DOI: https://doi.org/10.2478/jofnem-2025-0004
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39990518
تاريخ النشر: 2025-02-01
المؤلف: Е. Н. Арбузова وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات إدارة وتوصيف الديدان الخيطية
نظرة عامة
في استطلاع تم إجراؤه خلال 2022-2023 عبر خمس مناطق من جمهورية أرمينيا، قام الباحثون بالتحقيق في تجفيف المزارع الصنوبرية، مع التركيز بشكل خاص على صنوبر سكوت (*Pinus sylvestris* L.) وصنوبر القرم (*Pinus nigra* subsp. *pallasiana* (Lamb.) Holmboe). تم جمع ما مجموعه 125 عينة خشبية، مما أدى إلى اكتشاف مهم لنيماتودا الخشب الصنوبري *Bursaphelenchus xylophilus* (Steiner و Buhrer 1934) Nickle 1981 بالقرب من قرية هانكافان في محافظة كوتايك. يمثل هذا الاكتشاف أول تحديد لهذا النوع المحجوز في أرمينيا.
تم الكشف عن النيماتودا في عينات من عدة أشجار تظهر علامات على اصفرار الإبر، وكانت خصائصها الشكلية تتماشى مع جنس *Bursaphelenchus* Fuchs، 1937، تحديدًا ضمن مجموعة xylophilus. أكدت التحليلات الجينية الجزيئية لجزء من جين السيتوكروم أوكسيداز الميتوكوندري (*mtCOI*) تطابقًا بنسبة 100% مع *B. xylophilus*. أظهرت التحليلات النشوء والتطور أن النيماتودا المحددة تجمعت مع عزلات من الصين وكوريا والبرتغال واليابان. تؤكد الدراسة على الحاجة إلى فحوصات شاملة لمزارع الصنوبر في أرمينيا لتقييم مدى انتشار هذه الفاشية.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث التهديد الكبير الذي تشكله نيماتودا الخشب الصنوبري (PWN)، *Bursaphelenchus xylophilus*، والتي تتسبب في تدهور الأنواع الصنوبرية وتصنف ككائن محجر خطير في الغابات على مستوى العالم. نشأت من أمريكا الشمالية، انتشرت PWN إلى شرق آسيا وأوروبا، مما تسبب في أضرار واسعة النطاق للغابات منذ اكتشافها الأول في اليابان في عام 1905 ولاحقًا في البرتغال في عام 1999. على الرغم من تدابير السيطرة، استمرت النيماتودا في الانتشار، مما دفع إلى إجراء استطلاعات سنوية للغابات الصنوبرية داخل الاتحاد الأوروبي بسبب انتقالها عبر التجارة الدولية في منتجات الخشب.
تسلط الورقة الضوء على السياق الجغرافي لأرمينيا، التي تحتوي على أكثر من 330,000 هكتار من الغابات، مما يشكل 11% من إجمالي مساحتها. توزيع هذه الغابات غير متساوٍ، حيث تقع الغالبية في المناطق الشمالية والشمالية الشرقية. يقتصر الفلورا الصنوبرية في أرمينيا على سبع أنواع، بما في ذلك عدة أنواع من الصنوبر، والتي تلعب دورًا حيويًا في الحفظ. تشير الملاحظات الأخيرة إلى اتجاه مقلق لتدهور أشجار الصنوبر، خاصة في المزارع الاصطناعية، مما أدى إلى إجراء استطلاعات شاملة للآفات الصنوبرية التي بدأت بها مجموعة بحثية من المركز العلمي لعلم الحيوان والهيدروإيكولوجيا NAS RA منذ عام 2020. تهدف الدراسة الحالية إلى تقييم حيوانات النيماتودا المسببة للأمراض في غابات الصنوبر في أرمينيا، مع إجراء استطلاعات استكشافية في 2022-2023.
طرق
في الدراسة التي أجريت من 2022 إلى 2023 عبر خمس محافظات في أرمينيا، قام الباحثون بفحص مزارع الصنوبر، التي تتكون أساسًا من *Pinus sylvestris* var. *hamata* ومختلطة مع *Pinus nigra* subsp. *pallasiana*، لتقييم الإصابة بالنيماتودا، وخاصة *Bursaphelenchus xylophilus*. تم جمع عينات خشبية من 125 شجرة تظهر علامات على التدهور، بما في ذلك عينات جافة تمامًا وأخرى جافة جزئيًا. شمل أخذ العينات حفر قطع خشبية (100-150 سم³) من الجذوع والفروع، مع ضمان تعقيم الأدوات بين العينات لمنع التلوث.
تم عزل النيماتودا باستخدام طريقة قمع باريمان، حيث تم غمر الأنسجة الخشبية في الماء لمدة 24 ساعة في درجة حرارة الغرفة. تم فحص التعليق الناتج تحت مجهر ستيريو من نوع زيس ستيمي 508، وتم تصوير النيماتودا باستخدام زيس أكسيو إيمجر A2. تم دمج تحديد الأنواع مع التشخيصات الشكلية والجزيئية، مع الالتزام بالبروتوكولات المعمول بها واستخدام مفاتيح التعريف من مصادر متنوعة، مع الاعتراف بالتحديات في تمييز الأنواع النيماتودية ذات الصلة الوثيقة بناءً فقط على الشكل.
نتائج
في الاستطلاعات التي أجريت، تم الكشف عن *Bursaphelenchus xylophilus* حصريًا في عينات من موقع واحد بالقرب من هانكافان، أرمينيا. على مدار عامين، تم عزل ستة أفراد فقط من قطع الخشب لأشجار الصنوبر التي تظهر علامات على الجفاف. على وجه التحديد، في عام 2022، تم تحديد أنثى ناضجة جنسيًا وذكرين، بينما في عام 2023، تم جمع اثنتين من الإناث وذكر واحد. كشفت التحليلات الشكلية عبر المجهر الضوئي عن ميزات مميزة لـ *B. xylophilus*، بما في ذلك شكل رأس مميز مع ستايلت، وغطاء مهبلي يقع عند 75% من طول الجسم من الطرف الأمامي، وسبك ذكر بشكل قرص مسطح.
أكد التحليل الجزيئي لجين *mtCOI* هوية النيماتودا كـ *B. xylophilus*، مع إظهار تشابه دقيق مع عزل صيني (MT808405). تم إيداع تسلسل النيوكليوتيدات (702 bp) المستخرج من العينات الأرمينية في جين بانك (رقم الوصول PP989924). أظهرت التحليلات النشوء والتطور باستخدام طرق الاحتمالية القصوى (ML) أن النيماتودا الأرمينية تجمعت مع تسلسلات من عزلات برتغالية وصينية وكورية ويابانية من *B. xylophilus*، مع تحقيق التحليل للاحتمالية اللوغاريتمية -1916.33. تؤكد النتائج على وجود هذا النوع في أرمينيا وعلاقته الجينية مع عزلات عالمية أخرى.
مناقشة
تناقش قسم المناقشة في ورقة البحث الآثار المترتبة على النتائج المتعلقة بنيماتودا الخشب الصنوبري (PWN)، *Bursaphelenchus xylophilus*، خاصة في سياق مناخ أرمينيا. تسلط الضوء على أنه بينما يمكن أن تعيش PWN في المناخات الباردة، فإن ظهورها كمرض ذبول الصنوبر (PWD) عادة ما يقتصر على المناطق ذات درجات حرارة الصيف المتوسطة التي تتجاوز 20-25 درجة مئوية. في أرمينيا، التي تتميز بمناخ قاري جاف مع درجات حرارة متوسطة تتراوح من 2.7 إلى 14 درجة مئوية، تعتبر الظروف غير مناسبة للتكاثر الجماعي لـ PWN، مما قد يفسر التعرف المتقطع على النيماتودا.
تم تأكيد التعرف الشكلي على PWN من خلال تسلسل وحدة السيتوكروم أوكسيداز الميتوكوندري (mtCOI)، مما يؤكد وجودها في المنطقة. تثير الورقة مخاوف بشأن إمكانية إدخال PWN من خلال الخشب المستورد، حيث تفتقر أرمينيا إلى تدابير فعالة للمراقبة والسيطرة. كما تناقش دور الأنواع الناقلة، وخاصة جنس *Monochamus*، في انتشار النيماتودا، مشيرة إلى أنه بينما تم الإبلاغ عن *M. galloprovincialis* فقط في المناطق الحضرية، يمكن أن تخدم أنواع الخنافس الأخرى الموجودة في مزارع الصنوبر أيضًا كناقلات. يدعو المؤلفون إلى تعزيز التدابير الصحية النباتية، بما في ذلك إزالة الأشجار المصابة وإجراء مسح وطني شامل لمزارع الصنوبر لتقييم انتشار PWN وناقلاتها، موصين في النهاية بإجراء تحليل للمخاطر لتقييم التأثير المحتمل لـ PWN في الظروف المناخية الفريدة لأرمينيا.
DOI: https://doi.org/10.2478/jofnem-2025-0004
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39990518
Publication Date: 2025-02-01
Author(s): Е. Н. Арбузова et al.
Primary Topic: Nematode management and characterization studies
Overview
In a survey conducted during 2022-2023 across five regions of the Republic of Armenia, researchers investigated drying coniferous plantations, specifically focusing on Scots pine (*Pinus sylvestris* L.) and Crimean pine (*Pinus nigra* subsp. *pallasiana* (Lamb.) Holmboe). A total of 125 wood samples were collected, leading to the significant discovery of the pinewood nematode *Bursaphelenchus xylophilus* (Steiner and Buhrer 1934) Nickle 1981 near Hankavan village in Kotayk Province. This finding marks the first identification of this quarantine species in Armenia.
The nematodes were detected in samples from several trees exhibiting browning needles, and their morphological characteristics aligned with the genus *Bursaphelenchus* Fuchs, 1937, specifically within the xylophilus group. Molecular genetic analysis of a fragment of the mitochondrial cytochrome oxidase I (mtCOI) gene confirmed a 100% match with *B. xylophilus*. Phylogenetic analysis indicated that the identified nematodes clustered with isolates from China, Korea, Portugal, and Japan. The study underscores the need for comprehensive examinations of pine plantations in Armenia to assess the extent of this outbreak.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the significant threat posed by the pinewood nematode (PWN), *Bursaphelenchus xylophilus*, which is responsible for the decline of coniferous species and is classified as a dangerous forest quarantine organism globally. Originating from North America, PWN has spread to East Asia and Europe, causing extensive damage to forestry since its first detection in Japan in 1905 and later in Portugal in 1999. Despite control measures, the nematode has continued to spread, prompting annual surveys of coniferous forests within the European Union due to its transmission via international trade in wood products.
The paper highlights the geographical context of Armenia, which has over 330,000 hectares of forest, constituting 11% of its total area. The distribution of these forests is uneven, with the majority located in the northern and northeastern regions. The coniferous flora in Armenia is limited to seven species, including several types of pines, which play a crucial role in conservation. Recent observations indicate a concerning trend of pine tree die-off, particularly in artificial plantations, leading to comprehensive surveys of pine pests initiated by a research group from the Scientific Center of Zoology and Hydroecology NAS RA since 2020. The current study aims to assess the fauna of pathogenic nematodes in Armenia’s pine forests, with reconnaissance surveys conducted in 2022-2023.
Methods
In the study conducted from 2022 to 2023 across five provinces in Armenia, researchers examined pine plantations, primarily consisting of *Pinus sylvestris* var. *hamata* and mixed with *Pinus nigra* subsp. *pallasiana*, to assess infestation by nematodes, particularly *Bursaphelenchus xylophilus*. Wood samples were collected from 125 trees exhibiting signs of decline, including both completely dried and partially dried specimens. Sampling involved drilling wood chips (100-150 cm³) from trunks and branches, ensuring sterilization of tools between samples to prevent contamination.
The isolation of nematodes was performed using the Baermann funnel method, with wood tissues submerged in water for 24 hours at room temperature. The resulting suspensions were examined under a Zeiss Stemi 508 stereomicroscope, and nematodes were photographed using a Zeiss Axio Imager A2. Species identification combined morphological and molecular diagnostics, adhering to established protocols and utilizing identification keys from various sources, acknowledging the challenges in distinguishing closely related nematode species based solely on morphology.
Results
In the conducted surveys, Bursaphelenchus xylophilus was detected exclusively in samples from a single locality near Hankavan, Armenia. Over two years, only six individuals were isolated from wood chippings of pines exhibiting signs of drying. Specifically, in 2022, one sexually mature female and two males were identified, while in 2023, two females and one male were collected. Morphological analysis via light microscopy revealed characteristic features of B. xylophilus, including a distinct head shape with a stylet, a vulval flap located at 75% of the body length from the anterior end, and a male spicule with a flattened disk shape.
Molecular analysis of the mtCOI gene confirmed the identity of the nematodes as B. xylophilus, showing exact similarity to a Chinese isolate (MT808405). The nucleotide sequence (702 bp) obtained from the Armenian specimens has been deposited in GenBank (Accession No. PP989924). Phylogenetic analysis using Maximum Likelihood (ML) methods indicated that the Armenian nematodes clustered with sequences from Portuguese, Chinese, Korean, and Japanese isolates of B. xylophilus, with the analysis yielding a log likelihood of -1916.33. The results underscore the presence of this species in Armenia and its genetic relationship with other global isolates.
Discussion
The discussion section of the research paper addresses the implications of the findings related to the pinewood nematode (PWN), *Bursaphelenchus xylophilus*, particularly in the context of Armenia’s climate. It highlights that while PWN can survive in cooler climates, its manifestation as pine wilt disease (PWD) is typically restricted to regions with average summer temperatures exceeding 20-25°C. In Armenia, characterized by a dry continental climate with average temperatures ranging from 2.7 to 14°C, conditions are deemed unsuitable for the mass reproduction of PWN, which may explain the sporadic identification of the nematode.
The morphological identification of PWN was corroborated by mitochondrial cytochrome oxidase subunit I (mtCOI) sequencing, confirming its presence in the region. The paper raises concerns about the potential introduction of PWN through imported wood, as Armenia lacks effective monitoring and control measures. It also discusses the role of vector species, particularly the genus *Monochamus*, in the nematode’s spread, noting that while only *M. galloprovincialis* has been reported in urban areas, other beetle species found in pine plantations could also serve as vectors. The authors advocate for enhanced phytosanitary measures, including the removal of infected trees and a comprehensive national survey of pine plantations to assess the prevalence of PWN and its vectors, ultimately recommending a risk analysis to evaluate the potential impact of PWN in Armenia’s unique climatic conditions.