3—5毫米左右。在某些土壤中,每平方米的线虫种类可达119种,密度可达每平方米8100条(如波多黎各的热带雨林)到3000万条(如前苏联的草甸草原)。土壤线虫几乎无处不在,并且直接参与土壤生态系统的物质循环和能量流动,在营养物质的转化、储存和释放,土壤微生物的调节以及土壤理化性质的改变等过程中都发挥着重要作用。因此关于土壤线虫在土壤生态系统巾功能的研究越来越受到重视,其相关研究的基础便是土壤中目标线虫的分离与富集。

  复杂的分离鉴定流程

  目前较为常用的土壤线虫分离方法主要有两种,一种是贝尔曼(Baermann)漏斗法,即在漏斗中放入线虫滤纸,将土样置于其上并用水淹没,24小时后通过漏斗下方的乳胶管收集线虫样本。另一种方法是Ludox TM悬浮法,即通过制备Ludox悬浮液、利用大孔径筛网过筛、利用悬浮液使筛网中的残’留物悬浮,以及利用小孔径筛网二次过筛等一系列重复性步骤,完成土样巾线虫样本的收集。事实上,这两种方法各有利弊,具体操作时可根据实际情况加以选择,如果分离活体线虫应选择前者。

  除了耗时耗力的分离方法外,线虫研究的前期工作还包含一系列独特的专业流程,如定容、计数、脱水,以及玻片制作等,最终的分类鉴定工作更要完成庞大而复杂的内容,需要娴熟的显微操作技术、扎实的鉴定基础和极大的耐心。

  根据线虫的形态学特征及其取食方式,人们通常将线虫划分为8个营养类群,即:植食线虫、食真菌线虫、食细菌线虫、沉积食性线虫、肉食线虫、食单细胞真核生物线虫、生活史中营自由生活阶段的动物寄生线虫和杂食线虫。鉴定时,可根据显微镜下的虫体是否含有口针进行简单归类。对于有口针的类型,可依据虫体的食道类型、食道球的数日等继续划分,最终依据头部、口腔和尾部特征以及口针(或齿针)长度等实测值进一步确定到种;对于没有口针的类型,则可依据虫体侧器的形状、口腔的形状、是否有尾腺以及头部刚毛是否明显等特征进一步确定到种。

  在油镜下的视野里通常可以见到缤纷多样的线虫。有些线虫具有“口吐银针”的本领,植食线虫利用口针这一“给力”的工具刺破植物外壁吸取汁液;肉食线虫则会刺穿猎物体表,然后大快朵颐。还有一些顶着华丽的“鹿角”或头插“羽扇”的线虫,它们那些复杂的头部装饰其实并不是为了美观,而是辅助其将周遭的食物“扫入”口中,以便高效进食。还有一些种类的线虫具有大得惊人的几丁质口腔,口腔中大多有齿,其作用也是方便线虫摄食。

  土壤健康状况的指示生物

  土壤健康状况即土壤生态系统维持生物生产力、改善环境质量和促进动植物健康的能力,它深刻地影响植物、动物和人类的健康,并决定着农业的可持续发展和未来的环境质量。以往评价土壤健康状况时通常仅使用物理化学或生物指标。近年来,随着研究的深入,土壤生物作为土壤中最具生命力的部分已得到越来越广泛的重视,相关研究结果也得到了日益广泛的应用。

  线虫是土壤生物中的优势类群,无论土壤健康状况良好还是遭受污染,其中都有线虫分布。土壤线虫生活在土壤问隙水中,由于与环境直接接触且移动速度缓慢,可以较好地反映小尺度土壤环境的细微变化。此外,线虫的世代周期较短,可以在短时间内对环境变化作出响应;它们食性多样,在土壤食物网中扮演着重要角色。正是这些优势使土壤线虫毫无争议地成为当前土壤健康状况研究中最常用的指示生物之一。

  目前,土壤线虫已被成功运用于农田生态系统、森林生态系统和草地生态系统等的土壤健康状况评估中,土壤线虫可指示的污染物也囊括了铜、锌等重金属及多环芳香烃等石油污染物。欧美等国家和地区正致力于土壤质量总体评价试验方面的研究,我国也已将土壤质量演变中的生物指标列入相关的重大科技研究项目中。因此,进一步开展线虫研究,对探明湿地土壤生态系统机制及保持土壤健康状况都具有重要意义,相关研究还可应用于指导农业生产及环境变化研究,从而促进我国社会经济和生态环境的可持续发展。

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摘自:大自然 2011年第06期  
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