مرض ذبول الصنوبر: تهديد عالمي للغابات Pine wilt disease: A global threat to forestry

المجلة: Plant Pathology، المجلد: 73، العدد: 5
DOI: https://doi.org/10.1111/ppa.13875
تاريخ النشر: 2024-02-08

مرض ذبول الصنوبر: تهديد عالمي للغابات

بواسطة باك، م. أ.، بونيفاسيو، ل.، إيناسيو، م. ل.، موتا، م. وبوا، إ.

حقوق الطبع والنشر، الناشر ومعلومات إضافية: النسخة الخاصة بالناشرين موزعة بموجب شروط ترخيص المشاع الإبداعي للاستخدام غير التجاري.
رابط DOI للإصدار المسجل على موقع الناشر
مقالة مراجعة
وايلي

مرض ذبول الصنوبر: تهديد عالمي للغابات

ماثيو أ. باك ® | لويس بونيفاسيو ماريا ل. إيناسيو ® | مانويل موتا إريك بوا

مركز علوم المحاصيل والبيئة، جامعة هاربر آدامز، نيو بورت، المملكة المتحدة
قسم صحة النبات، المعهد الوطني للبحوث الزراعية والبيطرية (INIAV)، أويراس، البرتغال
الموارد الحيوية GREEN-IT من أجل الاستدامة، ITQB NOVA، أويراس، البرتغال
نيمالاب-ميد، قسم البيولوجيا، جامعة إيفورا، إيفورا، البرتغال
العلوم البيولوجية، مركز أبردين للاستدامة البيئية، جامعة أبردين، أبردين، المملكة المتحدة

المراسلات

ماثيو أ. باك، مركز علوم المحاصيل والبيئة، جامعة هاربر آدامز، نيو بورت، شروبشاير TF10 8NB، المملكة المتحدة.
البريد الإلكتروني: mback@harper-adams.ac.uk

معلومات التمويل

الجمعية البريطانية لعلم أمراض النبات، رقم المنحة/ الجائزة: منحة دراسة قصيرة (دراسات جائحة النبات)

الملخص

تعتبر أشجار الصنوبر الأكثر أهمية اقتصادية في العالم، ومعها أشجار الأوكاليبتوس، تهيمن على الغابات التجارية. لكن نجاح عدد قليل نسبيًا من الأنواع المزروعة على نطاق واسع، مثل صنوبر البحر (Pinus pinaster)، يأتي بتكلفة. تعتبر أشجار الصنوبر جذابة للآفات الضارة والجراثيم، بما في ذلك دودة الخشب الصنوبري (PWN)، Bursaphelenchus xylophilus، المسبب لمرض ذبول الصنوبر (PWD). تم وصف PWD في الأصل في اليابان، وقد تسبب في دمار واسع النطاق للغابات في دول مثل الصين وتايوان والبرتغال وإسبانيا والولايات المتحدة. تتسبب PWN في أضرار لا يمكن إصلاحها لنظام الأوعية الدموية في أشجار الصنوبر المضيفة، مما يؤدي إلى الوفاة في غضون 3 أشهر. تعتبر خنافس المنشار الصنوبرية (Monochamus spp.) ناقلات رئيسية لـ PWD، حيث تقوم بإدخال PWN إلى الأشجار السليمة أثناء التغذية. تساهم كائنات أخرى في انتشار وتطور PWD، بما في ذلك البكتيريا والفطريات وخنافس اللحاء. تشمل تدابير السيطرة قطع الأشجار لمنع انتقال الناقلات لـ PWN، وعلاجات المبيدات الحشرية، وفخاخ Monochamus spp. وتربية الأشجار من أجل مقاومة النباتات. تعتبر PWN مسببًا للحجر الصحي وتخضع للتشريعات المنتظمة والتدابير الصحية النباتية التي تهدف إلى تقييد الحركة ومنع إدخالها إلى مناطق جديدة. تبحث الأبحاث الحالية في استخدام المبيدات الحيوية ضد PWN وMonochamus spp. تستعرض هذه المراجعة علم الأحياء، وعلم الأوبئة، والأثر، وإدارة PWD من خلال الأبحاث المنشورة، والأدبيات الرمادية، والمقابلات مع الأشخاص المعنيين مباشرة بإدارة المرض في البرتغال.

الكلمات الرئيسية

بورسافيلينشوس زيلوفيلاس، مونوشاموس، دودة الخشب الصنوبرية، بينوس بيناستر، خنفساء الساوير

1 | الديدان الخيطية وناقلاتها

ينتمي جنس الديدان الخيطية Bursaphelenchus spp. إلى رتبة Rhabditida وعائلة Aphelenchoididae، التي تتكون من الديدان الخيطية التي تتغذى على النباتات والفطريات. تم وصف Bursaphelenchus xylophilus في الأصل في اليابان باسم B. lignicolus (مامييا وكييوهارا، 1972) و Aphelenchoides xylophilus في الولايات المتحدة (ستاينر وبورهير، 1934) قبل أن يؤكد نيكلي وآخرون (1981) أنهم في الواقع نفس النوع. هناك علاقة وثيقة واعتماد متبادل.
العلاقة بين دودة الخشب الصنوبرية (PWN) وخنافس المنشار الصنوبرية (Monochamus spp.) الناقلة لها.
دورة حياة PWN معقدة (الشكل 1) وتتكون من مراحل نباتية وفطرية (فونسيكا وآخرون، 2015). في المرحلة الفطرية، تتغذى الديدان الخيطية على الفطريات الزرقاء مثل أنواع Ophiostoma sensu lato، التي يتم إدخالها عادة بواسطة خنافس اللحاء أثناء استعمارها للأشجار. تحدث هذه الفطريات بكثرة حول غرف اليرقات من Monochamus spp.، مما يؤدي إلى تراكم اليرقات من المرحلة الثانية (J2s) من PWN في هذا المكان. خلال
الشكل 1 ملخص لدورة حياة Bursaphelenchus xylophilus فيما يتعلق بنشاط خنفساء الصنوبر، Monochamus spp. صور مقدمة من INIAV، البرتغال.
الظروف السلبية، بما في ذلك انخفاض توفر الغذاء، تؤدي إلى تحول اليرقات من المرحلة J2 إلى مراحل اليرقات المشتتة (JIII و JIV). المرحلة اليرقية 4 (JIV) هي مرحلة دائمة وتتميز بوجود جلد سميك ورأس على شكل قبة مع ستايلت غير متطور و bulb متوسط. اليرقات الدائمة لا تتغذى ومغطاة بمادة واقية تساعدها على الالتصاق بوسائطها الحشرية. تتجمع الديدان الخيطية في الخشب المحيط بغرف العذارى وتكون في اتصال مباشر مع العذارى.
أظهر غونكالفيس وآخرون (2021) أن المركبات المستخرجة من جلد أنواع مونوشاموس تمكن ديدان النيماتودا من تمييز ناقلها عن غيره من الخنافس غير الناقلة. بمجرد أن تتلامس مع ناقلها، تهاجر ديدان النيماتودا تحت الأجنحة إلى الجهاز التنفسي (القصبات) للخنافس، التي تتجه بعد ذلك لتتغذى على الأشجار الصحية. تُعرف الفترة التي تتغذى فيها الخنافس البالغة الصغيرة على لحاء البراعم الصحية التي تبلغ من العمر سنة واحدة من أشجار الصنوبر بفترة التغذية النضج، وعادة ما تستمر لمدة 10-15 يومًا (توجاشي، 1990). يتم إدخال الديدان النيماتودية إلى الأشجار من خلال الآفات التي تسببها تغذية الحشرات. وهكذا، يبدأ دورة المرض مرة أخرى.
بمجرد دخولها إلى البراعم الصغيرة، تتخلص الديدان الخيطية من جلدها لتصبح بالغة خلال 48 ساعة، قبل أن تهاجر إلى النظام الوعائي والراتنج.
القنوات، حيث تتغذى على خلايا الظهارة والبارينشيم. تم تقديم وصف مفصل لآلية مرض الديدان الخيطية المسببة للأمراض بواسطة مايرز (1988) وكورودا (1989) وكورودا (2012). يبدو أن الديدان الخيطية المسببة للأمراض تمر بحدثين هجرين بمجرد دخولها الشجرة. أولاً، تهاجر عدد محدود من الديدان الخيطية (تلك التي تنجو من الراتنج اللزج المودع في قنوات الراتنج) إلى اللحاء، الخشب والكامبيوم. ثانياً، يبدأ التكاثر مع اتساع آفات التغذية وتوقف إنتاج الراتنج، وتهاجر العديد من الديدان الخيطية إلى الأنسجة الوعائية.
هناك علاقة متبادلة واضحة بين دودة الخشب (PWN) وناقلها. تضع خنفساء المنشار الصنوبرية (Monochamus spp.) بيضها في الأشجار الميتة أو المحتضرة التي تأثرت بعوامل حيوية مثل مرض ذبول الصنوبر (PWD) بالتزامن مع خنافس اللحاء أو عوامل غير حيوية مثل حرائق الغابات، بينما تتطلب الدودة الخيطية Monochamus spp. من أجل الانتقال (Futai، 2013). الأشجار المصابة بمرض PWD أكثر عرضة للاستعمار من قبل خنافس اللحاء، وبالتالي تجذب Monochamus spp. من خلال الفيرومونات الخاصة بها. هناك تفاصيل إضافية حول هذه الدورة الحياتية تبرز العلاقة المعقدة بين هذه الكائنات، مثل أهمية غرف اليرقات للخنافس في تطوير الدودة الخيطية خلال مرحلة التغذية على الفطريات، والتي سيتم توسيعها أدناه.

2 | تحديد الديدان الخيطية

تم تحديد حوالي 125 نوعًا من بُرسافيلينكوس حتى الآن، مع من جميع الأنواع التي تحدث في أشجار الصنوبر (كانزاكي وجيبلين-ديفيس، 2018). يمكن استخراج الديدان الخيطية من عينات الخشب والحشرات وتحديدها باستخدام طرق مورفولوجية/مورفومترية و/أو جزيئية (PCR). تعاني طرق التشخيص المناعي مثل ELISA من عيوب بسبب التفاعلات المتقاطعة مع أنواع أخرى من بورتسافيلينكوس (فونسيكا وآخرون، 2015). يُفضل أن يتم التعرف على الديدان الخيطية بواسطة أفراد لديهم خبرة كبيرة في تصنيف الديدان الخيطية (براش، 2001؛ براش وشونفيلد، 2015). هناك أيضًا قيود على المفاتيح ومخططات التعريف التي تعتمد على الملاحظة.
تشمل الميزات الشكلية المفيدة التي يجب ملاحظتها شكل ذيل الإناث (مدور ويفتقر إلى نقطة بارزة تعرف باسم المقرون في نهاية الذيل)، وميزات التكاثر لدى الذكور (شكل الأشواك) والخطوط الجانبية على الجسم (الشكل 2؛ براش وشونفيلد، 2015). مع الأخذ في الاعتبار الوقت المستغرق لإجراء التعريفات الشكلية، بالإضافة إلى المهارات المطلوبة ونقاط الضعف في المفاتيح التصنيفية الحالية، توفر الطرق الجزيئية بديلاً موثوقًا وسريعًا لفحص عينات متعددة. تم تطوير مجموعة متنوعة من مجموعات البرايمر لتفاعل البوليميراز المتسلسل النوعي وتفاعل البوليميراز المتسلسل في الوقت الحقيقي، وتم تفصيلها في معيار منظمة الحماية النباتية الأوروبية والمتوسطية للتشخيصات لـ B. xylophilus-EPPO PM7/4(4) (EPPO، 2023).

3 | توزيع B. xylophilus

تم توزيع PWN على نطاق واسع في نصف الكرة الشمالي؛ وقد تم تأكيد وجوده في الغابات الصنوبرية في شرق آسيا (الصين، اليابان، تايوان وكوريا)، وأوروبا (البرتغال بما في ذلك ماديرا، وإسبانيا)
ويعتقد أن B. xylophilus قد نشأ في الولايات الشرقية من الولايات المتحدة، حيث تم تسجيله في 36 ولاية. كما أن الدودة الخيطية منتشرة أيضًا في كندا، حيث توجد في جميع الأقاليم والمقاطعات، باستثناء جزيرة الأمير إدوارد.
الإجماع العام هو أن PWN نشأت في الولايات المتحدة، ثم انتشرت لاحقًا إلى اليابان والصين وكوريا وتايوان وشرق آسيا. من آسيا، تم إدخال B. xylophilus إلى البرتغال (Mota et al., 1999)، وهي أول دولة في أوروبا حيث تم تأسيس PWD، ربما من خلال حركة الأخشاب ومنتجات الخشب. تظهر العزلات البرتغالية من B. xylophilus تنوعًا جينيًا منخفضًا وقد ارتبطت بإدخال واحد أو اثنين من آسيا (Rodrigues et al., 2017؛ Vieira et al., 2007). التنوع الجيني في B. xylophilus من أمريكا الشمالية أعلى بكثير، خاصة في كندا، مما يشير إلى أن هذه هي الدول التي حدث فيها الديدان الخيطية لأول مرة. يمكن العثور على أوجه تشابه مع الأنماط الجينية الأوروبية من ديدان الكيس البطاطس (Globodera spp.)، التي يمكن تتبعها إلى دول الأنديز في أمريكا الجنوبية ومركز نشأتها (Plantard et al., 2008).

4 | الناقلات، مونوشاموس spp.

يوجد حوالي 150 نوعًا من جنس مونوكاموس، وهو خنفساء ذات قرون طويلة، تُعرف عادةً بخنافس المنشار الصنوبرية أو المنشارين (Naves et al.، 2005). تتغذى عادةً على خشب الأشجار من عائلة الصنوبر (Pinaceae)، بالإضافة إلى المواد العضوية المتحللة. تعتبر خنافس مونوكاموس البالغة (Cerambycidae: Coleoptera) هي الناقل الوحيد لفيروس نيماتودا دودة الجذور (PWN) وتظهر الأنواع المهمة في الجدول 1، بما في ذلك الأنواع ذات الأهمية الحجرية للاتحاد الأوروبي (EU). يرتبط دورة حياة مونوكاموس spp. ارتباطًا وثيقًا بدورة حياة PWN، مما يبرز أهمية هذه الخنافس.
الشكل 2 ميزات مفيدة لتحديد Bursaphelenchus xylophilus. (أ) شفة الفرج التي تُرى في الإناث؛ (ب) ذيل مستدير للإناث، بدون نتوء؛ (ج) ذيل مقوس للذكور مع أشواك مميزة تُستخدم في نقل الحيوانات المنوية؛ (د) منطقة الرأس للذكور تُظهر أداة ضعيفة (S؛ رمح) وكر bulb بارز (MB) مع غرفة ضخ (في المنتصف). الصور مقدمة من NemalNIAV، البرتغال.
في إدارة PWD. من غير المحتمل أن تتسبب خنافس المنشار الصنوبرية وحدها في أضرار كبيرة للأشجار الصنوبرية لأنها تضع بيضها فقط في الأشجار الميتة أو الميتة. بعض أنواع Monochamus تحدث على أنواع الأشجار المتساقطة، ولكن لم يتم الإبلاغ عن تكوينها علاقات مع أنواع Bursaphelenchus.
بعد ظهورها وبداية مرحلة التغذية الناضجة، عادة ما تطير خنافس المنشار الصنوبرية عدة مئات من الأمتار، على الرغم من أنه خلال
الجدول 1 حدوث أنواع مونوكاموس التي تنقل نيماتودا خشب الصنوبر بورتسافيليتشوس زيلوفيليس في الاتحاد الأوروبي وأماكن أخرى.
نوع موجود في الاتحاد الأوروبي حدوث
م. ألتيرناتوس لا الصين، اليابان، كوريا، تايوان
م. كارولينينسيس لا كندا، الولايات المتحدة
م. كلوماتور لا كندا، الولايات المتحدة
م. غالوبروفينسياليس نعم آسيا، أوروبا، شمال أفريقيا
م. مارموراتور لا كندا، الولايات المتحدة
M. mutator لا كندا، الولايات المتحدة
م. نيتنس لا اليابان
م. نوتاتوس لا كندا، الولايات المتحدة
م. أوبتوس لا كندا، الولايات المتحدة
م. روزنميلري (أوروسوفي) نعم الصين، اليابان، شمال أوروبا، روسيا
م. سالتواريوس نعم الصين، اليابان، كوريا، تايوان
م. سوتيلاتوس لا كندا، الولايات المتحدة
م. تيتيلاتور لا كندا، الولايات المتحدة
ملاحظة: الأنواع الرئيسية مكتوبة بخط عريض.
خلال فترة حياتهم، يمكنهم السفر لمسافة تصل إلى 10 كيلومترات (ماس وآخرون، 2013؛ توغاشي وشيديسادا، 2006). يمثل هذا تحديًا كبيرًا في محاولة احتواء المناطق المصابة، وسيتم مناقشته لاحقًا. يمكن أيضًا نقل الخنافس الحاملة لبكتيريا ب. زيلوفيلاس في الخشب المقطوع والخشب المدور، وهو خطر محتمل وكبير على المناطق التي لم يحدث فيها مرض موت الصنوبر بعد.
تنتشر خنافس المنشار الصنوبرية على نطاق واسع في المناطق الغابية في أوروبا وآسيا وأمريكا الشمالية. في الدول الأوروبية، مثل البرتغال، يعتبر Monochamus galloprovincialis (الشكل 3) هو الناقل الرئيسي للديدان الخيطية، بينما يرتبط الانتقال في آسيا بشكل رئيسي بـ . alternatus (خنفساء الصنوبر اليابانية) و M. saltuarius (توجد بشكل رئيسي في كوريا). في أمريكا الشمالية، يرتبط على الأقل ستة أنواع من Monochamus بـ PWD، على الرغم من أن M. carolinensis (خنفساء الصنوبر الكارولينية) و M. scutellatus (خنفساء البقع البيضاء) تعتبران الناقلين الرئيسيين (دونالد وآخرون، 2016).
أظهرت دراسة نمذجة أجراها إستاي وآخرون (2014) أن فترة هطول الأمطار كان لها أكبر تأثير على تجمعات الأنواع من جنس مونوكاموس في أمريكا الشمالية وأوراسيا. كانت درجات الحرارة اليومية التراكمية، بالمقارنة، لها تأثير ضئيل على معظم الأنواع المدرجة في هذه الدراسة. في كلتا الحالتين، يزيد تغير المناخ من خطر ظهور أنواع جديدة من الناقلين من جنس مونوكاموس في المناطق التي تشكل فيها حاليًا تهديدًا منخفضًا أو ضئيلًا.

5 | المتجهات وموائلها الرئيسية

في أوروبا، يرتبط M. galloprovincialis بستة أنواع من الصنوبر، وهي Pinus halepensis وP. nigra وP. peuce وP. pinaster (المضيف الرئيسي في البرتغال) وP. sylvestris وP. uncinata (بونيفاسيو وآخرون، 2015؛ نافييس وآخرون، 2016). نطاق مضيف M. alternatus، الناقل الرئيسي في
الشكل 3 خنفساء بالغة (أ) واليرقات (ب) من الخنفساء السوداء لخشب الصنوبر (Monochamus galloprovincialis). الصورة بإذن من NemalNIAV، البرتغال.
تتسع الدول الآسيوية بشكل أكبر وقد تم تسجيل 22 نوعًا من الصنوبر بالإضافة إلى أربعة أنواع من التنوب، ونوع واحد من الأرز ونوع واحد من الشوح (ناكامورا-ماتوري، 2008).
تستخدم الخنافس المركبات العضوية المتطايرة (VOCs) المنبعثة من الأوراق واللحاء لتحديد الأنواع المضيفة المناسبة للتغذية. أظهرت الدراسات أن الأنواع من جنس مونوكاموس (Monochamus spp.) تظهر تفضيلات واضحة لمركبات أو ملفات مختلفة من المركبات العضوية المتطايرة التي تنتجها أنواع مختلفة من الصنوبر. ينتج الصنوبر الحجري، P. pinea، مجموعة محدودة من المركبات العضوية المتطايرة، تهيمن عليها الليمونين، وهو تيربين. بينما يحتوي الصنوبر البحري، P. pinaster، على مزيج أغنى من المركبات العضوية المتطايرة، بما في ذلك كميات متغيرة من بينين -بينين -كارين (رودريغيز وآخرون، 2017). أظهرت دراسة أجراها نافييس وآخرون (2006) في البرتغال أن M. galloprovincialis كانت لديها أكبر تفضيل لـ . سيلفستريس (الصنوبر الاسكتلندي) وأدنى تفضيل لـ . رادياتا (صنوبر مونتيري). ملف المركبات العضوية المتطايرة لـ . سيلفستريس هو -بينين و -كارين، بينما ذلك لـ . يتميز radiata بـ -بينين (بونيفاسيو وآخرون، 2015).
يمتلك P. pinaster ثلاثة أنواع كيميائية مختلفة تتعلق بنسبة ووجود المركبات العضوية المتطايرة المختلفة. وجد غونكالفيس وآخرون (2020)، الذين عملوا أيضًا في البرتغال، أن انبعاثات المركبات العضوية المتطايرة زادت عندما كانت M. galloprovincialis تتغذى على P. pinaster وأن كثافة السكان للناقل قد تكون عاملًا حاسمًا في كيفية انتشار مرض PWD وتطوره. لقد فتحت الأبحاث حول المركبات العضوية المتطايرة إمكانية استخدام محاصيل فخ لجذب الناقلات بعيدًا عن الصنوبر، وسيتم مناقشتها لاحقًا في المراجعة.
اختيار خنافس المنشار الصنوبرية للأشجار لوضع البيض مرتبط أيضًا بإطلاق المركبات العضوية المتطايرة؛ على سبيل المثال، M. alternatus يستجيب لـ -بينين (بونيفاسيو وآخرون، 2015). تضع M. galloprovincialis بيضها على لحاء أرق يحدث على الأشجار الصغيرة أو في الأجزاء العليا من الأشجار الناضجة في . بيناستر، بينما يفضل السوتور لحاء الأشجار الناضجة الأكثر سمكًا وسماكة (Schenk et al., 2020). كما أن الإشارات البصرية التي تثيرها الظلال المميزة لأشجار المضيف مهمة أيضًا، خاصةً بعد اكتمال النضج الجنسي (Morewood et al., 2002).
يجب أيضًا أخذ توفر العائل في الاعتبار عند تقييم خطر انتشار الأمراض من خلال إدخال أنواع ناقلة غير متوطنة (شينك وآخرون، 2020).

6 | التفاعلات الميكروبية وB. xylophilus

تلعب الكائنات الحية الأخرى أدوارًا مهمة في تطور المرض وكيف يؤثر الديدان الخيطية على عائلها. المجموعتان الرئيسيتان اللتان يجب أخذهما في الاعتبار هما البكتيريا والفطريات. يحمل B. xylophilus بكتيريا خاصة به ولكنه يتفاعل أيضًا مع البكتيريا الداخلية الموجودة في أشجار الصنوبر. قد تلعب الفطريات الزرقاء التي تستعمر غرف العذارى من Monochamus spp. أيضًا دورًا مهمًا (فيشنتي وآخرون، 2022).
تستخدم الديدان الخيطية الحشرية (EPNs) عادة في إدارة آفات الحشرات والرخويات التي تهاجم النباتات البستانية و
نباتات أخرى ذات قيمة عالية. يعود نجاحها جزئيًا إلى البكتيريا التي تحملها، مثل Photorhabdus spp. وXenorhabdus spp.، وهي بكتيريا سالبة الجرام مرتبطة بـ Heterorhabditis وSteinernema، وهما نوعان شائعان من EPNs. بمجرد دخولها إلى عوائلها الحشرية، تطلق EPNs (تسترجع) بكتيرياها المرتبطة، التي تفرز سمومًا تقمع جهاز المناعة لدى الحشرة، وتكسر أنسجة الحشرة وتحث على تكاثر EPNs (دزيديخ وآخرون، 2020).
يمكن رسم أوجه تشابه بين PWD وEPNs. يحمل B. xylophilus بكتيريا تنتمي أساسًا إلى Enterobacteriaceae وPseudomonadaceae (ناسيمينتو وآخرون، 2015؛ فيشنتي وآخرون، 2015). في البرتغال، الأجناس البكتيرية السائدة المرتبطة بـ PWN هي Burkholderia وPseudomonas (بروينسا وآخرون، 2010) بينما في اليابان، تهيمن Bacillus وPseudomonas (كاوازو، 1998). في الصين وكوريا، تنتمي الغالبية العظمى من البكتيريا المرتبطة بـ B. xylophilus إلى Enterobacteriaceae (مورايس وآخرون، 2015).
كانت أول دليل على أن PWNs هي نفسها ناقلات جاء من أوكو وآخرون (1980). أظهر هؤلاء المؤلفون أن سمًا مرتبطًا بالذبول تم إنتاجه بواسطة نوع من Pseudomonas الموجود على جلد B. xylophilus (الموصوفة كـ B. lignicolus في الورقة). تساهم إفرازات المستقلبات السامة من البكتيريا ليس فقط في مسببات الأمراض ولكن أيضًا في تغير الفوعة للديدان الخيطية (مورايس وآخرون، 2015). وصف بروينسا وآخرون (2017) بعض المستقلبات الفيتوكسينية التي تنتجها الأنواع البكتيرية المرتبطة بـ B. xylophilus وتطور PWD. على سبيل المثال، تنتج Bacillus spp. حمض الفينيل أسيتيك، بينما تفرز Burkholderia spp. سلاسل حديدية تعرف باسم بايوشيلين.
أشجار الصنوبر غنية بشكل طبيعي بالراتنجات التي تحتوي على مركبات سامة للديدان الخيطية، مثل التربين ( -بينين)، حمض الراتنج، البنزوئات، المركبات الفينولية والستيلبينويدات. يمكن للبكتيريا المرتبطة بـ B. xylophilus أن تحمي الديدان الخيطية من هذه المستقلبات الدفاعية السامة (فيشنتي وآخرون، 2015). عندما يغزو B. xylophilus خلايا البارانشيم، قد تزداد إنتاجية التربين، حمض البنزوئك والإيثيلين. تقوم بعض البكتيريا بتفكيك هذه المركبات السامة عبر التحلل الخارجي (تشينغ وآخرون، 2013). يحتوي الميكروبيوم لـ B. xylophilus على الإنزيمات اللازمة لتفكيك -بينين، على سبيل المثال، وهي ميزة تفتقر إليها الديدان الخيطية.
هناك آراء مختلفة حول أصول هذه البكتيريا. أحدها هو أنها مقدمة بواسطة B. xylophilus وهي جزء لا يتجزأ من مركب المرض المسؤول عن PWD. وجهة نظر بديلة هي أن البكتيريا هي داخلية – موجودة بالفعل داخل الشجرة – وتعلق فقط على الديدان الخيطية عندما تستعمر أنسجة الصنوبر.

6.2 | البكتيريا الداخلية ومرض ذبول الصنوبر

توجد البكتيريا الداخلية بشكل طبيعي في العديد من النباتات. تشمل الأدوار المفيدة تعزيز نمو النبات والقدرة على التحمل ضد الضغوط غير الحيوية والحيوية (أفزال وآخرون، 2019). في PWD، يُعتقد أن البكتيريا الداخلية تساعد في تنشيط دفاعات النبات، على سبيل المثال من خلال إفراز الليبازات (بروينسا وآخرون، 2010). تُستخدم الليبازات، مثل الكوتيناز، من قبل مسببات الأمراض النباتية لتفكيك جلد خلايا النبات أثناء العدوى. تؤدي التحلل إلى إنتاج مركبات دهنية/أحماض دهنية (لي وآ بارك، 2019)، والتي تعمل كجزيئات إشارة
في سلسلة من المسارات الخلوية، التي تحفز جزيئات دفاع النبات مثل البروتينات المرتبطة بالمسببات (PR)، وأنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) والفيتو أليكسينات. يُشار إلى المحفز لهذا النوع من تنشيط الدفاع عادةً باسم أنماط جزيئية مرتبطة بالضرر (DAMPs). قد يكون لبعض الأنواع البكتيرية الداخلية أيضًا تأثير سلبي على صحة شجرة الصنوبر من خلال المساهمة في PWD. قارن ألفيس وآخرون (2016) الميكروبيومات لـ M. galloprovincialis وB. xylophilus مع تلك الخاصة بـ P. pinaster، أحد أنواع الصنوبر التي تهاجمها PWD. كانت المجتمعات البكتيرية المرتبطة بالناقل والديدان الخيطية و . pinaster تحتوي على مجتمعات بكتيرية مرتبطة عادةً بالتحلل الخارجي، بينما تلك الخاصة بـ P. pinaster تعزز نمو النبات (تثبيت النيتروجين). فقط البكتيريا المرتبطة بالناقل والديدان الخيطية ساهمت في مسببات الأمراض. اقترح المؤلفون أن البكتيريا الداخلية قد تساهم في دفاع النبات في البداية ولكنها تتحول لاحقًا إلى أدوار ضارة.

6.3 | دور الفطريات في مرض ذبول الصنوبر

تم الإبلاغ عن مجموعة من الأجناس الفطرية من دول بها أشجار صنوبر تأثرت بـ PWD (كوبايشي وآخرون، 1974). تم العثور على الفطريات الأوفيستوماتويد (المعروفة أيضًا باسم الفطريات الزرقاء) مثل Ophiostoma ips وLeptographium spp. وGraphilbum spp. وSporothrix spp. بشكل رئيسي في أشجار الصنوبر المصابة بـ PWD (فيشنتي وآخرون، 2022) وترتبط بانحدار الأشجار والخشب الملطخ بالأزرق (فاسكونسيلوس ودوراتي، 2015). يتم نقل الفطريات بواسطة خنافس اللحاء وتدخل الأشجار عندما تحفر الحشرات في اللحاء لأشجار الصنوبر لإنشاء غرف لوضع البيض. تستفيد الفطريات من النقل بواسطة الخنافس وتستفيد يرقات الخنافس من مصدر غذائي إضافي توفره الفطريات. يتحول B. xylophilus إلى مرحلة تأكل الفطريات (mycophagous) عندما تتراجع عوائل أشجار الصنوبر المصابة أو تم قتلها بالفعل بواسطة PWD.
يتم نقل عدد أقل من B. xylophilus بواسطة Monochamus spp. عندما تكون فطريات Ophiostoma غائبة عن أشجار الصنوبر المصابة بـ PWD، مما يبرز أهميتها في دورة المرض (ماهير وآخرون، 2005). أكدت الدراسات في المختبر على M. alternatus في اليابان أن وجود الفطر الأزرق Ophiostoma minus في غرف العذارى الاصطناعية زاد من عدد B. xylophilus المنقولة (ماهير وفوتاي، 1996). يمكن أن تؤثر مجتمع الفطريات المستعمرة لأشجار الصنوبر أيضًا على تكاثر B. xylophilus. أظهر ماهير وفوتاي (2000) أن العدد الإجمالي لـ B. xylophilus زاد بسرعة لمدة 4 أسابيع بعد تلقيح الديدان الخيطية عندما كانت O. minus وMacrophoma spp. وTrichoderma spp. موجودة أيضًا. أظهرت دراسات أخرى أن وجود Verticillium spp. أو Trichoderma spp. قلل من أعداد PWN.
في الصين، زادت تكاثر B. xylophilus ومعدلات النمو والبقاء لـ M. alternatus عندما كان الفطر Sporothrix موجودًا (تشاو وآخرون، 2013). بدا أن تكاثر الديدان الخيطية يتم تحفيزه بواسطة الكحول العطري المرتبط بأنسجة الخشب المصابة بـ Sporothrix. هناك تفاعلات معقدة بوضوح بين الديدان الخيطية وناقلاتها وفطريات أخرى
(تشاو وآخرون، 2014). الأسيكاروسيدات هي جزيئات منخفضة الوزن توجد في الفيرومونات التي تفرزها الديدان الخيطية الحرة والديدان الطفيلية للنباتات لتسهيل سلوكيات مثل التشتت، والتجمع، وبدء الدوامة، والجذب الجنسي (تشاو وآخرون، 2016). بشكل غير متوقع، زادت الأسيكاروسيدات asc-C5 وasc- C6 من B. xylophilus، وasc-C9 من الناقل الحشري من نمو الفطريات لـ Leptographium pini-densiflorae واثنين من أنواع Sporothrix في ظروف المختبر (تشاو وآخرون، 2018). زادت asc-C5 أيضًا من كثافة الهيفات لـ Sporothrix وL. pini-densiflorae، بالإضافة إلى التبويض بواسطة . pini-densiflorae.

7 | الأعراض

تبدأ الأعراض الكلاسيكية لمرض ذبول الصنوبر (PWD) مع اصفرار وتحول إبر الصنوبر إلى اللون البني المحمر (البحث الغابي، 2020) داخل التاج وفروع هشة في المراحل المتأخرة. تظهر الأعراض بعد حوالي 3 أسابيع من الإصابة بالنيماتودا. يمكن أن تحدث وفاة الأشجار في غضون 1-3 أشهر. تتأثر شدة الأعراض وسرعة تطور المرض بدرجة الحرارة والنبات المضيف ووقت السنة (فونسيكا وآخرون، 2015). يرتبط مرض ذبول الصنوبر بارتفاع درجات الحرارة – الأماكن التي تتجاوز فيها متوسط درجات الحرارة الصيفية والإجهاد المائي (الجفاف) (هيراتا وآخرون، 2017؛ مامييا، 1983). يمكن أن تصاب الأشجار أيضًا بالنيماتودا دون إظهار أعراض تدهور مرئية لعدة أشهر.

8 | الخسائر والأثر الاقتصادي

8.1 | آسيا

تم تسجيل مرض ذبول الصنوبر لأول مرة في اليابان قبل أكثر من 115 عامًا (يانو، 1913) ويُقدّر أن ما يصل إلى 2 مليون تُفقد كل عام بسبب إصابات PWN. يُقدّر أن حوالي من الغابة مصابة على الرغم من إنفاق عشرات الملايين من الدولارات على السيطرة كل عام في اليابان (دونالد وآخرون، 2016). تم تسجيل مرض ذبول الصنوبر لأول مرة في الصين في عام 1982 ومنذ ذلك الحين انتشر إلى 10 مقاطعات حيث يُقدّر أن المنطقة المصابة تبلغ حوالي 80,000 هكتار، مما أدى إلى وفاة 50 مليون شجرة. تم اقتراح وفاة أكثر من 1 مليون شجرة سنويًا في الصين بين 1995 و2006 (تشاو، 2008). تم الإبلاغ عن مرض ذبول الصنوبر لأول مرة في كوريا الجنوبية في عام 1989، في مدينة بوسان الساحلية، على الصنوبر الأسود الياباني (P. thunbergii) والصنوبر الأحمر الياباني (P. densiflora) (ي وآخرون، 1989)، ويُقدّر أنه يتسبب في خسائر في المنطقة تبلغ حوالي مليون دولار أمريكي كل عام (شين، 2008). كان أول تقرير عن مرض ذبول الصنوبر في تايوان في عام 1985 على صنوبر لوتشو (P. luchuensis) في محافظة تايبيه. منذ ذلك الحين، انتشر مرض ذبول الصنوبر إلى 14 مقاطعة ومدينة، مما أدى إلى وفاة حوالي نصف مليار شجرة صنوبر وتضرر 300,000 هكتار من الغابة (بان، 2011).
ترتبط زيادة التنوع الجيني في تجمعات B. xylophilus بتباين كبير في الفوعة وبالتالي مدى الضرر الذي يسببه مرض ذبول الصنوبر. وجدت دراسة في اليابان أن معدل وفيات شتلات الصنوبر (P. thunbergii) تراوح بين الموت الكامل والبقاء الكامل، اعتمادًا على تجمع B. xylophilus (كييوهارا وبولا، 1990).

8.2 | أوروبا

في البرتغال، تم تأكيد B. xylophilus لأول مرة من الأشجار المتدهورة في شبه الجزيرة الإيبيرية خلال مسح للنيماتودا الأفيليتشيد بين عامي 1996 و1999 (موتا وآخرون، 1999). في عام 2008، انتقل PWN إلى وسط البرتغال وبحلول عام 2009 وصل إلى جزيرة ماديرا (فونسيكا وآخرون، 2012). أدى اكتشاف المرض في شبه جزيرة سيتوبال إلى تدمير كارثي لغابات الصنوبر. تم استثمار مبلغ ضخم قدره مليون ( مليون) في برنامج وطني لمكافحة مرض ذبول الصنوبر (لجنة الغابات، 2017).
تشغل غابات الصنوبر مساحة كبيرة داخل البرتغال وهي مورد اقتصادي طبيعي مهم، حيث توفر الخشب (P. pinaster) ومنتجات خشبية أخرى (موتا وآخرون، 2009). جزئيًا بسبب مرض ذبول الصنوبر، انخفضت المساحة المغطاة بـ P. pinaster في البرتغال بحوالي الثلث، من هكتار (أواخر الثمانينيات) إلى 715,000 هكتار (ICNF، 2015). في إسبانيا، حيث يتم زراعة الصنوبر على نطاق واسع، تم تسجيل تفشيات محدودة في 2008 و2010 و2012 (دي لا فوانتي وسورا، 2021؛ EPPO، 2013). الأكثر قلقًا هو التفشي الذي حدث في الشمال الغربي، في غاليسيا، واحدة من أكثر المناطق إنتاجية وأهمية اقتصادية في البلاد (أبيليرا وآخرون، 2011)، جنبًا إلى جنب مع كانتابريا وبلاد الباسك. منذ عام 2008، كانت هناك تسع تقارير عن إصابات في ثلاث مقاطعات إسبانية؛ ثلاثة من هذه التقارير نشطة بما في ذلك غاليسيا (أس نيفيس)، قشتالة وليون (لاجونيا) وإكستريمادورا (سييرا دي مالفانا) (وزارة الزراعة، الصيد والغذاء، 2023).
طور سليمان وآخرون (2012) نموذجًا لتقدير الأثر المحتمل لمرض ذبول الصنوبر في أوروبا. إذا لم يتم تنظيم المرض، فقد تصل الأضرار إلى الغابات إلى حوالي مليار ( مليار) بين عامي 2008 و2030. بموجب لوائح الاتحاد الأوروبي، تُعتبر B. xylophilus آفة حجر صحي لأكثر من 40 دولة.

8.3 | أمريكا الشمالية

يتسبب مرض ذبول الصنوبر في خسائر اقتصادية في أمريكا الشمالية، ولكن لأسباب مختلفة مقارنة بأوروبا وآسيا. B. xylophilus موطنها الولايات المتحدة وكندا، وعلى الرغم من أنها لا تؤثر على أشجار الصنوبر الأصلية، فرض الاتحاد الأوروبي حظرًا في عام 1993 على استيراد الخشب غير المعالج وغير المجفف من جميع المناطق المعروفة بوجود PWN، بما في ذلك الولايات المتحدة وكندا (دونالد وآخرون، 2016). منذ الحظر، انخفضت الصادرات من كندا والولايات المتحدة بنسبة تصل إلى ثلثين. يُقدّر أن القيود المفروضة على الاستيراد تسببت في خسائر تصل إلى مليون في الولايات المتحدة وما يصل إلى مليون في كندا (كارنيجي وآخرون، 2018).
بالإضافة إلى التسبب في خسائر في الخشب ومنتجات الخشب، يهدد مرض ذبول الصنوبر أيضًا الوظائف في قطاع الغابات. ستؤدي وفاة وقطع الأشجار لأسباب فطرية إلى تعطيل الحياة البرية والنظم البيئية للغابات. كما أن فقدان الغابات يضعف القدرة على التكيف مع تغير المناخ، بسبب دور الأشجار في امتصاص الانبعاثات.

9 | الحفاظ على المرض بعيدًا

يحدث مرض ذبول الصنوبر نتيجة سلسلة معقدة من التفاعلات بين PWN وناقلاتها والبكتيريا والفطريات المرتبطة بها. تركز طرق السيطرة الفردية على مكونات مختلفة وتوصف أدناه، ولكنها فعالة فقط ضمن استراتيجية إدارة شاملة (الشكل 4). المراحل الثلاث الرئيسية لهذه الاستراتيجية هي الوقاية، والتقليل، والإ eradication.
بعض طرق السيطرة ليست اقتصادية أو بيئية قابلة للتطبيق، مثل السيطرة الكيميائية. تتطلب طرق أخرى مزيدًا من التطوير قبل أن يمكن تنفيذها بشكل موثوق، مثل استخدام المبيدات الحيوية.
توصي سوزا وآخرون (2015) باستخدام نماذج أو أنظمة دعم القرار لوضع استراتيجيات الإدارة، حيث سيتم تقييم ما يلي: (أ) مدى وشدة الأضرار الحالية؛ (ب) طرق السيطرة المتاحة؛ (ج) نسبة التكلفة إلى الفائدة لاستخدام طرق السيطرة المختلفة؛ و (د) متى يجب استخدام طرق السيطرة، لضمان السيطرة المثلى. تعتبر قضية تغير المناخ وتحليل مخاطر الآفات أيضًا عاملًا مهمًا يجب مراعاته حاليًا (غريفود وآخرون، 2019).

9.1 | التدابير الصحية النباتية، التشريعات والاستجابات الوطنية

في أوروبا، تُصنف B. xylophilus من قبل منظمة الحماية النباتية الأوروبية (EPPO) كآفة حجر صحي من الفئة A2 – واحدة موجودة في المنطقة الواسعة ولكن بتوزيع محدود. الآفة الحجرية هي واحدة من الأهمية الاقتصادية المحتملة للمناطق التي هي غائبة عنها، ولكن أيضًا للمناطق التي توجد فيها الآفة ولكن ليس على نطاق واسع، أو يتم التحكم فيها رسميًا.
كانت التدابير لمنع حركة النباتات المصابة، والخشب ومنتجات الصنوبر الأخرى حيوية في الحد من انتشار مرض ذبول الصنوبر في أوروبا، وخاصة البرتغال. نشرت EPPO تدابير صحية نباتية محددة لمنع إدخال PWN وناقلاتها والقضاء عليها أو الحد من انتشارها إذا تم اكتشافها. التركيز الرئيسي هو على حركة الخشب ومنتجات الخشب، بما في ذلك الخشب المستدير، والخشب المقطوع، والخشب المعالج، ورقائق الخشب، وبقايا الحصاد وتغليف الخشب. تُستخدم الصنوبريات على نطاق واسع لصنع المنصات. لا يمكن نقل هذه المواد من أو عبر المناطق المعروفة بأنها مصابة بـ B. xylophilus. يجب أن يتم تقشير الخشب المستخدم في تغليف الخشب بعناية أولاً؛ يجب ألا تتجاوز بقايا اللحاء 3 سم عمقًا، بغض النظر عن طول السجل. ثم يتم معالجة السجلات المعالجة بالحرارة باستخدام البخار وفقًا للإجراءات المحددة من قبل المعايير الدولية للتدابير الصحية النباتية (ISPM) بشأن معالجة الخشب المصدر (ISPM 15؛ انظر الفاو، 2018).
يمكن أيضًا معالجة منتجات الخشب والخشب بمادة بروميد الميثيل، وهي مبيد قوي ولكنه خطير. يُصنف بروميد الميثيل كغاز دفيئة وقد انخفض استخدامه عالميًا منذ إضافته إلى ‘بروتوكول مونتريال بشأن المواد التي تستنفد طبقة الأوزون’ في عام 1992، والذي صدقت عليه 196 دولة للتخلص منه بحلول عام 2015. يتم تثبيط معالجة بروميد الميثيل على نطاق واسع (وقد تم حظر استخدامه وبيعه من قبل الاتحاد الأوروبي في عام 2005). على الرغم من الحظر، الاستثناءات
الشكل 4 استراتيجية الإدارة العامة لمرض ذبول الصنوبر وخيارات السيطرة.
قد يتم منحها لأغراض الحجر الصحي. البديل هو فلوريد الكبريتيل، المدرج في ISPM 15 للعلاج ضد PWN وناقلات الحشرات (بونيفاسيو وآخرون، 2015).
تضيف جميع العلاجات النباتية تكاليف يجب على صناعة الغابات استردادها، وهي جزء من التأثير الاقتصادي المستمر لـ PWD. ستستمر الحاجة إلى مثل هذه العلاجات في الزيادة لأن التهديد من PWD يتزايد. سيكون أكبر خطر على الدول التي تكون فيها الظروف المناخية ملائمة لـ B. xylophilus، حيث توجد ناقلات Monochamus spp. وتتوفر أشجار مضيفة وفيرة (غروفود وآخرون، 2019).
في أوروبا، تم اعتراض PWN في الأخشاب أو المنتجات الخشبية الملوثة، على سبيل المثال في فنلندا وألمانيا. في التسعينيات، زادت الاتحاد الأوروبي من عمليات التفتيش في الموانئ للمنتجات الخشبية القادمة من الولايات المتحدة. للأسف، تم تطبيق يقظة أقل على المنتجات المماثلة من الدول الآسيوية، حيث تم تأسيس PWD. لذا، كان من المحتمل أن يكون من الحتمي أن يتم العثور على الدودة الخيطية في أوروبا في النهاية.
في عام 1999، تم اكتشاف أشجار مصابة بـ B. xylophilus في شبه جزيرة سيتوبال، على بعد 20 كم جنوب لشبونة، البرتغال، خلال مسح لمشروع تابع للاتحاد الأوروبي (RISKBURS، 1996-1999). على الرغم من إنشاء منطقة تقييدية بقطر 30 كم، استمرت المرض في الانتشار. تم اتخاذ مزيد من الإجراءات للحد من انتشار PWD. في عام 2006، قدمت السلطات الصحية النباتية البرتغالية (الفطرية) شريطًا بعرض 3 كم أو حزام صحي حول مزارع P. pinaster، حيث كان يتعين على الحطابين إزالة الأشجار. في عام 2008، حدد مسح وطني PWD في كويمبرا، على بعد حوالي 200 كم شمال لشبونة في وسط البرتغال، وفي الأبرشيات المجاورة لهذا الاكتشاف الجديد.
قطع الأشجار المريضة أو المتضررة من العواصف هو متطلب قانوني. عدم الامتثال يعرض المخالفين لغرامات تصل إلى لأفراد الجمهور و€ 44,000 لشركات الغابات (ICNF، 2023).
تم تنفيذ عمليات القطع في مناطق محددة مثل حزام القطع الواضح بقطر 3 كم (CCB) الذي تم إنشاؤه في عام 2007 لإنشاء حاجز بين المناطق المتأثرة بـ PWD وتلك التي لا تحتوي على إصابات.
تم تحديد جميع المناطق التي توجد فيها أشجار الصنوبر في البرتغال القارية على أنها قد تحتوي على PWD وتم إنشاء منطقة عازلة بقطر 20 كم (BZ) على طول الحدود مع إسبانيا. كما قامت السلطات بتحديد مناطق مصابة تم فيها إنشاء مناطق تدخل منفصلة (حيث كان معروفًا أن PWN موجودة). منذ عام 2012، اعتمدت البرتغال سياسات الاتحاد الأوروبي لإدارة PWD. تركز هذه السياسات على تدابير الإدارة في BZs، التي تهدف إلى منع انتشار B. xylophilus خارج البرتغال، ومع ذلك كانت لها تأثيرات محدودة. في عام 2014، قدمت البرتغال تشريعات وطنية جديدة لتطبيق تدابير السيطرة في مناطق التدخل.
القلق هو أن B. xylophilus ستستمر في الانتشار، مما يزيد من التأثير الاقتصادي ويهدد المواطن البيئية والموائل الهامة في أجزاء أخرى من أوروبا. تشمل هذه المناطق المحميات الطبيعية المحمية التي تحتوي على غابات تدخل ضمن نظام Natura 2000 التابع للاتحاد الأوروبي. تشكل مواقع Natura 23% من إجمالي الأراضي الحرجية في الاتحاد الأوروبي (EEUSTAFOR، 2013)، وهي مناطق حيوية لحماية التربة من التآكل، وتنظيم أحواض المياه، وتخزين الكربون، والحفاظ على المناخات المحلية، وحماية الملقحات، فضلاً عن الترفيه الشخصي (الصحة النفسية) والتعليم والسياحة.
لا توجد تدابير حجر صحي داخل أمريكا الشمالية، حيث أن B. xylophilus موطنها الأصلي، ومن ثم غياب القيود على حركة نباتات الصنوبر والمنتجات. ومع ذلك، تتبع كل من كندا والولايات المتحدة الإجراءات الموصى بها التي وضعتها ISPM 15 (الفاو، 2018).
في اليابان، ينتشر PWD على نطاق واسع، باستثناء المحافظات الشمالية من أوموري وهوكايدو (كوساكا وآخرون، 2001). ركزت جهود الحكومة على تفشي الأمراض المحلية وناقلات
التحكم من خلال التطبيق الجوي للمبيدات الحشرية، وهي ممارسة بدأت في السبعينيات. يتم استخدام استراتيجية مماثلة في الصين، التي تقوم أيضًا بإجراء تفتيشات صارمة على الأخشاب المستوردة وغيرها من منتجات الصنوبر في الموانئ (تشاو وآخرون، 2020، 2021).

9.2 | إدارة المرض: الأساليب الحالية

تم استخدام استراتيجيات متنوعة لقمع والحد من انتشار PWN وناقلاتها من خنافس المنشار الصنوبرية. تشمل هذه الاستراتيجيات مقاومة العائل، والأساليب الثقافية (كيفية إدارة الأشجار)، والرقابة البيولوجية والرقابة الكيميائية. بالإضافة إلى ذلك، تم إجراء الكثير من الأبحاث حول طرق جديدة، وخاصة التحكم البيولوجي – انظر أدناه.
يعد قطع الأشجار في الربيع شائعًا في شرق آسيا والبرتغال، لمنع انتقال ناقلات B. xylophilus بواسطة خنافس المنشار الصنوبرية الناشئة. يتم قطع الأشجار المصابة خلال الخريف والشتاء ثم يتم تقشيرها، وحرقها واستخدامها للفحم. في البرتغال، يتم تقطيع بعض الأشجار أو دفنها (سوزا وآخرون، 2015). يعتبر تقشير الأشجار علاجًا فعالًا ولكنه مكلف. حرق الأشجار هو طريقة شائعة، خاصة في اليابان، ولكن يجب إدارته بعناية لتجنب حرائق الغابات غير المرغوب فيها. في اليابان والصين وكوريا الجنوبية، يعتبر تعقيم الخشب بمادة بروميد الميثيل فعالًا للغاية (قريب من 100% من موت الخنافس) ولكنه أيضًا مكلف، وخطير على العمال، وضار بالبيئة. يعتبر تقطيع الخشب أكثر استدامة ويزداد شعبيته لأنه يسمح باستخدام الخشب الملوث في إنتاج اللب لإنتاج الورق، على سبيل المثال.
يمكن معالجة خنافس المنشار الصنوبرية باستخدام مجموعة متنوعة من المبيدات الحشرية (نيونيكوتينويد، كاربامات، بيرثرويد، فوسفات عضوي وبنزويل يوريا). يتم تطبيقها على مستوى الأرض، جويًا أو عبر الحقن، مما يوفر حماية نظامية. العلاج الأرضي أكثر تحديًا ويتطلب استخدام مسدسات رش عالية الضغط لتوزيع المبيدات الحشرية حتى 15-20 مترًا (كاماتا، 2008). يمكن أن تكون الحقن بالمبيدات الحشرية عبر الجذع مشكلة، خاصة بالنسبة لأنواع الصنوبر التي تحتوي على كميات عالية من الراتنج، مما يحد من امتصاص الماء.
تُطبق العلاجات الجوية عادةً بواسطة طائرات هليكوبتر على ارتفاع 10 أمتار فوق قمة الغابة وقد تم استخدامها على نطاق واسع في اليابان لاستهداف M. alternatus من مايو إلى منتصف يونيو، عندما يحدث تغذية النضج. عادةً ما تكون هناك حاجة إلى تطبيقين. النتائج الجيدة ممكنة ولكن تأتي بتكلفة عالية ولا توفر حلاً دائمًا للسيطرة على المرض. هناك أيضًا مخاوف بشأن التأثير البيئي لبعض المكونات النشطة المستخدمة. قد يؤثر النيونيكوتينويد ثياكلوبريد على أنواع الملقحات غير المستهدفة. ذكرت مقالة حديثة في Japan Times (مجهول، 2020) أن عمدة ماتسوموتو (يوشيناو غاوان)، في محافظة ناغانو، قرر سحب الرش الجوي للأسيتاميبريد، المستخدم للسيطرة على الخنافس. أدى الضغط من خمس جمعيات سكنية إلى تخصيص مليون (حوالي 42,425 دولار) لعلاج 29.2 هكتار من الأرض ولكن كان هناك قلق متساوي من الجمهور بشأن سلامة المبيد الحشري، على الرغم من أن المستويات الجوية في منطقة المدينة كانت ضئيلة. أظهر استبيان لسكان المدينة انقسامًا متساويًا في الرأي مع يدعم الرش و ضده.

9.3 | إدارة المرض: أساليب جديدة

أدى الرأي العام والقلق العلمي الأوسع بشأن استخدام المبيدات الحشرية إلى بذل جهود للعثور على عوامل التحكم البيولوجي الفعالة، بشكل رئيسي للناقلات. تم استكشاف استراتيجيات متنوعة، بما في ذلك الطفيليات، EPNs والفطريات الحشرية. كانت الدبابير الإكنومونية والبراكودية تبدو كطفيليات محتملة ولكن لم يتم العثور على أنواع مناسبة بعد. تظهر EPNs إمكانات أكبر لقمع Monochamus spp. وجدت دراسة في كوريا أن Steinernema carpocapsae (السلالة GSN1) كانت قادرة على إصابة M. alternatus على عمق 7.5 سم في جذوع الصنوبر (يو وآخرون، 2016). ومع ذلك، يجب توسيع البحث عن EPNs وإجراء أبحاث لضمان توافقها مع استراتيجيات السيطرة الأخرى (سوزا وآخرون، 2015).
بيوفرية باسيانا لها تاريخ طويل كعامل بيولوجي لمكافحة الآفات الحشرية. تم عزلها لأول مرة من جثث M. alternatus في اليابان (شيمازو وكاتاجيري، 1981). أظهرت الاختبارات اللاحقة أن السلالة F-263 آمنة للاستخدام ضد خنافس المنشار الصنوبرية. تم تسويق نظام تطبيق يستخدم شرائط قماشية (أشرطة فطرية) في عام 2007 في اليابان تحت العلامة التجارية المسجلة بيوليسامادارا (شيمازو، 2009). يتم تطبيق الأشرطة الفطرية على أطراف جذوع الأشجار المقطوعة وتقتل 90% من الخنافس البالغة الناشئة خلال 15 يومًا. كونيديا من يمكن أيضًا رش باسيانا على لحاء الأشجار، أو استخدامه في كريات النخالة أو كشرائط قماش ملوثة.
لقد فحصت طرق التحكم الجديدة الأخرى استخدام الكايرومونات، وهي مركبات متطايرة مرتبطة بأشجار الصنوبر، والفيرومونات، وهي مركبات متطايرة تنتجها أنواع المونوكاموس أثناء التزاوج. تُعرف هذه المركبات مجتمعة باسم السيميochemicals، وتستخدم لاصطياد أنواع المونوكاموس لمراقبة وتقليل أعداد الناقلات. تعمل بعض الفخاخ والسيميochemicals بشكل أفضل من غيرها لأنواع مختلفة من المونوكاموس. استجاب M. galloprovincialis بشكل أفضل لمزيج من الكايرومون، بينما جذبت خنافس اللحاء الفيرومونات إيبسينول (Ips sexdentatus) وميثيل بيوتينيول (Orthotomicus erosus) (Ibeas et al.، 2007). مزيج من المتطاير المضيف، زاد كل من -بينين والفيرومونات الخاصة بخنافس اللحاء من جاذبية M. galloprovincialis لكل من الذكور والإناث. وأخيرًا، زاد تضمين المركب الفيروموني المحدد 2-أونديسيلوكسي-1-إيثانول من كفاءة اصطياد خنافس مونوشاموس إلى الحد الأقصى (Álvarez et al., 2015; Jactel et al., 2019; Pajares et al., 2010).

9.4 | استهداف دودة الخشب الصنوبري

بدأ برنامج تربية مقاومة الأشجار في اليابان عام 1978، بقيادة المركز الوطني لتربية الأشجار، وكالة الغابات (وزارة الزراعة والغابات اليابانية). بحلول عام 1984، كانوا قد حددوا مقاومة مرض ذبول الصنوبر في 92 سلالة من الصنوبر الأحمر الياباني. . densiflora) و 16 سلالة من الصنوبر الأسود الياباني (P. thunbergii). تم تنفيذ برنامج مشابه أيضًا في مقاطعة آنهوي في الصين (نوز وشيرايشي، 2008). تم الحصول على بعض النتائج الجيدة، لكن الأنواع غير الأصلية من الصنوبر لا تتكيف دائمًا بشكل جيد مع الظروف في دول أخرى (سوزا وآخرون، 2015). من الأفضل إجراء التربية والاختبار لخطوط الأشجار المقاومة أو المتحملة في بلد المنشأ. تم اختبار 96 سلالة مختارة من الصنوبر البحري مؤخرًا
تم العثور على تباين في المقاومة لـ (P. pinaster) مقارنةً بما تم الإبلاغ عنه في الأصل (Carrasquinho et al., 2018). تم اختيار السلالات المقاومة عشوائيًا من برنامج فحص ظاهري، مما يبرز المشكلات المحتملة مع هذا النهج. يشير استخدام العلامات الجزيئية (مواقع الصفات الكمية) المرتبطة بالمقاومة إلى طريقة أكثر موثوقية لتحديد خطوط الأشجار المناسبة، على الرغم من الحاجة إلى مزيد من البحث.
حقن الجذع بالمواد الكيميائية النيماتيدية في الجذع هو وسيلة أكثر أمانًا وصديقة للبيئة وأرخص للتحكم الكيميائي في PWN مقارنة برش الطائرات للناقلات أو استخدام المبيدات الغازية. حدد تاكاي وآخرون (2000) مضادات مستقبلات الأسيتيل كولين النيكوتينية (nAChR) (أبامكتين، إيفرمكتين، إيمامكتين بنزوات، ميلبيميكتين وميلبيمايسين-5-أوكسي) كمواد نيماتيدية فعالة. لاحظ بي وآخرون (2015) أن الأفيرمكتين، إيمامكتين بنزوات وميلبيميكتين قمعوا تكاثر الديدان الخيطية عن طريق تقليل تطور اليرقات. ومع ذلك، فإن المواد النيماتيدية مثل الأبامكتين لها قابلية ذوبان منخفضة في الماء، مما قد يقلل من انتقال الخشب وانتشاره خارج موقع الحقن. وجد ليو وآخرون (2020) في المختبر أن الفلويوبيرام كان له قابلية ذوبان أفضل في الماء وقتل المزيد من اليرقات والبالغات من B. xylophilus مقارنة بالأبامكتين، كما قلل أيضًا من معدل الفقس. هناك حاجة إلى مزيد من العمل لمعرفة ما إذا كانت هذه النتائج الواعدة تتكرر عند حقن المكونات النشطة في الجذوع.
تم اختبار مستخلصات النباتات التي تحتوي على الزيوت الأساسية والقلويدات والتربينويدات والفلافونويدات والأحماض الأمينية في محاولات لتجنب استخدام المبيدات الحشرية الاصطناعية، وقد تم العثور على بعض المستقلبات الثانوية المفيدة للنباتات ذات النشاط القاتل للديدان (سوزا وآخرون، 2015). كما أظهر القلويد بيبيرين في مستخلصات الفلفل الأسود (Piper longum) وعدًا كقاتل للديدان مع تأثيرات جيدة على معدل الوفيات والخصوبة والحركة لـ B. xylophilus (راجاسيخاران وآخرون، 2020). كان للمستخلصات تأثير هامشي على إنبات بذور النباتات بينما قتلت ما يصل إلى الديدان الخيطية. قام فارية وآخرون (2013) باستخراج الزيوت الأساسية من 59 نوعًا مختلفًا من النباتات، تمثل 13 عائلة نباتية. كانت عشرون من الزيوت الأساسية قادرة على التسبب في وفيات B. xylophilus عند كانت الزيوت الأساسية من Ruta graveolens (الرُوْبَة الشائعة) وSatureja montana (الزعتر الشتوي) وThymbra capitata (الزعتر المتوسطي) الأكثر سمية بتركيزات قاتلة ( ) في .
تمت دراسة الفطريات الطفيلية الداخلية، مثل Esteya vermicola، لقدرتها على قمع الديدان الخيطية الطفيلية للنباتات، بما في ذلك B. xylophilus (Pires et al.، 2022). تستخدم بعض الفطريات الأسكاروسيدات لجذب الديدان الخيطية إلى حلقاتها الهيفالية اللزجة، والتي تتضخم بسرعة بمجرد أن تتعلق بها دودة خيطية – ومن هنا جاءت التسمية ‘فطريات اصطياد الديدان الخيطية’. قد تكون بعض الفطريات الطفيلية الداخلية قادرة على الطفيل على البيض واليرقات والبالغات أو إفراز مستقلبات سامة. لم يتم بعد إطلاق معظم الفطريات الطفيلية الداخلية تجارياً على نطاق واسع. إذا كانت ناجحة، فإن تطبيق الرش هو الأكثر احتمالاً كوسيلة للتطبيق.

10 | دراسة حالة البرتغال: تأملات شخصية

لقد كان لإنشاء مرض ذبول الصنوبر (PWD) والفطر B. xylophilus في البرتغال تأثير كبير على البحث ومدى الجهود العامة المبذولة لجلب
تم السيطرة على تفشي المرض. تم إجراء مقابلات مع عدة علماء لمعرفة المزيد عن تجاربهم والرؤى التي اكتسبوها من المشاركة الطويلة مع المرض. تم تقديم نتائج المقابلات مع خبيرين رئيسيين في مرض PWD أدناه. تم إعداد قائمة قصيرة من الأسئلة مسبقًا، ولكن تم تشجيع المشاركين في المقابلات أيضًا على مشاركة المعلومات حول مواضيع أخرى.
تم سؤال المشاركين في المقابلة عن خلفيتهم العلمية وارتباطهم بمرض ذبول النخيل، وكيف كانت تفشي المرض مقارنةً بأوبئة النباتات الأخرى. وشملت المواضيع الأخرى التأثيرات الاجتماعية والسياسية والاقتصادية الرئيسية وكيف أثر المرض (وإدارته) على البيئة. تم سؤالهم عن تقييم نجاح البرنامج الوطني للإبادة، وأي تدابير تحكم مستقبلية قد تكون مطلوبة، وأهمية تغير المناخ فيما يتعلق بمرض ذبول النخيل.

10.1 | الأستاذ مانويل غالفاو دي ميلو إي موتا

نيمالاب-ميد وقسم البيولوجيا، جامعة إيفورا

كان البروفيسور مانويل موتا مشاركًا بنشاط في مرض موت الصنوبر منذ اكتشافه على صنوبر البحر الأبيض المتوسط في شبه جزيرة سيتوبال في عام 1999 (موتا وآخرون، 1999). لقد شارك في مشروعين رئيسيين من مشاريع الاتحاد الأوروبي، والتي قال إنها كانت حاسمة لفهم وإدارة مرض موت الصنوبر. وهو معروف جيدًا في الأوساط الصناعية والأكاديمية لخبرته في هذا المرض. “في البداية، كان من المدهش جدًا مدى صعوبة إقناع السلطات بوجود الدودة الخيطية”، أوضح البروفيسور موتا. كانت تفشي المرض في البداية محدودًا إلى منطقة. دفع بعض العلماء المعنيين في ذلك الوقت إلى قطع الأشجار على الفور في المناطق المجاورة، لكن هذا لم يُستقبل بشكل جيد وعبس المنظمون على الفكرة. قد تكون جائحة PWD في البرتغال قد انتهت بشكل مختلف لو تم اتخاذ تدابير صارمة في هذه المرحلة المبكرة. قارن البروفيسور موتا نجاح الإجراءات الحاسمة من قبل السلطات الإسبانية عندما وصلت PWD في النهاية إلى هذه المرحلة.
قال إن الديدان الخيطية يبدو أنها تم إدخالها مرتين، مرة من اليابان ومرة من الصين، ربما على الأثاث أو تغليف الخشب الذي تم إحضاره إلى البرتغال عائداً من ماكاو في التسعينيات. كانت ماكاو في الأصل مستعمرة برتغالية، قبل أن تعود إلى الإدارة الصينية الخاصة في عام 1999. “بين عامي 1999 و2010 كانت الفترة الأكثر تحدياً لجائحة PWD”، أضاف البروفيسور موتا. في عام 2006، قدمت السلطات شريطاً بطول 3 كيلومترات حول المنطقة المصابة حيث تم قطع أشجار الصنوبر. من حيث المبدأ، كان ينبغي أن تنجح هذه الطريقة بسبب الحركة المحدودة لذباب الخشب الصنوبر. ومع ذلك، كان يُعتقد أن الشاحنات التي تحمل الخشب المصاب قد أدت إلى إصابات جديدة خارج المنطقة المصابة (IZ). “في عام 2008، انتشرت المرض من المركز وتم استدعاء الحرس الوطني الجمهوري البرتغالي (GNR) لإجراء عدد أكبر من الفحوصات على شاحنات الخشب”.
كانت أكبر الآثار الاقتصادية والاجتماعية الناتجة عن PWD في عامي 2007-2008. شبه البروفيسور موتا وباء PWD بالانتشار الحالي لـ Xylella fastidiosa عبر بساتين الزيتون في الجنوب.
أوروبا. لا يزال مرض داء الصنوبر يتطلب استثمارًا اقتصاديًا من حيث المراقبة (جمع واختبار 10,000 عينة من رقائق الخشب كل عام)، وصيد M. galloprovincialis (حوالي 2000 فخ كل عام بتكلفة 200,000 يورو وقطع حوالي 1-1.5 مليون شجرة بتكلفة ). التكلفة الإجمالية للتحكم في PWN هي . كما قال إن قطع الأشجار قد تسبب في تغييرات كبيرة في المناظر الطبيعية مع تأثيرات محتملة على النباتات والحيوانات، على الرغم من أن هذا لم يتم تقييمه بعد.
خلال السنوات الحرجة من الجائحة، كانت هناك عدة تغييرات في الحكومة. “هذا يعني أن الأساليب المتبعة في إدارة الأشخاص ذوي الإعاقة تغيرت بشكل متكرر. مثل هذه التغييرات في الاتجاه السياسي تسببت في عدم استقرار في الجهود الوطنية لإدارة المرض”، علق البروفيسور موتا.
منذ عام 2010، تعلم قطاع الغابات التعايش مع مرض داء الصنوبر. لدى المعهد الوطني لحماية الطبيعة والغابات خطة عمل لمكافحة داء الصنوبر تتكامل مع خطة المنطقة العازلة، والتعاون مع إسبانيا (الخطة التشغيلية الثنائية) وجهود أخرى لإدارة مرض داء الصنوبر. على الرغم من وجود تحديات، كانت خطة العمل لمكافحة داء الصنوبر ناجحة في استقرار انتشار المرض.
فيما يتعلق بمستقبل إدارة الأشجار المصابة، أشار البروفيسور موتا إلى أهمية مراقبة وتكثيف الفحوصات الروتينية للنقل من قبل الحرس الوطني. يجب الاستمرار في قطع الأشجار المصابة وحرقها أو تقطيعها على الفور. تعتبر الفخاخ الجاذبة أيضًا جزءًا مهمًا من الإدارة. هناك أيضًا إمكانية لتحديد مقاومة جديدة أو تحمل للـ PWN في مصادر الصنوبر التي تم تحديدها في برنامج تربية وطني منسق من قبل INIAV (المعهد الوطني للبحث الزراعي والبيطري). من المرجح أن يكون التحكم البيولوجي في الناقل الحشري (مثل EPNs) أكثر فعالية من التحكم البيولوجي في B. xylophilus على الرغم من أن الأبحاث الأخيرة حول الفطر الطفيلي الداخلي Esteya vermicola تبدو واعدة. تعتبر المبيدات النيماتودية، مثل إيمامكتين بنزوات، التي يتم حقنها في جذوع الأشجار فعالة ولكن فقط لعلاج عدد محدود من الأشجار.
أشار البروفيسور موتا إلى نتائج مشروع الاتحاد الأوروبي REPHRAME. إن نمذجة السيناريوهات المستقبلية لمرضى PWD توضح بوضوح أن ارتفاع درجات الحرارة سيزيد من خطر PWD في شمال أوروبا.

10.2 | الدكتور لويس بونيفاسيو

المعهد الوطني للبحث الزراعي والبيطري (INIAV)

عمل الدكتور بونيفاسيو كخبير حشرات غابات منذ عام 1988، وانضم إلى INIAV في عام 1997، تحت قيادة الدكتور إدموندو سوزا، حيث انضم الدكتور بيدرو نافييس بعد عام واحد فقط. لقد شارك في مرض PWD منذ اكتشافه في عام 1999 ويقوم بإجراء أبحاث تطبيقية حول بيولوجيا وإدارة المرض. تأخذه أعماله إلى جميع أنحاء البلاد. يدير دورات تدريبية لمفتشي الغابات ويعمل عن كثب مع خوسيه مانويل رودريغيز، منسق سياسة PWD في ICNF.
لقد كان نشطًا في جميع المشاريع الرئيسية على PWD، بما في ذلك مشروعين دوليين رئيسيين، PHRAME وREPHRAME، كلاهما
بتنسيق مع الدكتور هيو إيفانز من لجنة الغابات. في الآونة الأخيرة، عمل على دراسة حالة في شبه جزيرة ترويا، وهي منتجع سياحي يقع على الضفة الجنوبية لنهر سادو، بالقرب من مدينة سيتوبال (منطقة سيتوبال). وقال إن هذا كان مثالًا رائعًا على كيفية تقليل نهج الإدارة المتكاملة لحدوث مرض PWD إلى ما دون حيث كان هجوم خنافس اللحاء هو التهديد الرئيسي لغابة الصنوبر.
قام الدكتور بونيفاسيو بتلخيص الجدول الزمني لجائحة PWD في البرتغال. من 1999 إلى 2006، كانت المرض محصورًا في منطقة صغيرة محدودة (RZ) داخل شبه جزيرة سيتوبال تبلغ حوالي . تتكون منطقة الحماية (RZ) من منطقة عازلة (IZ) ومنطقة عازلة أخرى (BZ) بعرض لا يقل عن 20 كيلومترًا. في عام 2006، تم تنفيذ منطقة الحماية بعمق 3 كيلومترات (CCB) من قبل الاتحاد الأوروبي، مما يعني أنه كان يجب إزالة الأشجار الصنوبرية المضيفة على محيط منطقة الحماية. قال إن هذا كان “قرارًا محرجًا لم يشعر العديد من العلماء وممثلي الصناعة بالراحة تجاهه”. لم يكن هناك دليل واضح على أن منطقة الحماية بعمق 3 كيلومترات ستمنع حركة الناقل. وأضاف أن تجربة مناطق الحماية في دول شمال أوروبا، مثل فنلندا، أظهرت أنها لم تنجح. “كانت منطقة الحماية خطأ من الناحيتين الاقتصادية والبيئية”، عكس الدكتور بونيفاسيو. بمجرد أن انتقل مرض PWD من منطقته الأولية، أصبح أكثر انتشارًا، على الرغم من وجود العديد من المناطق التي لا تزال غير مصابة.
عندما انتشر مرض PWD إلى وسط البرتغال، تم عزو ذلك إلى الحركة غير القانونية للأخشاب بواسطة الشاحنات من المناطق المتأثرة. كان يُعتقد أن الأخشاب المريضة قد اختلطت مع الأخشاب ‘النظيفة’ غير المصابة. حاليًا، التحدي الرئيسي هو منع حدوث PWN في منطقة العزل بطول 20 كيلومترًا على طول الحدود الإسبانية.
واحدة من الصعوبات الرئيسية في إدارة مرض ذبول الصنوبر في البرتغال هي أن 98% من الغابات مملوكة للقطاع الخاص، بينما تعود النسبة المتبقية للحكومة. تتكون العديد من المناطق المزروعة بالصنوبر، خاصة في شمال ووسط البلاد، من مجموعة من القطع الصغيرة التي تبلغ مساحتها حوالي 0.5 هكتار. نسبة جيدة من مالكي الأراضي يعيشون فقط في ممتلكاتهم لفترات قصيرة على مدار السنة. من الصعب على الشرطة توصيل الإشعارات لمالكي الأراضي لعدم قطع أشجار الصنوبر التي تظهر عليها أعراض واضحة لمرض ذبول الصنوبر. سجلات الأراضي الحرجية قديمة. حتى الجمعيات الحرجية تواجه صعوبات في التواصل مع جميع مالكي الأراضي.
سلط الدكتور بونيفاسيو الضوء على الأهمية الاقتصادية للصنوبر البحري (P. pinaster) في البرتغال والأثر الكبير الذي أحدثه مرض PWD. وقال: “الصنوبر البحري هو سلعة شائعة لدى العديد من الشركات في جميع أنحاء العالم ومصدر مهم للدخل الوطني”. لقد قلل مرض PWD من التجارة الدولية، بينما أدى الشرط لعلاج المنتجات الحرجية للتصدير إلى تقليص هوامش الربح بشكل كبير. أدى قطع الأشجار إلى توفر فائض من منتجات مثل رقائق الخشب. ومع غمر السوق، انخفضت أسعار المنتجات.
لقد تسارعت إدارة الغابات في الانتقال من أشجار الصنوبر إلى أنواع أخرى من الأشجار الحرجية. تم إدخال شجرة الأوكاليبتوس (Eucalyptus globulus) إلى البرتغال لأول مرة في أواخر القرن الثامن عشر على يد السير جوزيف بانكس، وفي الخمسينيات بدأت تُزرع من أجل إنتاج لب الورق عالي الجودة. منذ عام 2008، حلت شجرة الأوكاليبتوس محل مزارع خشب الصنوبر، وهو انتقال تسارع بسبب انتشار مرض PWD. شارك الدكتور بونيفاسيو تقديرات حول التغيرات في أنواع الأشجار المستخدمة في الغابات (الجدول 2)، موضحًا الانخفاض الكبير في أشجار الصنوبر حتى عام 2010. إنتاج لب الورق من الأوكاليبتوس
الجدول 2 التغيرات في المساحة الحرجية التي تشغلها شجرة الصنوبر البحرية (Pinus pinaster) وشجرة البلوط الفليني (Quercus suber) وشجرة الأوكاليبتوس الزرقاء (Eucalyptus globulus) في البرتغال من 1995 إلى 2010.
أنواع الأشجار مساحة 1995 (هكتار) مساحة 2010 (هكتار)
الصنوبر البحري 715,000
البلوط الفليني ٦٦٠,٠٠٠ 735,000
الأوكاليبتوس غلوبولوس ٥٠٠,٠٠٠ ٨١٠,٠٠٠
استمر في الزيادة على مدى السنوات العشر الماضية. تنتج شركة نافيجيتور ورق المكتب عالي الجودة وتعتبر واحدة من أشهر العلامات التجارية في البرتغال. يتطلب قانون جديد، تم تقديمه في عام 2017، من نافيجيتور وغيرها من الشركات في صناعة لب الورق الإفراج عن 1.5 هكتار من الأراضي مقابل كل 1 هكتار من الأراضي الجديدة المستأجرة.
على الرغم من أن مرض ذبول الصنوبر (PWD) كان له تأثير كبير على أشجار الصنوبر في البرتغال، إلا أن بعض الأنواع لا تزال غير متأثرة. الصنوبر الحجري أو الصنوبر المظلي (Pinus pinea) هو السائد في العديد من مناطق شبه جزيرة سيتوبال، حيث تم اكتشاف مرض ذبول الصنوبر لأول مرة قبل أكثر من 20 عامًا، ومع ذلك لا يزال غير متأثر بالمرض. على عكس P. pinaster، فإن الصنوبر الحجري لا يت colonized بواسطة M. galloprovincialis لأنه ينتج مواد طيارة غير جذابة. الصنوبر الحجري هو مصدر لثمار الصنوبر وبالتالي له أهمية اقتصادية.
لقد غيرت PWD المناظر الطبيعية وتعداد الحشرات في البرتغال. قال الدكتور بونيفاسيو: “هناك المزيد من المواطن المفتوحة مقارنةً بالماضي، خاصة في وسط البرتغال”. مع تجدد هذه المساحات، تشغلها في الغالب شجيرات برية وبعض أشجار الصنوبر الصغيرة، التي تعتبر أقل جاذبية لخنافس المنشار الصنوبرية بسبب حجمها. لكن الزيادة في الأشجار الميتة أو المحتضرة المرتبطة بـ PWD أدت إلى زيادة في أعداد خنافس اللحاء الأخرى، وخاصة خنفساء اللحاء الصنوبرية ذات الأسنان الستة (Ips sexdentatus) وخنافس براعم الصنوبر Tomicus piniperda وT. destruens. هذه الزيادات لها تداعيات سلبية محتملة على الغابات في جميع أنحاء البلاد.
علق الدكتور بونيفاسيو على النجاحات في مواجهة جائحة PWD. كان المشروع في ترويا مثالًا ممتازًا على كيفية إدارة المرض (نافيس وآخرون، 2018؛ سوزا وآخرون، 2011). ربط النجاح بممارستين رئيسيتين. كانت الأولى هي إزالة جميع الأشجار الميتة، بما في ذلك الفروع المتساقطة والقمم العليا، قبل مارس وبالتالي الحد من عدد خنافس المنشار الصنوبرية الناشئة (M. galloprovincialis). كانت الخطوة التالية هي استخدام مصائد الجذب لـ شهور من أجل التقاط ناقلات الحشرات الطائرة. عندما تكون الفخاخ متباعدة بشكل كافٍ ويتم استبدال الطعوم كل 6 أسابيع، يمكن أن يقلل الاصطياد من M. galloprovincialis بحوالي وأكد على أنه من المهم عدم استخدام الفخاخ حيث توجد أشجار صحية، حيث قد تجذب هذه الفخاخ الخنافس التي تحمل B. xylophilus.
تتوفر منح حكومية لمساعدة مديري الغابات في شراء الفخاخ. بشأن مستقبل إدارة PWD، أشار الدكتور بونيفاسيو إلى برنامج تربية P. pinaster الجاري في البرتغال وغاليسيا (إسبانيا)، وكيف يمكن أن تصبح الأساليب الكيميائية البيئية أكثر أهمية. لكنه كان حذرًا أيضًا بشأن نشر الأشجار المقاومة لـ PWD. “نحتاج إلى توخي الحذر عند إدخال عدد محدود من المصادر المعروفة بمقاومتها، حيث إن ذلك قد يضيف إلى
ضغط الاختيار على متغيرات B. xylophilus وغيرها من الآفات والأمراض المحلية للصنوبر.

11 | الاستنتاجات

تستمر PWD في التأثير بشكل كبير في آسيا والبرتغال. بالإضافة إلى الآثار الاقتصادية على صناعة الغابات، فإن فقدان الأشجار والتغيرات في المناظر الطبيعية هي أخبار سيئة للسياحة الطبيعية والترفيه في البيئات الطبيعية. كما أن لـ PWD عواقب على فقدان موائل الأشجار والنظم البيئية للغابات التي تعتمد عليها الحيوانات والنباتات والفطريات الشجرية. يعني فقدان الغابات تقليل إزالة ثاني أكسيد الكربون، السبب الرئيسي لارتفاع درجات الحرارة العالمية. لقد تأثرت قدرة غابات الصنوبر على تنظيم تآكل التربة، والتوسط في دورة المياه من خلال النتح، وامتصاص الإشعاع بسبب PWD.
في أمريكا الشمالية، فإن المصدر المحتمل لديدان الخشب الصنوبرية، فإن الخسائر المباشرة بسبب مرض موت الصنوبر في الغابات أقل بكثير بسبب وجود أنواع صنوبر محلية مقاومة أو متسامحة. لكن الخسائر المالية غير المباشرة أعلى بكثير لأن B. xylophilus مصنفة ككائن حجر صحي من قبل الدول التي تستورد الصنوبر من الولايات المتحدة، مما يتطلب معالجة مسبقة مكلفة للأخشاب ومنتجات الخشب. هناك أيضًا قلق من أن الخسائر المباشرة قد تزداد. هناك أدلة على أن مرض موت الصنوبر ينتشر غربًا من الساحل الهادئ وسلاسل الجبال في الولايات المتحدة نحو المناطق التي تزرع فيها أنواع الصنوبر المستوردة القابلة للإصابة، مثل صنوبر سكوت. . السيلفستريس) والصنوبر النمساوي (P. nigra)، وفقًا للدكتور لويس بونيفاسيو.
تُبرز الطبيعة المعقدة لمرض PWD التحديات المتعددة لإدارة المرض. المكونات البيولوجية الرئيسية هي الديدان الخيطية نفسها وناقلاتها الحشرية. كما تساهم البكتيريا في تطور المرض، سواء بشكل مباشر أو من خلال تحفيز مسارات الدفاع في النباتات. كما تلعب الفطريات الزرقاء وخنافس اللحاء دورًا مهمًا في المرض.
تم إحراز تقدم ثابت في مكافحة انتشار المرض. لا يزال قطع الأشجار وحرق أو تقطيع الخشب المصاب استراتيجية حاسمة، كما أن اصطياد الحشرات الناقلة يعد أمرًا مهمًا. تم إحراز تقدم كبير في استخدام الطعوم وتصميم الفخاخ، خاصة من خلال تحسين المعرفة بالمواد الكيميائية شبه المرسلة. في البرتغال، يعد اصطياد الناقلات سنويًا من مارس إلى نوفمبر جزءًا مهمًا من الجهود المستمرة لإدارة مرض موت أشجار الصنوبر. كانت السيطرة الكيميائية على الناقلات ذات نجاح مختلط. المبيدات الحشرية فعالة في تقليل أعداد الناقلات لكنها تعتمد على تطبيقات واسعة النطاق. الرش الجوي الذي يتم في دول آسيوية مثل اليابان مكلف وغير محبوب من قبل المجتمعات المحلية. كما أن التأثيرات غير المستهدفة للمبيدات الحشرية تثير القلق أيضًا.
حقن الأشجار بالمبيدات النيماتودية، مثل الأبا مكتين والأفيرمكتين، يوفر حماية نظامية لمدة تصل إلى 3 سنوات ضد B. xylophilus (سوزا وآخرون، 2013). كما أنه مكلف وأكثر ملاءمة لمجموعات صغيرة من الأشجار. تم القيام بقدر كبير من العمل على السيطرة البيولوجية على أنواع مونوشاموس وB. xylophilus. تحظى المبيدات الحيوية بمزيد من الاهتمام مع استمرار انخفاض استخدام ونطاق المبيدات المرخصة. تظهر النيماتودا المفترسة النشطة ضد الناقلات والفطريات الطفيلية الداخلية لـ B. xylophilus إمكانيات.
لكن هناك حاجة إلى مزيد من التطوير التجاري. إن النجاح في تسويق B. bassiana لمكافحة خنفساء الصنوبر السوداء في اليابان هو خطوة واعدة إلى الأمام.
على الرغم من كل هذه الجهود، لا يزال معالجة الأخشاب ومنتجات الخشب واحدة من التدابير الرئيسية لمكافحة PWD، مدعومة بالتشريعات والرقابة من قبل سلطات صحة النباتات والدول المستوردة. تم حظر أو تقييد بروميد الميثيل، وهو مبيد قوي، في العديد من البلدان. إنه مادة كيميائية خطيرة وتضر بالبيئة بسبب الأضرار التي تلحق بطبقة الأوزون.
لقد حققت تربية الأشجار من أجل المقاومة أو التحمل نجاحًا محدودًا حتى الآن. حققت برامج التربية في اليابان والصين تقدمًا، على الرغم من أنه من غير الواضح ما إذا كانت الأنواع والم cultivars المقاومة التي تم تطويرها هناك ستنجح أو تلبي احتياجات الغابات في دول أخرى. وهذا يبرز أهمية جهود التربية في البرتغال لتحديد الأنواع المناسبة. . مصادر الصنوبر.
أظهرت دراسة الحالة في البرتغال أن برامج الإدارة تعتمد ليس فقط على توفر طرق التحكم المناسبة والفعالة ولكن أيضًا على كيفية تطبيقها. الإرادة السياسية والتنفيذ الفعال للاستراتيجيات أمران حاسمان أيضًا في مواجهة مرض موت الصنوبر. كانت عمليات قطع الأشجار وصيد M. galloprovincialis فعالة. كانت الاستجابة البطيئة في البداية لاكتشاف PWN تعيق المحاولات للحد من انتشاره الخارجي. هناك حاجة إلى اتخاذ إجراءات حاسمة في المراحل المبكرة الحاسمة من تفشي المرض. لقد تكيف قطاع الغابات في البرتغال مع المرض من خلال التحول نحو استخدام الأوكاليبتوس من قبل شركات لب الورق. لقد أعاقت الجهود الكبيرة لمراقبة ومكافحة المرض صعوبات في الاتصال بمالكي الأراضي وسجلات رسمية ضعيفة للملكيات. كانت المقابلات مع البروفيسور مانويل موتا والدكتور لويس بونيفاسيو لا تقدر بثمن في الحصول على فهم أعمق لتأثيرات PWD في البرتغال، مع تجارب وتأملات تفتقر إلى حد كبير في الأدبيات المنشورة حول المرض.
تعتبر PWD مشكلة مستمرة لتلك الدول والمناطق التي تعاني بالفعل من المرض وتهديدًا كبيرًا للغابات الصنوبرية في الدول التي ظلت حتى الآن خالية من PWD. ستظل اليقظة المستمرة من قبل سلطات صحة النباتات ذات أهمية قصوى في منع دخول B. xylophilus وناقلها. لقد تم تسجيل العديد من الاعتراضات في أوروبا. تم العثور على M. alternatus على الأثاث الخشبي المستورد إلى المملكة المتحدة. من غير المحتمل أن يتم تأسيس الناقلات أو الديدان الخيطية في البلدان ذات المناخ البارد (مثل المملكة المتحدة، السويد أو فنلندا) تحت أنظمة الطقس الحالية. ومع ذلك، فإن ارتفاع درجات الحرارة بسبب تغير المناخ يشير بوضوح إلى مخاطر مستقبلية وتحديات مستمرة في إبقاء PWD بعيدًا.

الشكر والتقدير

تم تكليف هذه المقالة في الأصل من قبل الجمعية البريطانية لعلم أمراض النباتات (BSPP) كجزء من سلسلة تقارير الأوبئة النباتية.

بيان توفر البيانات

لا ينطبق مشاركة البيانات على هذه المقالة حيث لم يتم إنشاء أو تحليل أي بيانات جديدة.

ORCID

ماثيو أ. باك (D) https://orcid.org/0000-0003-4774-5491
ماريا ل. إيناسيو ® https://orcid.org/0000-0002-6883-5288

REFERENCES

Abelleira, A., Picoaga, A., Mansilla, J.P. & Aguin, O. (2011) Detection of Bursaphelenchus xylophilus, causal agent of pine wilt disease on Pinus pinaster in northwestern Spain. Plant Disease, 95, 776.
Afzal, I., Shinwari, Z.K., Sikandar, S. & Shahzad, S. (2019) Plant beneficial endophytic bacteria: mechanisms, diversity, host range and genetic determinants. Microbiological Research, 221, 36-49.
Álvarez, G., Etxebeste, I., Gallego, D., David, G., Bonifacio, L., Jactel, H. et al. (2015) Optimization of traps for live trapping of pine wood nematode vector Monochamus galloprovincialis. Journal of Applied Entomology, 139, 618-626.
Alves, M., Pereira, A., Matos, P., Henriques, J., Vicente, C., Aikawa, T. et al. (2016) Bacterial community associated to the pine wilt disease insect vectors Monochamus galloprovincialis and Monochamus alternatus. Scientific Reports, 6, 23908.
Anonymous. (2020) Nagano communities plagued by pine parasite at odds over pesticide. The Japan Times. Available at: https://www. japantimes.co.jp/news/2020/05/22/national/nagano-tree-paras ites-chemicals/#:~:text=Nagano%20communities%20plagued% 20by%20pine,over%20pesticide%20%2D%20The%20Japan% 20Times [Accessed 14th September 2023].
Bi, Z., Gong, Y., Huang, X., Yu, H., Bai, L. & Hu, J. (2015) Efficacy of four nematicides against the reproduction and development of pinewood nematode, Bursaphelenchus xylophilus. Journal of Nematology, 47, 126-132.
Bonifácio, L., Naves, P. & Sousa, E. (2015) Vector-Plant. In: Sousa, E., Vale, F. & Abrantes, I. (Eds.) Pine wilt disease in Europe – biological interactions and integrated management. Lisbon: FNAPF-Federação Nacional das Associações de Proprietários Florestais, pp. 125-158.
Braasch, H. (2001) Bursaphelenchus species in conifers in Europe: distribution and morphological relationships. EPPO Bulletin, 31, 127-142.
Braasch, H. & Schönfeld, U. (2015) Improved morphological key to the species of the Xylophilus group of the genus Bursaphelenchus Fuchs, 1937. EPPO Bulletin, 45, 73-80.
Carnegie, A.J., Venn, T., Lawson, S., Nagel, M., Wardlaw, T., Cameron, N. et al. (2018) An analysis of pest risk and potential economic impact of pine wilt disease to Pinus plantations in Australia. Australian Forestry, 81, 24-36.
Carrasquinho, I., Lisboa, A., Inácio, M.L. & Gonçalves, E. (2018) Genetic variation in susceptibility to pine wilt disease of maritime pine (Pinus pinaster Aiton) half-sib families. Annals of Forest Science, 75, 85.
Cheng, X.-Y., Tian, X.-L., Wang, Y.-S., Lin, R.-M., Mao, Z.-C., Chen, N. et al. (2013) Metagenomic analysis of the pinewood nematode microbiome reveals a symbiotic relationship critical for xenobiotics degradation. Scientific Reports, 3, 1869.
de la Fuente, B. & Saura, S. (2021) Long-term projections of the natural expansion of the pine wood nematode in the Iberian Peninsula. Forests, 12, 849.
Donald, P.A., Stamps, W.T., Linit, M.J. & Todd, T.C. (2016) Pine wilt disease. The Plant Health Instructor. Available at: https://www.apsnet.org/edcenter/disandpath/nematode/pdlessons/Pages/Pine Wilt.aspx [Accessed 14th September 2023].
Dziedziech, A., Shivankar, S. & Theopold, U. (2020) High-resolution infection kinetics of entomopathogenic nematodes entering Drosophila melanogaster. Insects, 11, 60.
EPPO. (2013) EPPO standards PM 7/4 (3) Bursaphelenchus xylophilus. EPPO Bulletin, 43, 105-118.
EPPO. (2023) EPPO standards PM 7/4 (4) Bursaphelenchus xylophilus. EPPO Bulletin, 53, 156-183.
Estay, S.A., Labra, F.A., Sepulveda, R.D. & Bacigalupe, L.D. (2014) Evaluating habitat suitability for the establishment of Monochamus spp. through climate-based niche modelling. PLoS One, 9, e102592.
EUSTAFOR. (2013) NATURA 2000 Management in European state forests. Brussels: European State Forest Association. Available at: https:// eustafor.eu/uploads/EUSTAFOR_Natura_2000_Booklet_20191 218-compressed_compressed.pdf [Accessed 14th September 2023].
FAO. (2018) ISPM 15 Regulation of wood packaging material in international trade. Available at: https://www.fao.org/3/mb160e/ mb160e.pdf [Accessed 13th September 2023].
Faria, J.M., Barbosa, P., Bennett, R.N., Mota, M. & Figueiredo, A.C. (2013) Bioactivity against Bursaphelenchus xylophilus: nematotoxics from essential oils, essential oils fractions and decoction waters. Phytochemistry, 94, 220-228.
Fonseca, L., Cardoso, J. & Abrantes, I. (2015) Plant-nematode. In: Sousa, E., Vale, F. & Abrantes, I. (Eds.) Pine wilt disease in Europe – biological interactions and integrated management. Lisbon: FNAPF-Federação Nacional das Associações de Proprietários Florestais, pp. 34-78.
Fonseca, L., Cardoso, J., Lopes, A., Pestana, M., Abreu, F., Nunes, N. et al. (2012) The pinewood nematode, Bursaphelenchus xylophilus, in Madeira Island. Helminthologia, 49, 96-103.
Forest Research. (2020) Pine wood nematode (Bursaphelenchus xylophilus). Available at: https://www.forestresearch.gov.uk/tools -and-resources/pest-and-disease-resources/pinewood-nematode-embursaphelenchus-xylophilus [Accessed 30th January 2023].
Forestry Commission. (2017) Contingency plan for the pine wood nematode (Bursaphelenchus xylophilus) and its longhorn beetle (Monochamus spp.) vectors. Available at: https://cdn.forestrese arch.gov.uk/2022/02/pwncontingencyplan21november2017.pdf [Accessed 7th June 2023].
Futai, K. (2013) Pine wood nematode, Bursaphelenchus xylophilus. Annual Review of Phytopathology, 51, 61-83.
Gonçalves, E., Figueiredo, A.C., Barroso, J.G., Henriques, J., Sousa, E. & Bonifácio, L. (2020) Effect of Monochamus galloprovincialis feeding on Pinus pinaster and Pinus pinea, oleoresin and insect volatiles. Phytochemistry, 169, 112-159.
Gonçalves, E., Figueiredo, A.C., Barroso, J.G., Millar, J.G., Henriques, J., Sousa, E. et al. (2021) Characterization of cuticular compounds of the cerambycid beetles Monochamus galloprovincialis, Arhopalus syriacus, and Pogonocherus perroudi, potential vectors of pinewood nematode. Entomologia Experimentalis et Applicata, 169, 183-194.
Gruffudd, H.R., Schröder, T., Jenkins, T.A.R. & Evans, H.F. (2019) Modeling pine wilt disease (PWD) for current and future climate scenarios as part of a pest risk analysis for pine wood nematode Bursaphelenchus xylophilus (Steiner and Buhrer) Nickle in Germany. Journal of Plant Diseases and Protection, 126, 129-144.
Hirata, A., Nakamura, K., Nakao, K., Kominami, Y., Tanaka, N., Ohashi, H. et al. (2017) Potential distribution of pine wilt disease under future climate change scenarios. PLoS One, 12, e0182837.
Ibeas, F., Gallego, D., Díez, J.J. & Pajares, J.A. (2007) An operative kairomonal lure for managing pine sawyer beetle Monochamus galloprovincialis (Coleoptera: Cerymbycidae). Journal of Applied Entomology, 131, 13-20.
ICNF. (2015) 6th Inventário Florestal Nacional. Relatório Final. Available at: https://www.icnf.pt/api/file/doc/c8cc40b3b7ec8541 [Accessed 18th September 2023].
ICNF. (2023) Limpeza de terrenos junto a habitações. Available at: https:// www.icnf.pt/florestas/gfr/gfrfaq [Accessed 18th September 2023].
Jactel, H., Bonifacio, L., Van Halder, I., Vétillard, F., Robinet, C. & David, G. (2019) A novel, easy method for estimating pheromone trap attraction range: application to the pine sawyer beetle Monochamus galloprovincialis. Agricultural and Forest Entomology, 21, 8-14.
Kamata, N. (2008) Integrated pest management of pine wilt disease in Japan: tactics and strategies. In: Zhao, B.G., Futai, K., Sutherland,
J.R. & Takeuchi, Y. (Eds.) Pine wilt disease. Tokyo: Springer, pp. 304-322.
Kanzaki, N. & Giblin-Davis, R.M. (2018) Diversity and plant pathogenicity of Bursaphelenchus and related nematodes in relation to their vector bionomics. Current Forestry Reports, 4, 85-100.
Kawazu, K. (1998) Pathogenic toxins of pine wilt disease. Kagaku to Seibutsu, 36, 120-124.
Kiyohara, T. & Bolla, R.I. (1990) Pathogenic variability among populations of the pinewood nematode, Bursaphelenchus xylophilus. Forest Science, 36, 1061-1076.
Kobayashi, T., Sasaki, K. & Mamiya, Y. (1974) Fungi associated with Bursaphelenchus lignicolus, the pine wood nematode (I). Journal of the Japanese Forestry Society, 56, 136-145.
Kosaka, H., Aikawa, T., Ogura, N., Tabata, K. & Kiyohara, T. (2001) Pine wilt disease caused by the pine wood nematode: the induced resistance of pine trees by the avirulent isolates of nematode. European Journal of Plant Pathology, 107, 667-675.
Kuroda, K. (1989) Terpenoids causing tracheid-cavitation in Pinus thunbergii infected by the pine wood nematode (Bursaphelenchus xylophilus). Japanese Journal of Phytopathology, 55, 170-178.
Kuroda, K. (2012) Monitoring of xylem embolism and dysfunction by the acoustic emission technique in Pinus thunbergii inoculated with the pine wood nematode Bursaphelenchus xylophilus. Journal of Forest Research, 17, 58-64.
Lee, H.-J. & Park, O.K. (2019) Lipases associated with plant defense against pathogens. Plant Science, 279, 51-58.
Liu, G., Lin, X., Xu, S., Liu, G., Liu, Z., Liu, F. et al. (2020) Efficacy of fluopyram as a candidate trunk-injection agent against Bursaphelenchus xylophilus. European Journal of Plant Pathology, 157, 403-411.
Maehara, N. & Futai, K. (1996) Factors affecting both the numbers of the pinewood nematode, Bursaphelenchus xylophilus (Nematoda: Aphelenchoididae), carried by the Japanese pine sawyer, Monochamus alternatus (Coleoptera: Cerambycidae), and the nematode’s life history. Applied Entomology and Zoology, 31, 443-452.
Maehara, N. & Futai, K. (2000) Population changes of the pinewood nematode, Bursaphelenchus xylophilus (Nematoda: Aphelenchoididae), on fungi growing in pine-branch segments. Applied Entomology and Zoology, 35, 413-417.
Maehara, N., Hata, K. & Futai, K. (2005) Effect of blue-stain fungi on the number of Bursaphelenchus xylophilus (Nematoda: Aphelenchoididae) carried by Monochamus alternatus (Coleoptera: Cerambycidae). Nematology, 7, 161-167.
Mamiya, Y. (1983) Pathology of the pine wilt disease caused by Bursaphelenchus xylophilus. Annual Review of Phytopathology, 21, 201-220.
Mamiya, Y. & Kiyohara, T. (1972) Description of Bursaphelenehus lignicolus n. sp. (Nematoda: Aphelenchoididae) from pine wood and histopathology of nematode-infested trees. Nematologica, 18, 120-124.
Mas, H., Hernández, R., Villaroya, M., Sánchez, G., Pérez-Laorga, E., González, E. et al. (2013) Comportamiento de dispersión y capacidad de vuelo a larga distancia de Monochamus galloprovincialis (Olivier 1795). 6th Congreso forestal español. 6CFE01-393. Available from: http://secforestales.org/publicaciones/index.php/ congresos_forestales/article/view/14702 [Accessed 30th January 2024].
Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación. (2023) Nematodo de la madera del pino (Bursaphelenchus xylophilus). Available from: https://www.mapa.gob.es/es/agricultura/temas/sanidad-vegetal/ organismos-nocivos/nematodo-de-la-madera-del-pino/ [Accessed 13th September 2023].
Morais, P.V., Proença, D.N., Francisco, R. & Paiva, G. (2015) Bacteria-nematode-plant. In: Sousa, E., Vale, F. & Abrantes, I. (Eds.) Pine wilt disease in Europe – biological interactions and integrated management. Lisbon: FNAPF-Federação Nacional das Associações de Proprietários Florestais, pp. 161-192.
Morewood, W.D., Hein, K.E., Katinic, P.J. & Borden, J.H. (2002) An improved trap for large wood-boring insects, with special reference to Monochamus scutellatus (Coleoptera: Cerambycidae). Canadian Journal of Forest Research, 32, 519-525.
Mota, M., Futai, K. & Vieira, P. (2009) Pine wilt disease and the pinewood nematode. In: Ciancio, A. & Mukerji, K.G. (Eds.) Integrated management of fruit crops and forest nematodes, Vol. IV. Dordrecht: Springer, pp. 253-274.
Mota, M.M., Braasch, H., Bravo, M.A., Penas, A.C., Burgermeister, W., Metge, K. et al. (1999) First report of Bursaphelenchus xylophilus in Portugal and in Europe. Nematology, 1, 727-734.
Myers, R.F. (1988) Pathogenesis in pine wilt caused by pinewood nematode, Bursaphelenchus xylophilus. Journal of Nematology, 20, 236-244.
Nakamura-Matori, K. (2008) Vector-host tree relationships and the abiotic environment. In: Zhao, B.G., Fautai, K., Sutherlans, J.R. & Takeuchi, Y. (Eds.) Pine wilt disease. New York: Springer, pp. 144-161.
Nascimento, F.X., Hasegawa, K., Mota, M. & Vicente, C.S.L. (2015) Bacterial role in pine wilt disease development. Environmental Microbiology Reports, 7, 51-63.
Naves, P., Bonifácio, L., Inácio, M. & Sousa, E. (2018) Integrated management of pine wilt disease in Troia. Review de Ciências Agrárias, 41, 12-19.
Naves, P., Bonifácio, L. & Sousa, E. (2016) The pine wood nematode and its local vectors in the Mediterranean basin. In: Paine, T.D. & Lieutier, F. (Eds.) Insects and diseases of mediterranean forest systems. New York: Springer, pp. 329-378.
Naves, P., Camacho, S., De Sousa, E. & Quartau, J. (2006) Entrance and distribution of the pinewood nematode Bursaphelenchus xylophilus on the body of its vector Monochamus galloprovincialis. Entomologia Generalis, 29, 71-80.
Naves, P., Kenis, M. & Sousa, E. (2005) Parasitoids associated with Monochamus galloprovincialis (Oliv.) (Coleoptera: Cerambycidae) within the pine wilt nematode-affected zone in Portugal. Journal of Pest Science, 78, 57-62.
Nickle, W.A.R., Golden, A.M., Mamiya, Y. & Wergin, W.P. (1981) On the taxonomy and morphology of the pine wood nematode, Bursaphelenchus xylophilus (Steiner & Buhrer 1934) Nickle 1970. Journal of Nematology, 13, 385-392.
Nose, M. & Shiraishi, S. (2008) Breeding for resistance to pine wilt disease. In: Zhao, B.G., Futai, K., Sutherland, J.R. & Takeuchi, Y. (Eds.) Pine wilt disease. Tokyo: Springer, pp. 334-350.
Oku, H., Shiraishi, T., Ouchi, S., Kurozumi, S. & Ohta, H. (1980) Pine wilt toxin, the metabolite of a bacterium associated with a nematode. Naturwissenschaften, 67, 198-199.
Pajares, J.A., Alvarez, G., Ibeas, F., Gallego, D., Hall, D.R. & Farman, D.I. (2010) Identification and field activity of a male-produced aggregation pheromone in the pine sawyer beetle, Monochamus galloprovincialis. Journal of Chemical Ecology, 36, 570-583.
Pan, C.-S. (2011) Sōng cái xiànchóng bìng yánjiū jìnzhǎn [Development of studies on pinewood nematodes disease]. Journal of Xiamen University (Natural Science), 50, 476-483.
Pires, D., Vicente, C.S.L., Inácio, M.L. & Mota, M. (2022) The potential of Esteya spp. for the biocontrol of the pinewood nematode, Bursaphelenchus xylophilus. Microorganisms, 10, 168.
Plantard, O., Picard, D., Valette, S., Scurrah, M., Grenier, E. & Mugiéry, D. (2008) Origin and genetic diversity of Western European populations of the potato cyst nematode (Globodera pallida) inferred from mitochondrial sequences and microsatellite loci. Molecular Ecology, 17, 2208-2218.
Proença, D.N., Francisco, R., Kublik, S., Schöler, A., Vestergaard, G., Schloter, M. et al. (2017) The microbiome of endophytic, wood colonizing bacteria from pine trees as affected by pine wilt disease. Scientific Reports, 7, 4205.
Proença, D.N., Francisco, R., Santos, C.V., Lopes, A., Fonseca, L., Abrantes, I.M. et al. (2010) Diversity of bacteria associated with
Bursaphelenchus xylophilus and other nematodes isolated from Pinus pinaster trees with pine wilt disease. PLoS One, 5, e15191.
Rajasekharan, S.K., Raorane, C.J. & Lee, J. (2020) Nematicidal effects of piperine on the pinewood nematode Bursaphelenchus xylophilus. Journal of Asia-Pacific Entomology, 23, 863-868.
Rodrigues, A.M., Mendes, M.D., Lima, A.S., Barbosa, P.M., Ascensão, L., Barroso, J.G. et al. (2017) Pinus halepensis, Pinus pinaster, Pinus pinea, and Pinus sylvestris essential oil chemotypes and monoterpene hydrocarbon enantiomers, before and after inoculation with the pinewood nematode Bursaphelenchus xylophilus. Chemical Biodiversity, 14, e1600153.
Schenk, M., Loomans, A., den Nijs, L., Hoppe, B., Kinkar, M. & Vos, S. (2020) Pest survey card on Bursaphelenchus xylophilus. EFSA Supporting Publications, 17, EN-1782. Available from: https://doi. org/10.2903/sp.efsa.2020.EN-1782
Shimazu, M. (2009) Use of microbes for control of Monochamus alternatus, vector of the invasive pinewood nematode. In: Hajek, A.E., Glare, T.R. & O’Callaghan, M. (Eds.) Use of microbes for control and eradication of invasive arthropods. Progress in biological control, Vol. 6. Dordrecht: Springer, pp. 141-157.
Shimazu, M. & Katagiri, K. (1981) Pathogens of the pine sawyer, Monochamus alternatus Hope, and possible utilization of them in a control program. Proceedings of the 17th IUFRO World Congress Div, II, 291-295.
Shin, S.C. (2008) Pine wilt disease in Korea. In: Zhao, B.G., Futai, K., Sutherland, J.R. & Takeuchi, Y. (Eds.) Pine wilt disease. Tokyo: Springer, pp. 26-32.
Soliman, T., Mourits, M.C.M., van der Werf, W., Hengeveld, G.M., Robinet, C. & Oude Lansink, A.G.J.M. (2012) Framework for modelling economic impacts of invasive species, applied to pine wood nematode in Europe. PLoS One, 7, e45505.
Sousa, E., Bonifácio, L., Naves, P. & Viera, M. (2015) Pine wilt disease management. In: Sousa, E., Vale, F. & Abrantes, I. (Eds.) Pine wilt disease in Europe – biological interactions and integrated management. Lisbon: FNAPF-Federação Nacional das Associações de Proprietários Florestais, pp. 125-158.
Sousa, E., Naves, P. & Vieira, M. (2013) Prevention of pine wilt disease induced by Bursaphelenchus xylophilus and Monochamus galloprovincialis by trunk injection of emamectin benzoate. Phytoparasitica, 41, 143-148.
Sousa, E., Rodrigues, J.M., Bonifácio, L.F., Naves, P.M. & Rodrigues, A. (2011) Management and control of the pine wood nematode, Bursaphelenchus xylophilus, in Portugal. In: Boeri, F. & Chung, J.A. (Eds.) Nematodes: morphology, functions and management strategies. New York: Nova Publishers, pp. 157-178.
Steiner, G. & Buhrer, E.M. (1934) Aphelenchoides xylophilus n. sp., a nematode associated with blue-stain and other fungi in timber. Journal of Agricultural Research, 48, 949-951.
Takai, K., Soejima, T., Suzuki, T. & Kawazu, K. (2000) Emamectin benzoate as a candidate for a trunk-injection agent against the pine wood nematode, Bursaphelenchus xylophilus. Pest Management Science, 56, 937-941.
Togashi, K. (1990) Change in the activity of adult Monochamus alternatus Hope (Coleoptera: Cerambycidae) in relation to age. Applied Entomology and Zoology, 25, 153-159.
Togashi, K. & Shigesada, N. (2006) Spread of the pinewood nematode vectored by the Japanese pine sawyer: modelling and analytical approaches. Population Ecology, 48, 271-283.
Vasconcelos, T. & Duarte, I. (2015) Biotic/abiotic factors-plant. In: Sousa, E., Vale, F. & Abrantes, I. (Eds.) Pine wilt disease in Europe – biological interactions and integrated management. Lisbon: FNAPF-Federação Nacional das Associações de Proprietários Florestais, pp. 195-220.
Vicente, C.S., Ikuyo, Y., Shinya, R., Mota, M. & Hasegawa, K. (2015) Catalases induction in high virulence pinewood nematode Bursaphelenchus xylophilus under hydrogen peroxide-induced stress. PLoS One, 10, e0123839.
Vicente, C.S.L., Soares, M., Faria, J.M.S., Espada, M., Mota, M., Nóbrega, F. et al. (2022) Fungal communities of the pine wilt disease complex: studying the interaction of Ophiostomatales with Bursaphelenchus xylophilus. Frontiers in Plant Science, 13, e908308.
Vieira, P., Burgermeister, W., Mota, M., Metge, K. & Silva, G. (2007) Lack of genetic variation of Bursaphelenchus xylophilus in Portugal revealed by RAPD-PCR analyses. Journal of Nematology, 39, 118-126.
Yano, S. (1913) Investigation on pine death in Nagasaki prefecture. Sanrin-Kouhou, 4, 1-14.
Yi, C.K., Byun, B.H., Park, J.D., Yang, S.I. & Chang, K.H. (1989) First finding of the pine wood nematode, Bursaphelenchus xylophilus (Steiner et Buhrer) Nickle and its insect vector in Korea. Research Reports of the Forest Research Institute, 3, 141-149.
Yu, H.B., Jung, Y.H., Lee, S.M., Choo, H.Y. & Lee, D.W. (2016) Biological control of Japanese pine sawyer, Monochamus alternatus (Coleoptera: Cerambycidae) using Korean entomopathogenic nematode isolates. The Korean Journal of Pesticide Science, 20, 361-368.
Zhao, B.G. (2008) Pine wilt disease in China. In: Zhao, B.G., Futai, K., Sutherland, J.R. & Takeuchi, Y. (Eds.) Pine wilt disease. Tokyo: Springer, pp. 18-25.
Zhao, J., Hu, K., Chen, K. & Shi, J. (2021) Quarantine supervision of wood packaging materials (WPM) at Chinese ports of entry from 2003 to 2016. PLoS One, 16, e0255762.
Zhao, J., Huang, J., Yan, J. & Fang, G. (2020) Economic loss of pine wood nematode disease in mainland China from 1998 to 2017. Forests, 11, 1042.
Zhao, L., Ahmad, F., Lu, M., Zhang, W., Wickham, J.D. & Sun, J. (2018) Ascarosides promote the prevalence of ophiostomatoid fungi and an invasive pathogenic nematode, Bursaphelenchus xylophilus. Journal of Chemical Ecology, 44, 701-710.
Zhao, L., Mota, M., Vieira, P., Butcher, R.A. & Sun, J. (2014) Interspecific communication between pinewood nematode, its insect vector, and associated microbes. Trends in Parasitology, 30, 299-308.
Zhao, L., Zhang, X., Wei, Y., Zhou, J., Zhang, W., Qin, P. et al. (2016) Ascarosides coordinate the dispersal of a plant-parasitic nematode with the metamorphosis of its vector beetle. Nature Communications, 7, e12341.
Zhao, L.L., Zhang, S., Wei, W., Hao, H.J., Zhang, B., Butcher, R.A. et al. (2013) Chemical signals synchronize the life cycles of a plantparasitic nematode and its vector beetle. Current Biology, 23, 2038-2043.
How to cite this article: Back, M.A., Bonifácio, L., Inácio, M.L., Mota, M. & Boa, E. (2024) Pine wilt disease: A global threat to forestry. Plant Pathology, 00, 1-16. Available from: https://doi.org/10.1111/ppa. 13875

  1. This is an open access article under the terms of the Creative Commons Attribution-NonCommercial License, which permits use, distribution and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited and is not used for commercial purposes.
    © 2024 The Authors. Plant Pathology published by John Wiley & Sons Ltd on behalf of British Society for Plant Pathology.

Journal: Plant Pathology, Volume: 73, Issue: 5
DOI: https://doi.org/10.1111/ppa.13875
Publication Date: 2024-02-08

Pine wilt disease: a global threat to forestry

by Back, M. A., Bonifácio, L., Inácio, M.L., Mota, M. and Boa, E.

Copyright, publisher and additional information: Publishers’ version distributed under the terms of the Creative Commons Attribution NonCommerical License
DOI link to the version of record on the publisher’s site
REVIEW ARTICLE
Wiley

Pine wilt disease: A global threat to forestry

Matthew A. Back ® | Luís Bonifácio Maria L. Inácio ® | Manuel Mota Eric Boa

Centre for Crop and Environmental Sciences, Harper Adams University, Newport, UK
Plant Health Department, National Institute for Agriculture and Veterinary Research (INIAV), Oeiras, Portugal
GREEN-IT Bioresources for Sustainability, ITQB NOVA, Oeiras, Portugal
NemaLab-MED, Dept. Biologia, Universidade de Évora, Évora, Portugal
Biological Sciences, Aberdeen Centre for Environmental Sustainability, University of Aberdeen, Aberdeen, UK

Correspondence

Matthew A. Back, Centre for Crop and Environmental Sciences, Harper Adams University, Newport, Shropshire TF10 8NB, UK.
Email: mback@harper-adams.ac.uk

Funding information

British Society for Plant Pathology, Grant/ Award Number: Short Study Award (Plant Pandemic Studies)

Abstract

Pines are the most economically important trees in the world and, together with eucalyptus, they dominate commercial forests. But the success of a relatively small number of widely planted species, such as Pinus pinaster, the maritime pine, comes at a price. Pines are attractive to damaging pathogens and insect pests, including the pinewood nematode (PWN), Bursaphelenchus xylophilus, the causal agent of pine wilt disease (PWD). Originally described in Japan, PWD has caused widespread destruction to forests in countries such as China, Taiwan, Portugal, Spain and the United States. PWN causes irreparable damage to the vascular system of its pine hosts, leading to mortality within 3 months. Pine sawyer beetles (Monochamus spp.) are key vectors of PWD, introducing the PWN to healthy trees during feeding. Other organisms contribute to PWD spread and development, including bacteria, fungi and bark beetles. Control measures include tree felling to prevent vector transmission of PWN, insecticide treatments, trapping of Monochamus spp. and tree breeding for plant resistance. The PWN is a quarantine pathogen and subject to regular legislation and phytosanitary measures aimed at restricting movement and preventing introduction to new areas. Current research is investigating the use of biopesticides against PWN and Monochamus spp. This review examines the biology, epidemiology, impact and management of PWD through published research, grey literature and interviews with people directly involved in the management of the disease in Portugal.

KEYWORDS

Bursaphelenchus xylophilus, Monochamus, pinewood nematode, Pinus pinaster, sawyer beetle

1 | THE NEMATODE AND ITS VECTORS

The nematode genus Bursaphelenchus spp. belongs to the order Rhabditida and family Aphelenchoididae, which consists of nematodes that feed on plants and fungi. Bursaphelenchus xylophilus was originally described in Japan as B. lignicolus (Mamiya & Kiyohara, 1972) and Aphelenchoides xylophilus in the United States (Steiner & Buhrer, 1934) before Nickle et al. (1981) confirmed that they were in fact the same species. There is a close and dependent
relationship between the pinewood nematode (PWN) and its pine sawyer beetle (Monochamus spp.) vectors.
The lifecycle of the PWN is complex (Figure 1) and comprises phytophagous and mycophagous stages (Fonseca et al., 2015). In the mycophagous stage, nematodes feed on blue-stain fungi such as species of Ophiostoma sensu lato, commonly introduced by bark beetles while colonizing trees. Such fungi occur in abundance around the larval chambers of Monochamus spp., which leads to an accumulation of second stage juvenile (J2s) PWNs in this locality. During
FIGURE 1 A summary of the life cycle of Bursaphelenchus xylophilus in relation to the activity of the pine sawyer, Monochamus spp. Photographs courtesy of INIAV, Portugal.
adverse conditions, including low food availability, the J 2 s moult into dispersion juvenile stages (JIII and JIV). The juvenile stage 4 (JIV) is a dauer stage and is characterized by having a thicker cuticle and dome-shaped head with a poorly developed stylet and medium bulb. Dauer juveniles do not feed and are coated in a protective substance that helps them adhere to their insect vectors. Nematodes accumulate in the wood surrounding the pupal chambers and are in direct contact with the pupae.
Gonçalves et al. (2021) showed that compounds from the cuticle of Monochamus spp. enable PWN to distinguish their vector from other non-vector cerambycids. Once in contact with their vector, the PWNs migrate under the elytra and into the respiratory system (tracheae) of the beetles which then head off to feed on healthy trees. The period when the young adult beetles feed on the bark of the 1-year-old young shoots of healthy Pinus trees is known as maturation feeding and typically lasts for 10-15 days (Togashi, 1990). The nematodes are introduced into the trees through the lesions caused by the feeding of the insects. And so, the disease cycle begins again.
Once inside the young shoots, the nematodes moult into adults within 48 h , before migrating into the vascular system and resin
canals, where they feed on the epithelial and parenchyma cells. A detailed description of the pathogenesis of PWNs is given by Myers (1988), Kuroda (1989) and Kuroda (2012). PWNs appear to have two migration events once they enter the tree. First, a limited number of nematodes (those that escape the sticky oleoresin deposited in resin canals) migrate to the phloem, xylem and cambium. Second, reproduction begins as the feeding lesions enlarge and oleoresin production ceases, and many more nematodes migrate to the vascular tissues.
There is a clear mutualistic relationship between the PWN and its vector. The pine sawyer beetle (Monochamus spp.) lays its eggs in dying or dead trees affected by biotic factors such as pine wilt disease (PWD) in combination with bark beetles or abiotic factors such as forest fires, while the nematode requires Monochamus spp. for transmission (Futai, 2013). Trees with PWD are more prone to colonization by bark beetles, and in turn attract Monochamus spp. through their pheromones. There are further details to this lifecycle that highlight the intricate relationship between these organisms such as the importance of the larval chambers of the beetles for nematode development during the mycophagous stage, expanded upon below.

2 | NEMATODE IDENTIFICATION

Approximately 125 Bursaphelenchus species have been identified to date, with of all species occurring in pine trees (Kanzaki & Giblin-Davis, 2018). The PWNs can be extracted from both wood samples and insects and identified using morphological/morphometric and/or molecular (PCR) methods. Immunodiagnostic methods such as ELISA have drawbacks due to cross-reactions with other Bursaphelenchus species (Fonseca et al., 2015). Morphological identification of PWN is best undertaken by individuals who have significant experience in nematode taxonomy (Braasch, 2001; Braasch & Schönfeld, 2015). There are also limitations to keys and identification schemes that depend on observation.
Useful morphological features to observe include the tail shape of the females (rounded and lacking a prominent point known as a mucron at the tail end), and reproductive features of the males (shape of spicules) and lateral lines along the body (Figure 2; Braasch & Schönfeld, 2015). Taking account of the time taken to undertake morphological identifications, as well as the skills required and the shortfalls of the existing taxonomic keys, molecular methods provide a reliable and rapid alternative to screening multiple samples. A variety of primer sets have been developed for species-specific PCR and real-time PCR and are detailed in the European and Mediterranean Plant Protection Organization standard for diagnostics for B. xyloph-ilus-EPPO PM7/4(4) (EPPO, 2023).

3 | DISTRIBUTION OF B. xylophilus

The PWN is widely distributed in the northern hemisphere; it has been confirmed in coniferous forests in eastern Asia (China, Japan, Taiwan and Korea), Europe (Portugal including Madeira, and Spain)
and North America (United States, Canada and Mexico). B. xylophilus is thought to have originated in the eastern states of the United States, where it has been recorded from 36 states. The nematode is also widespread in Canada, where it occurs in all territories and provinces, with the exception of Prince Edward Island.
The general consensus is that the PWN originated in the United States, later spreading to Japan, China, Korea and Taiwan and East Asia. From Asia, B. xylophilus was introduced to Portugal (Mota et al., 1999), the first country in Europe where PWD has become established, probably through the movement of timber and wood products. Portuguese isolates of B. xylophilus show low genetic variation and have been linked to one or two introductions from Asia (Rodrigues et al., 2017; Vieira et al., 2007). Genetic variation in B. xylophilus from North America is much higher, particularly in Canada, suggesting these are the countries where the nematode first occurred. Parallels can be found with European genotypes of potato cyst nematodes (Globodera spp.), which can be traced back to Andean countries in South America and their centre of origin (Plantard et al., 2008).

4 | THE VECTORS, MONOCHAMUS SPP.

There are approximately 150 species of Monochamus, a longhorn beetle, commonly referred to as pine sawyer beetles or sawyers (Naves et al., 2005). They typically feed on the wood of trees in the pine family (Pinaceae), as well as in decaying organic matter. The adult beetles of Monochamus (Cerambycidae: Coleoptera) are the sole vectors of PWN and important species are shown in Table 1, including those of quarantine importance to the European Union (EU). The lifecycle of Monochamus spp. is closely entwined with that of the PWN, highlighting the importance of the beetles
FIGURE 2 Useful features for identifying Bursaphelenchus xylophilus. (a) Vulval flap seen in females; (b) rounded tail of females, sans mucron; (c) arcuate tail of male with distinct spicules used in sperm transfer; (d) head region of the male showing weak stylet (S; spear) and prominent medium bulb (MB) with pump chamber (centre). Photographs courtesy of NemalNIAV, Portugal.
in the management of PWD. Pine sawyer beetles alone are unlikely to cause significant damage to conifers because they only oviposit in dead or dying trees. Some Monochamus spp. occur on deciduous tree species, but have not been reported to form associations with Bursaphelenchus spp.
Following emergence and the onset of maturation feeding, pine sawyer beetles typically fly several hundred metres, although during
TABLE 1 The occurrence of Monochamus species which transmit the pine wood nematode Bursaphelenchus xylophilus in the European Union and elsewhere.
Species Present in the EU Occurrence
M. alternatus No China, Japan, Korea, Taiwan
M. carolinensis No Canada, USA
M. clamator No Canada, USA
M. galloprovincialis Yes Asia, Europe, northern Africa
M. marmorator No Canada, USA
M. mutator No Canada, USA
M. nitens No Japan
M. notatus No Canada, USA
M. obtusus No Canada, USA
M. rosenmelleri (urussovi) Yes China, Japan, northern Europe, Russia
M. saltuarius Yes China, Japan, Korea, Taiwan
M. scutellatus No Canada, USA
M. titillator No Canada, USA
Note: Key species are in bold.
their life span they can travel as much as 10 km (Mas et al., 2013; Togashi & Shigesada, 2006). This represents a major challenge in trying to contain infested areas and is discussed later. Beetles carrying B. xylophilus can also be transported in sawn and round wood, another potential and substantial risk to regions where PWD has yet to occur.
Pine sawyer beetles occur widely in forested regions in Europe, Asia and North America. In European countries, such as Portugal, the main vector of the nematode is Monochamus galloprovincialis (Figure 3), whereas in Asia transmission is mainly associated with . alternatus (Japanese pine sawyer) and M. saltuarius (mainly in Korea). In North America, at least six species of Monochamus are associated with PWD, although M. carolinensis (Carolina pine sawyer) and M. scutellatus (white spotted sawyer) are considered to be the main vectors (Donald et al., 2016).
A modelling study by Estay et al. (2014) showed that the period of rainfall had the greatest influence on Monochamus spp. populations in North America and Eurasia. Cumulative day temperatures had, by comparison, little effect on most species included in this study. Either way, climate change increases the risk of new vector species of Monochamus establishing in areas where they are currently a low or negligible threat.

5 | VECTORS AND THEIR PINE HOSTS

In Europe, M. galloprovincialis is associated with six pine species, namely Pinus halepensis, P. nigra, P. peuce, P. pinaster (main host in Portugal), P. sylvestris and P. uncinata (Bonifácio et al., 2015; Naves et al., 2016). The host range of M. alternatus, the principal vector in
FIGURE 3 An adult beetle (a) and larvae (b) of the black pine sawyer (Monochamus galloprovincialis). Photograph courtesy of NemalNIAV, Portugal.
Asian countries, is much wider and it has been recorded on 22 species of pine as well as four species of fir, one cedar species and one larch species (Nakamura-Matori, 2008).
The beetles use volatile organic compounds (VOCs) emitted from foliage and bark to locate suitable host species for feeding. Studies have shown that Monochamus spp. exhibit clear preferences for different VOCs or profiles produced by different species of pine. The stone pine, P. pinea, produces a limited range of VOCs, dominated by limonene, a terpene. The maritime pine, P. pinaster, has a richer blend of VOCs, including variable amounts of pinene, -pinene and -carene (Rodrigues et al., 2017). A study undertaken by Naves et al. (2006) in Portugal showed that M. galloprovincialis had the greatest preference for . sylvestris (Scots pine) and lowest preference for . radiata (Monterey pine). The VOC profile of . sylvestris is -pinene and -carene, whereas that for . radiata is dominated by -pinene (Bonifácio et al., 2015).
P. pinaster has three different chemotypes related to the ratio and occurrence of different VOCs. Gonçalves et al. (2020), also working in Portugal, found that VOC emissions increased when M. galloprovincialis was feeding on P. pinaster and that the population density of the vector may be a critical factor on how PWD is spread and develops. Research on VOCs has opened the possibility of using trap crops to lure the vectors away from pines and is discussed later in the review.
Pine sawyer beetles’ choice of trees for oviposition is also related to release of VOCs; for example, M. alternatus responds to -pinene (Bonifácio et al., 2015). M. galloprovincialis oviposits on thinner bark occurring on young trees or in the upper parts of mature trees in . pinaster, whereas . sutor prefers the lower, thicker bark of mature trees (Schenk et al., 2020). Visual signals triggered by the characteristic silhouettes of the host trees are also important, especially once sexual maturation is complete (Morewood et al., 2002).
Host availability also has to be considered when assessing the risk of disease spread by the introduction of non-endemic vector species (Schenk et al., 2020).

6 | MICROBIAL INTERACTIONS AND B. xylophilus

Other organisms play important roles in disease development and how the nematode affects its host. The two main groups to consider are bacteria and fungi. B. xylophilus carries its own bacteria but also interacts with endophytic bacteria found in pine trees. Blue-stain fungi that colonize the pupal chambers of Monochamus spp. may also play an important role (Vicente et al., 2022).
Entomopathogenic nematodes (EPNs) are commonly used in the management of insect pests and slugs attacking horticultural and
other high-value plants. Their success is partly due to the bacteria they harbour, such as Photorhabdus spp. and Xenorhabdus spp., gramnegative bacteria associated with Heterorhabditis and Steinernema, two popular types of EPNs. Once inside their insect hosts, EPNs release (regurgitate) their associated bacteria, which secrete toxins that suppress the insect’s immune system, breakdown insect tissues and induce reproduction of the EPNs (Dziedziech et al., 2020).
Parallels can be drawn between PWD and EPNs. B. xylophilus harbours bacteria belonging mainly to the Enterobacteriaceae and Pseudomonadaceae (Nascimento et al., 2015; Vicente et al., 2015). In Portugal, the dominant bacterial genera associated with the PWN are Burkholderia and Pseudomonas (Proença et al., 2010) whereas in Japan, Bacillus and Pseudomonas predominate (Kawazu, 1998). In China and Korea, the majority of bacteria associated with B. xylophilus belong to the Enterobacteriaceae (Morais et al., 2015).
The first evidence that the PWNs are themselves vectors came from Oku et al. (1980). These authors showed that a toxin associated with wilting was produced by a species of Pseudomonas found on the cuticle of B. xylophilus (described as B. lignicolus in the paper). The secretion of toxic metabolites by the bacteria contributes not only to pathogenesis but to altered virulence of the nematode (Morais et al., 2015). Proença et al. (2017) described some of the phytotoxic metabolites produced by bacterial species associated with B. xylophilus and development of PWD. For example, Bacillus spp. produce phenylacetic acid, while Burkholderia spp. secrete a siderophore known as pyochelin.
Pine trees are naturally rich in resins that contain compounds toxic to nematodes, such as terpenoids ( -pinene), resin acid, benzoate, phenolic compounds and stilbenoids. Bacteria associated with B. xylophilus can protect the nematodes from these nematicidal defence metabolites (Vicente et al., 2015). When B. xylophilus invades parenchyma cells, production of terpenoids, benzoic acid and ethylene may increase. Some bacteria break down these nematicidal compounds via xenobiotic degradation (Cheng et al., 2013). The microbiome of B. xylophilus has the necessary enzymes to degrade -pinene, for example, a feature lacking in the nematode.
There are different views on the origins of these bacteria. One is that they are introduced by B. xylophilus and are an integral part of the disease complex responsible for PWD. An alternative view is that the bacteria are endophytic-already inside the tree-and only attach to the nematodes when they colonize pine tissues.

6.2 | Endophytic bacteria and pine wilt disease

Endophytic bacteria occur naturally in many plants. Beneficial roles include the promotion of plant growth and resilience to abiotic and biotic stresses (Afzal et al., 2019). In PWD, it is thought that endophytic bacteria help activate plant defences, for example through the secretion of lipases (Proença et al., 2010). Lipases, such as cutinase, are used by plant pathogens to degrade the plant cell cuticle during infection. Lysis results in the production of lipid compounds/fatty acids (Lee & Park, 2019), which act as signalling
molecules in a cascade of cellular pathways, that trigger plant defence molecules such as pathogenesis-related (PR) proteins, reactive oxygen species (ROS) and phytoalexins. The trigger for this type of defence activation is commonly referred to as damageassociated molecular patterns (DAMPs). Certain endophytic bacteria species may also have a negative effect on pine tree health by contributing to PWD. Alves et al. (2016) compared the microbiomes of M. galloprovincialis and B. xylophilus with that of P. pinaster, one of the pine species attacked by PWD. The insect vector, nematode and . pinaster had bacterial communities commonly associated with xenobiotic degradation, whereas those of P. pinaster promoted plant growth (nitrogen fixation). Only the bacteria associated with the vector and nematode contributed to pathogenesis. The authors suggested that endophytic bacteria may contribute to plant defence initially but later switch roles, from harmless to harmful.

6.3 | The role of fungi in pine wilt disease

A range of fungal genera have been reported from countries with pine trees affected by PWD (Kobayashi et al., 1974). Ophiostomatoid fungi (also known as blue-stain fungi) such as Ophiostoma ips, Leptographium spp., Graphilbum spp. and Sporothrix spp. have mainly been found in pine trees with PWD (Vicente et al., 2022) and are associated with tree decline and blue-stained timber (Vasconcelos & Duarte, 2015). The fungi are vectored by bark beetles and introduced to trees when the insects bore into the phloem of pine trees to create egg-laying galleries. The fungi benefit from transmission by the beetles and the larvae of the beetles benefit from a supplementary food source provided by the fungi. B. xylophilus switches to a fungus-eating (mycophagous) stage when infected pine tree hosts are declining or have already been killed by PWD.
Fewer B. xylophilus are vectored by Monochamus spp. when Ophiostoma fungi are absent from pine trees with PWD, underlining their importance in the disease cycle (Maehara et al., 2005). In vitro studies on M. alternatus in Japan confirmed that the presence of the blue-stain fungus Ophiostoma minus in artificial pupal chambers increased the number of B. xylophilus transmitted (Maehara & Futai, 1996). The community of fungi colonizing pine trees can also affect the multiplication of B. xylophilus. Maehara and Futai (2000) showed that the total number of B. xylophilus rapidly increased for 4 weeks after nematode inoculation when O. minus, Macrophoma spp. and Trichoderma spp. were also present. Other studies have shown that the presence of Verticillium spp. or Trichoderma spp. reduced the numbers of PWN.
In China, reproduction of B. xylophilus and growth and survival rates of M. alternatus increased when the fungus Sporothrix was present (Zhao et al., 2013). Nematode reproduction appeared to be stimulated by the fragrant diacetone alcohol associated with xylem tissue infected with Sporothrix. There are clearly complex interactions between the nematode, its vectors and other fungi
(Zhao et al., 2014). Ascarosides are low-weight molecules found in pheromones secreted by free-living and plant-parasitic nematodes to mediate behaviours such as dispersal, aggregation, dauer initiation and sexual attraction (Zhao et al., 2016). Unexpectedly, the ascarosides asc-C5 and asc- C6 from B. xylophilus, and asc-C9 from the insect vector increased mycelial growth of Leptographium pini-densiflorae and two species of Sporothrix under in-vitro conditions (Zhao et al., 2018). Asc-C5 also increased hyphal density of Sporothrix and L. pini-densiflorae, as well as sporulation by . pini-densiflorae.

7 | SYMPTOMS

Classic symptoms of PWD begin with yellowing and reddish browning of the pine needles (Forest Research, 2020) within the crown and brittle branches in the later stages. Symptoms appear around 3 weeks after infection by the nematode. Tree mortality can occur within 1-3 months. The severity of symptoms and speed of disease development are influenced by temperature, host plant and the time of year (Fonseca et al., 2015). PWD is associated with higher tem-peratures-places where mean summer temperatures exceed and water stress (drought) (Hirata et al., 2017; Mamiya, 1983). Trees can also be infected by the nematode without showing visual decaying symptoms for some months.

8 | LOSSES AND ECONOMIC IMPACT

8.1 | Asia

PWD was first recorded in Japan over 115 years ago (Yano, 1913) and it is estimated that up to 2 million are lost each year due to PWN infestations. Approximately of the forest is infected despite tens of millions of dollars being spent on control each year in Japan (Donald et al., 2016). PWD was first recorded in China in 1982 and has since spread to 10 provinces where the infected area is estimated to be around 80,000 ha, resulting in the death of 50 million trees. The death of over 1 million trees per annum in China between 1995 and 2006 has been suggested (Zhao, 2008). PWD was first reported in South Korea in 1989, in the harbour city of Pusan, on Japanese black pine (P. thunbergii) and Japanese red pine (P. densiflora) (Yi et al., 1989), and is estimated to cause losses in the region of US million each year (Shin, 2008). The first report of PWD in Taiwan was in 1985 on luchu pine (P. luchuensis) in the prefecture of Taipei. Since then, PWD has spread to 14 provinces and cities, leading to the death of around half a billion pine trees and damage to 300,000 ha of forest (Pan, 2011).
Increased genetic diversity in populations of B. xylophilus is linked to significant variation in virulence and hence extent of damage caused by PWD. One study in Japan found that mortality of pine seedlings (P. thunbergii) varied from all dying to all surviving, depending upon the population of B. xylophilus (Kiyohara & Bolla, 1990).

8.2 | Europe

In Portugal, B. xylophilus was first confirmed from declining trees in the Iberian Peninsula during a survey of aphelenchid nematodes between 1996 and 1999 (Mota et al., 1999). In 2008, PWN had moved into central Portugal and by 2009 it had reached the island of Madeira (Fonseca et al., 2012). The discovery of the disease in the Setúbal peninsula led to a catastrophic destruction of pine forests. A colossal million ( million) has been invested in a national PWD eradication programme (Forestry Commission, 2017).
Pine forests occupy a significant area within Portugal and are an important natural economic resource, providing timber (P. pinaster) and other wood products (Mota et al., 2009). Partially due to PWD, the area covered by P. pinaster in Portugal decreased by approximately a third, from ha (late 1980s) to 715,000 ha (ICNF, 2015). In Spain, where pine is widely planted, limited outbreaks were recorded in 2008, 2010 and 2012 (de la Fuente & Saura, 2021; EPPO, 2013). Of most concern is the outbreak that occurred in the north-west, in Galicia, one of the most productive and economically important forestry regions in the country (Abelleira et al., 2011), together with Cantabria and the Basque Country. Since 2008, there have been nine reports of infestations in three Spanish provinces; three of these are active including Galicia (As Neves), Castilla y Leon (Lagunilla) and Extremadura (Sierra de la Malvana) (Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación, 2023).
Soliman et al. (2012), developed a model to estimate the potential impact of PWD in Europe. If the disease was unregulated, damage to forestry could amount to approximately billion ( billion) between 2008 and 2030. Under EU regulations, B. xylophilus is a quarantine pest for more than 40 countries.

8.3 | North America

PWD is responsible for economic losses in North America, but for different reasons compared to Europe and Asia. B. xylophilus is indigenous to the United States and Canada, and although it does not affect native pine trees, the EU imposed a ban in 1993 on the import of untreated and unseasoned wood from all regions where PWN is known to occur, including the United States and Canada (Donald et al., 2016). Since the ban, exports from Canada and the United States have dropped by up to two thirds. Import restrictions are estimated to have caused losses of up to million in the United States and up to million in Canada (Carnegie et al., 2018).
As well as causing losses in timber and wood products, PWD also threatens employment in the forestry sector. The death and felling of trees for phytosanitary reasons will disrupt wildlife and forest ecosystems. Loss of forests also weakens resilience to climate change, due to the role of trees in the absorption of emissions.

9 | KEEPING THE DISEASE AT BAY

PWD is caused by a complex series of interactions between the PWN, its vectors and associated bacteria and fungi. Individual control methods focus on different components and are described below, but these are only effective within an overall management strategy (Figure 4). The three main stages of this strategy are prevention, suppression and eradication.
Some control methods are not economically or environmentally viable, such as chemical control. Others require further development before they can be reliably put into practice, such as the use of biopesticides.
Sousa et al. (2015) recommend the use of models or decision support systems to formulate management strategies, in which the following would be evaluated: (a) existing extent and intensity of damage; (b) available control methods; (c) the cost-benefit ratio of using different control methods; and (d) when control methods should be used, to ensure optimal control. The issue of climate change and pest risk analysis is also currently an important factor to consider (Gruffudd et al., 2019).

9.1 | Phytosanitary measures, legislation and national responses

In Europe, B. xylophilus is categorized by the European Plant Protection Organization (EPPO) as an A2 quarantine pest-one that is present in the broad region but with a restricted distribution. A quarantine pest is one of potential economic importance to areas where it is absent, but also areas where the pest is present but not widely distributed, or officially controlled.
Measures to prevent the movement of infested plants, timber and other pine products have been vital in limiting the spread of PWD in Europe, especially Portugal. EPPO has published specific phytosanitary measures to prevent the introduction of PWN and its vectors and eliminate or limit their spread if it is detected. The main focus is on movement of wood and wood products, including round wood, sawn wood, processed wood, wood chips, harvesting residues and wood packaging. Pines are widely used for making palettes. Such material cannot be moved from or transported through areas known to be infected with B. xylophilus. Timber used for wood packaging must first be carefully debarked; bark remnants must not exceed 3 cm deep, regardless of the log length. The processed logs are then heat-treated using steam following procedures set down by the International Standard on Phytosanitary Measures (ISPM) on treatments of exported wood (ISPM 15; see FAO, 2018).
Wood products and timber can also be treated with methyl bromide, a powerful but dangerous fumigant. Methyl bromide is classed as a greenhouse gas and its use has been declining globally since it was added to the ‘Montreal Protocol on Substances that Deplete the Ozone Layer’ in 1992, ratified by 196 countries for phase out by 2015 . Methyl bromide treatment is widely discouraged (and its use and sale banned by the EU in 2005). Despite bans, derogations
FIGURE 4 General management strategy for pine wilt disease and control options.
may be granted for quarantine purposes. An alternative is sulfuryl fluoride, included in ISPM 15 for treatment against the PWN and insect-vectors (Bonifácio et al., 2015).
All phytosanitary treatments add costs that have to be recovered by the forestry industry, part of the on-going economic impact of PWD. The need for such treatments will continue to increase because the threat from PWD is increasing. The greatest risk will be for countries where the climatic conditions are conducive for B. xylophilus, Monochamus spp. vectors are present and there are abundant host trees available (Gruffudd et al., 2019).
In Europe, PWN has been intercepted in contaminated timber or wood products, for example in Finland and Germany. In the 1990s, the EU increased inspections at ports for wood products coming from the United States. Unfortunately, less vigilance was applied to similar products from Asian countries, where PWD was established. So, it was perhaps inevitable that the nematode would eventually be found in Europe.
In 1999, trees infected with B. xylophilus were detected in the Setúbal Peninsula, 20 km south of Lisbon, Portugal, during a survey for an EU project (RISKBURS, 1996-1999). Despite creating a restriction zone with a 30 km radius, the disease continued to spread. Further action was taken to limit the spread of PWD. In 2006, the Portuguese plant health (phytosanitary) authorities introduced a 3 km wide strip or cordon sanitaire around P. pinaster plantations, where foresters were obliged to remove trees. In 2008, a national survey identified PWD in Coimbra, around 200 km north of Lisbon in central Portugal, and in parishes neighbouring this new discovery.
Felling of diseased or storm-damaged trees is a statutory requirement. Non-compliance carries fines of up to for members of the public and € 44,000 for forestry businesses (ICNF, 2023).
Felling has been carried out over prescriptive zones such as the 3 km clear cut belt (CCB) established in 2007 to create a barrier between areas affected by PWD and those without infections.
All areas where pines occur in continental Portugal are demarcated as potentially having PWD and a 20 km buffer zone (BZ) has been created along the border with Spain. The authorities further demarcated Infested Zones within which separated Intervention Zones (where PWN was known to occur) were created. From 2012, Portugal adopted EU policies for PWD management. These focus on management measures in BZs, whose aim is to prevent spread of B. xylophilus beyond Portugal, yet these have had limited effect. In 2014, Portugal introduced new national legislation to apply control measures in Intervention Zones.
The concern is that B. xylophilus will continue to spread, heightening economic impact and threatening important habitats and ecosystems in other parts of Europe. These include protected nature conservation areas containing forests that come under the EU’s Natura 2000 scheme. Natura sites make up 23% of the total forested land in the EU (EEUSTAFOR, 2013), areas vital for protecting soil from erosion, regulating watersheds, storing carbon, maintaining local climates, protecting pollinators, as well as personal recreation (mental health), education and tourism.
There are no quarantine measures within North America, where B. xylophilus is indigenous, hence the absence of restrictions on movement of pine plants and products. However, both Canada and the United States follow recommended procedures set down by ISPM 15 (FAO, 2018).
In Japan, PWD is widespread, with the exception of the northern prefectures of Aomori and Hokkaido (Kosaka et al., 2001). Government efforts have focused on local outbreaks and vector
control through aerial application of insecticides, a practice that began in the 1970s. A similar strategy is used in China, which also carries out rigorous inspections of imported timber and other pine products at ports (Zhao et al., 2020, 2021).

9.2 | Managing the disease: Current approaches

Various strategies have been used to suppress and limit the spread of PWN and its pine sawyer beetle vectors. They include host resistance, cultural approaches (how trees are managed), biological control and chemical control. In addition, much research has been carried out on novel methods, particularly biocontrol-see below.
Tree felling in spring is common in East Asia and Portugal, to prevent vector transmission of B. xylophilus by emerging pine sawyers. Symptomatic trees are felled during the autumn and winter then debarked, burnt and used for charcoal. In Portugal, some trees are chipped or buried (Sousa et al., 2015). Debarking is an effective treatment but it is costly. Burning of trees is a popular method, particularly in Japan, but needs to be carefully managed to avoid unwanted forest fires. In Japan, China and South Korea, methyl bromide fumigation of wood material is highly effective (close to 100% mortality of the beetles) but it is also expensive, dangerous to workers and harmful to the environment. Wood chipping is regarded as more sustainable and gaining in popularity as it allows contaminated wood to be used in producing pulp for paper production, for example.
The pine sawyer beetles can be treated using a variety of insecticides (neonicotinoid, carbamate, pyrethroid, organophosphate and benzoylurea). These are applied at ground level, aerially or via injections, providing systemic protection. Ground treatment is more challenging and involves the use of high-pressure spray guns to distribute insecticides up to 15-20m (Kamata, 2008). Insecticide injections through the trunk can be problematic, particularly for species of pine that contain high amounts of resin, which limits the absorption of water.
Aerial treatments are typically applied by helicopter at 10 m above the forest canopy and have been used extensively in Japan to target M. alternatus from May to mid-June, when maturation feeding occurs. Two applications are typically needed. Good results are possible but come at a high cost and do not provide a lasting solution to disease control. There are also concerns regarding the environmental impact of some active ingredients in use. The neonicotinoid thiacloprid may affect non-target pollinator species. A recent article in the Japan Times (Anonymous, 2020) reported that the mayor of Matsumoto (Yoshinao Gaun), in the prefecture of Nagano, had decided to withdraw aerial spraying of acetamiprid, used to control the beetles. Pressure from five residents’ associations led to million (c. $42,425) being allocated to treat 29.2 ha of land but there was equal concern from the public about the safety of the insecticide, even though the atmospheric levels in the locality of the city were negligible. A questionnaire of city residents highlighted an even split of opinion with supporting spraying and against it.

9.3 | Managing the disease: New approaches

Public opinion and wider scientific concern about the use of insecticides have prompted efforts to find effective biocontrol agents, mainly for the vectors. Various strategies have been explored, including parasitoids, EPNs and entomopathogenic fungi. Ichneumon and braconid wasps looked to be possible parasitoids but suitable species have yet to be found. EPNs show greater potential for suppressing Monochamus spp. A study in Korea found that Steinernema carpocapsae (strain GSN1) was able to infect M. alternatus at a depth of 7.5 cm in pine logs (Yu et al., 2016). However, the search for EPNs needs to be widened and research undertaken to ensure that they are compatible with other control strategies (Sousa et al., 2015).
Beauveria bassiana has a long history as a fungal biocontrol agent of insect pests. It was first isolated from the cadavers of M. alternatus in Japan (Shimazu & Katagiri, 1981). Subsequent testing showed that strain F-263 was safe to use against pine sawyer beetles. An application system using fabric strips (fungal bands) was commercialized in 2007 in Japan under the registered trademark of BiolisaMadara (Shimazu, 2009). The fungal bands are applied to the ends of cut logs and kill 90% of emerging adult beetles within 15 days. Conidia of . bassiana can also be sprayed on to the bark of the trees, used in bran pellets or as inoculated fabric strips.
Other novel control methods have examined the use of kairomones, volatile compounds associated with pine trees and pheromones, volatile compounds produced by Monochamus during mating. Known collectively as semiochemicals, these compounds are used to trap Monochamus spp. for monitoring and suppressing vector populations. Some traps and semiochemicals work better than others for different species of Monochamus. M. galloprovincialis responded best to a combination of kairomone, while bark beetles were attracted to the pheromones ipsenol (Ips sexdentatus) and methyl butenol (Orthotomicus erosus) (Ibeas et al., 2007). The combination of the host volatile, -pinene and pheromones of bark beetles increased the attractiveness to both male and female M. galloprovincialis. Finally, the inclusion of the specific pheromone compound 2-undecyloxy-1-ethanol enhanced to the maximum the efficiency for trapping Monochamus beetles (Álvarez et al., 2015; Jactel et al., 2019; Pajares et al., 2010).

9.4 | Targeting the pinewood nematode

A tree resistance breeding programme began in Japan in 1978, led by the National Tree Breeding Center, Forestry Agency (Japanese MAFF). By 1984, they had identified PWD resistance in 92 lines of Japanese red pine ( . densiflora) and 16 lines of Japanese black pine (P. thunbergii). A similar programme was also undertaken in Anhui Province in China (Nose & Shiraishi, 2008). Some good results were obtained, but non-native pine species do not always adapt well to conditions in other countries (Sousa et al., 2015). Breeding and testing for resistant or tolerant tree lines is best done in the country of origin. More recent testing of 96 selected lines of maritime pine
(P. pinaster) found variation in resistance to that originally reported (Carrasquinho et al., 2018). The resistant lines were randomly selected from a phenotypic screening programme, highlighting potential problems with this approach. The use of molecular markers (quantitative trait loci) associated with resistance suggests a more reliable way of identifying suitable tree lines, although further research is needed.
Trunk injections of nematicidal chemicals into the trunk is a safer, more environmentally friendly and cheaper chemical control of PWN compared to aerial spraying of the vectors or use of fumigants. Takai et al. (2000) identified nAChR (nicotinic acetylcholine receptors) antagonists (abamectin, ivermectin, emamectin benzoate, milbemectin and milbemycin-5-oxime) as effective nematicides. Bi et al. (2015) observed that avermectin, emamectin benzoate and milbemectin suppressed nematode reproduction by reducing juvenile development. However, nematicides such as abamectins have low water solubility, which could reduce xylem transmission and spread beyond the injection site. Liu et al. (2020) found in vitro that fluopyram had better water solubility and killed more juveniles and adults of B. xylophilus than abamectin, and also reduced the hatching rate. More work is needed to see if these promising results are repeated when active ingredients are injected into trunks.
Plant extracts containing essential oils, alkaloids, terpenoids, flavonoids and amino acids have also been tested in attempts to avoid the use of synthetic pesticides and some useful identified secondary plant metabolites with nematicidal activity have been found (Sousa et al., 2015). The alkaloid piperine in extracts of black pepper (Piper longum) has also shown promise as a nematicide with good effects on the mortality, fecundity and motility of B. xylophilus (Rajasekharan et al., 2020). Extracts had a marginal effect on plant seed germination while killing up to of the nematode. Faria et al. (2013) extracted essential oils from 59 different species plants, representing 13 botanical families. Twenty of the essential oils were capable of causing mortalities of B. xylophilus at . Essential oils from Ruta graveolens (common rue), Satureja montana (winter savory) and Thymbra capitata (Mediterranean thyme) were the most toxic with lethal concentrations ( ) at .
Endoparasitic fungi, such as Esteya vermicola, have been investigated for their ability to suppress plant-parasitic nematodes, including B. xylophilus (Pires et al., 2022). Some fungi use ascarosides to lure nematodes into their sticky hyphal loops, which then rapidly swell once a nematode is attached-hence the term ‘nematodetrapping fungi’. Other endoparasitic fungi might be able to parasitize eggs, juveniles and adults or secrete toxic metabolites. The majority of endoparasitic fungi have yet to be widely commercially released. If successful, spray application is the most likely route of application.

10 | PORTUGAL CASE STUDY: PERSONAL REFLECTIONS

The establishment of PWD and B. xylophilus in Portugal has had a major impact on research and the extent of general efforts to bring
the outbreak under control. Several scientists were interviewed to learn more about their experiences and insights gained from a long involvement with the disease. The results of interviews with two key experts on PWD are presented below. A short list of questions was prepared in advance but interviewees were also encouraged to share information on other topics.
Interviewees were asked about their scientific background and involvement with PWD, and how the outbreak compared with other plant pandemics. Other topics covered included the main social, political and economic impacts and how the disease (and its management) had affected the environment. They were asked to assess the success of the national eradication programme, any future control measures that were needed and the significance of climate change with regard to PWD.

10.1 | Professor Manuel Galvão de Melo e Mota

NemaLab-MED & Department of Biology, Universidade de Évora

Professor Manuel Mota has been actively involved with PWD since its discovery on P. pinaster on the Setúbal Peninsula in 1999 (Mota et al., 1999). He has participated in two major EU projects, which he said were critical to the understanding and management of PWD. He is well known within industry and academic circles for his expertise on the disease. “In the beginning, it was very surprising how difficult it was to persuade the authorities that the nematode was present”, explained Professor Mota. The outbreak was initially limited to a zone. Some of the scientists involved at the time pushed for immediate felling of the trees within the adjacent areas, but this was not received well and regulators frowned upon the idea. The PWD pandemic in Portugal may have turned out differently if stringent measures had been taken at this early stage. Professor Mota compared the success of incisive actions by Spain authorities when PWD eventually got this far.
He said that the nematode appears to have been introduced twice, once from Japan and once from China, probably on furniture or wood packaging brought to Portugal returning from Macau in the 1990s. Macau was originally a Portuguese colony, before reverting to special Chinese administration in 1999. “Between 1999 and 2010 was the most challenging period of the PWD pandemic”, added Professor Mota. In 2006, the authorities introduced a 3 km strip around the infected area where pine trees were felled. In principle, this approach should have worked because of the limited flight movement of the pine sawyer beetles. However, trucks carrying infected wood were believed to have led to new infections outside the infected zone (IZ). “In 2008, the disease spread from the centre and the Portuguese National Republican Guard (GNR) were enlisted to perform a greater number of checks on wood trucks”.
The largest economic and social impacts from PWD came in 2007-2008. Professor Mota likened the PWD pandemic with the current spread of Xylella fastidiosa across olive groves in southern
Europe. PWD continues to require economic investment in terms of monitoring (10,000 wood chip samples collected and tested every year), trapping of M. galloprovincialis (c. 2000 traps each year at a cost of €200,000 and the felling of approximately 1-1.5 million trees at a cost of ). The total cost for PWN control is . He also said that the felling of trees has caused significant changes to the landscapes with likely impacts on plants and animals, although this has yet to be evaluated.
During the critical years of the pandemic there were several changes in government. “This meant that approaches to PWD management changed quite frequently. Such changes in political direction caused an instability with the national effort to manage the disease”, reflected Professor Mota.
Since 2010, the forestry sector has learned to live with PWD. The ICNF (Institute for Nature Conservation and Forests) has a PWN Action Plan that integrates the Buffer Zone Plan, cooperation with Spain (Bilateral Operational Plan) and other efforts to manage PWD. Although there have been challenges, the PWN Action Plan has been successful in stabilizing spread of the disease.
On the future of PWD management, Professor Mota highlighted the importance of monitoring and intensification of routine transport checks by the National Guard. Infected trees should continue to be cut and burned or chipped promptly. Lure traps are also an important part of management. There is also the prospect of identifying new resistance or tolerance to PWN in pine provenances identified in a national breeding programme coordinated by INIAV (National Institute for Agricultural and Veterinary Research). Biocontrol of the insect vector (e.g., EPNs) was more likely to work than biocontrol of B. xylophilus although recent research on the endoparasitic fungus Esteya vermicola seems to be promising. Nematicides, such as emamectin benzoate, injected into trunks are effective but only for treating a limited number of trees.
Professor Mota drew attention to the findings of the EU project REPHRAME. Modelling of future scenarios for PWD clearly show that rising temperatures will increase the risk of PWD in northern Europe.

10.2 | Dr Luís Bonifácio

Instituto Nacional de Investigação Agraria e Veterinaria (INIAV)

Dr Bonifácio has worked as a Forest Entomologist since 1988, joining INIAV in 1997, under the leadership of Dr Edmundo Sousa, with Dr Pedro Naves joining just 1 year later. He has been involved in PWD since its discovery in 1999 and carries out applied research on the biology and management of the disease. His work takes him all over the country. He runs training courses for forest inspectors and works closely with José Manuel Rodrigues, coordinator of PWD policy at ICNF.
He has been active in all the main projects on PWD, including two major international projects, PHRAME and REPHRAME, both
coordinated by Dr Hugh Evans of the Forest Commission. More recently, he has worked on a case study in Troia peninsula, a tourist resort based on the south bank of the Sado River, near the city of Setúbal (Setúbal District). He said this was a great example of how integrated management approaches can reduce PWD incidence below where the attack by bark beetles was the main threat to the pine forest.
Dr Bonifácio summarized the timeline of the PWD pandemic in Portugal. From 1999 to 2006 the disease was circumscribed to a small restricted zone (RZ) within the Setúbal Peninsula of about . The RZ comprises an IZ and a BZ that is at least 20 km wide. In 2006, the 3 km CCB was implemented by the EU, meaning that host conifer trees on the perimeter of the RZ had to be removed. He said this was “an awkward decision that many scientists and industry representatives did not feel happy with”. There was no clear evidence that the 3 km CCB would prevent the movement of the vector. He added that the experience of CCBs in northern European countries, such as Finland, was that they did not work. “The CCB was a mistake both economically and environmentally”, reflected Dr Bonifácio. Once PWD moved out of its initial area, it became more widespread, although there are many areas that are still not infected.
When PWD spread to the centre of Portugal this was largely attributed to the illegal movement of wood by trucks from affected areas. Diseased wood was believed to have been mixed with uninfected ‘clean’ wood. Presently, the main challenge is to prevent PWN occurring in the 20 km BZ along the Spanish border.
One of the main difficulties in managing PWD in Portugal is that 98% of the forests are privately owned, the remainder belonging to government. Many areas planted with pines, particularly in the north and centre of the country, are made up of a patchwork of small plots of around 0.5 ha . A good proportion of the land-owners only live on their properties for short periods throughout the year. It is difficult for the police to service notices to land-owners for not felling pine trees with clear symptoms of PWD. The records of forested land are out of date. Even forest associations have difficulties communicating with all the land-owners.
Dr Bonifácio highlighted the economic importance of maritime pine (P. pinaster) in Portugal and the big impact PWD has had. “Maritime pine is a popular commodity with many companies across the world and an important source of national income”, he said. PWD has reduced international trade while the requirement to treat forestry products for export meant that profit margins were significantly reduced. The felling of trees has resulted in excess availability of products such as woodchip. As the market became flooded, product prices declined.
PWD has also hastened a move away from pines to other forestry species. Blue gum (Eucalyptus globulus) was first introduced into Portugal in the late 18th century by Sir Joseph Banks, and in the 1950s it began to be planted for high-quality paper pulp. Since 2008, eucalyptus has replaced pine wood plantations, a move hastened by the spread of PWD. Dr Bonifácio shared estimates on the changes in tree species used in forestry (Table 2), showing the big decline in pines up to 2010. Paper pulp production from eucalyptus
TABLE 2 Changes in the forest area occupied by Pinus pinaster (maritime pine), Quercus suber (cork oak tree) and Eucalyptus globulus (blue gum tree) in Portugal from 1995 to 2010.
Tree species 1995 area (ha) 2010 area (ha)
Pinus pinaster 715,000
Quercus suber 660,000 735,000
Eucalyptus globulus 500,000 810,000
has continued to increase over the last 10 years. The Navigator Company produces high quality office paper and is one of Portugal’s most well-known brands. A new law, introduced in 2017, requires Navigator and other companies in the paper pulp industry to release 1.5 ha of land for every 1 ha of new land rented.
Although PWD has had a major impact on pines in Portugal, some species remain unaffected. The stone pine or umbrella pine (Pinus pinea) is dominant in many parts of the Setúbal Peninsula, where PWD was first detected more than 20 years ago, yet remains unaffected by the disease. Unlike P. pinaster, the stone pine is not colonized by M. galloprovincialis because it produces non-attractive volatiles. Stone pine is a source of pine nuts and therefore economically important.
PWD has changed landscapes and insect populations in Portugal. “There are far more open habitats than before, particularly in central Portugal”, said Dr Bonifácio. As these spaces regenerate they are mostly occupied by wild shrubs and some young pine trees, less attractive to the pine sawyer beetles because of their size. But the increase in dying or dead trees associated with PWD has resulted in increased populations of other bark beetles, mainly the six-toothed pine bark beetle (Ips sexdentatus) and the pine shoot beetles Tomicus piniperda and T. destruens. These increases have potentially negative implications for woodland across the country.
Dr Bonifácio commented on successes in tackling the PWD pandemic. The project in Troia was an excellent example of how the disease can be managed (Naves et al., 2018; Sousa et al., 2011). He linked success to two main practices. The first was to remove all dead trees, including fallen branches and upper canopies, before March and thus limit the number of emerging pine sawyer beetles (M. galloprovincialis). The next step was to use lure traps for months in order to capture the flying insect vectors. When traps are adequately spaced and lures replaced every 6 weeks, trapping can reduce M. galloprovincialis by around . He emphasized that it was important not to use traps where there are healthy trees as these might lure beetles that are carrying B. xylophilus.
Government grants are available to help forest managers purchase traps. On the future of PWD management, Dr Bonifácio highlighted the P. pinaster breeding programme underway in Portugal and Galicia (Spain), and how chemical ecology approaches could become more important. But he was also wary about the deployment of trees resistant to PWD. “We need to be careful in introducing a limited number of provenances with resistance as this could add to
selection pressure for variants of B. xylophilus and other native pine pests and diseases”.

11 | CONCLUSIONS

PWD continues to exert major impacts in Asia and in Portugal. As well as the economic effects for the forestry industry, the loss of trees and changes to the landscape are bad news for nature tourism and recreation in natural environments. PWD has also had consequences for loss of tree habitats and forest ecosystems on which arboreal animals, plants and fungi depend. Loss of forests means less removal of carbon dioxide, the main cause of increasing global temperatures. The ability of pine forests to regulate soil erosion, mediate the water cycle through transpiration and absorb radiation have been compromised by PWD.
In North America, the probable origin of the pine wood nematode, direct losses due to PWD in forests are much less because of resistant or tolerant native species of pine. But indirect financial losses are much higher because B. xylophilus is classified as a quarantine organism by countries importing pine from the United States, requiring expensive pretreatment of timber and wood products. There is also a concern that direct losses may increase. There is evidence that PWD is spreading westwards from the Pacific coast and mountain ranges in the United States towards areas where susceptible introduced pine species are grown, such as Scots pine ( . sylvestris) and Austrian pine (P. nigra), according to Dr Luís Bonifácio.
The complex nature of PWD highlights the multiple challenges for disease management. The main biotic components are the nematode itself and its insect vectors. Bacteria also contribute to disease development, both directly and by eliciting defence pathways in plants. Blue-stain fungi and bark beetles also have an important role in the disease.
Steady progress has been made in combatting the spread of the disease. Felling trees and burning or chipping infested wood continues to be a crucial strategy, as is trapping of the insect vectors. Important advances have been made in the use of lures and trap design, particularly through improved knowledge of semiochemicals. In Portugal, annual trapping of vectors from March to November is an important part of ongoing efforts to manage PWD. Chemical control of vectors has had mixed success. Insecticides are effective in reducing vector populations but depend on area-wide applications. Aerial spraying undertaken in Asian countries such as Japan is expensive and unpopular with local communities. Non-target effects of insecticides are also causing concern.
Tree injection of nematicides, such as abamectin and avermectin, provides systemic protection for up to 3 years against B. xylophilus (Sousa et al., 2013). It is also expensive and more suited to small groups of trees. A significant amount of work has been undertaken on the biological control of Monochamus species and B. xylophilus. Biopesticides are gaining more attention as the use and range of licensed pesticides continues to decline. EPNs active against the vectors and endoparasitic fungi for the B. xylophilus show potential
but more commercial development is needed. The successful commercialization of B. bassiana against black pine sawyer suppression in Japan is a promising step forward.
Despite all these efforts, the treatment of timber and wood products remains one of the main measures for combatting PWD, supported by legislation and scrutiny by plant health authorities and importing countries. Methyl bromide, a powerful fumigant, is banned or carefully restricted in many countries. It is a dangerous chemical and damaging to the environment because of damage to the ozone layer.
Tree breeding for resistance or tolerance has had limited success so far. Breeding programmes in Japan and China have made progress, although it is unclear if resistant species and cultivars developed there will succeed or meet the forestry needs of other countries. This highlights the importance of breeding efforts in Portugal to identify suitable . pinaster provenances.
The case study in Portugal revealed that management programmes depend not only on availability of suitable and effective control methods but how these are put into practice. Political will and effective execution of strategies are also crucial in tackling PWD. Tree felling and trapping of M. galloprovincialis have worked well. A slow initial response to the discovery of PWN hindered attempts to limit the outward spread. Decisive action is needed in the crucial early stages of an outbreak. The forestry sector in Portugal has adapted to the disease with a shift towards the use of eucalyptus by the paper pulp companies. Major efforts to monitor and combat the disease have been hampered by difficulties in contacting land-owners and poor official records of holdings. Interviews with Professor Manuel Mota and Dr Luis Bonifácio were invaluable in gaining fuller insight into the impacts of PWD in Portugal, with experiences and reflections that are largely missing from the published literature on the disease.
PWD is an ongoing problem for those countries and regions that already have the disease and a major threat to pine forests in countries that so far have remained free of PWD. Continued vigilance by plant health authorities will continue to be of paramount importance in preventing entry of B. xylophilus and its vector. There have been numerous interceptions in Europe. M. alternatus was found on wooden furniture imported into the UK. It is unlikely that the vectors or the nematode would become established in cold temperate countries (such as the UK, Sweden or Finland) under current weather regimes. Yet increasing temperatures due to climate change clearly indicate future dangers and on-going challenges in keeping PWD at bay.

ACKNOWLEDGEMENTS

This article was originally commissioned by the British Society for Plant Pathology (BSPP) as one of a series of Plant Pandemic Reports.

DATA AVAILABILITY STATEMENT

Data sharing is not applicable to this article as no new data were created or analysed.

ORCID

REFERENCES

Abelleira, A., Picoaga, A., Mansilla, J.P. & Aguin, O. (2011) Detection of Bursaphelenchus xylophilus, causal agent of pine wilt disease on Pinus pinaster in northwestern Spain. Plant Disease, 95, 776.
Afzal, I., Shinwari, Z.K., Sikandar, S. & Shahzad, S. (2019) Plant beneficial endophytic bacteria: mechanisms, diversity, host range and genetic determinants. Microbiological Research, 221, 36-49.
Álvarez, G., Etxebeste, I., Gallego, D., David, G., Bonifacio, L., Jactel, H. et al. (2015) Optimization of traps for live trapping of pine wood nematode vector Monochamus galloprovincialis. Journal of Applied Entomology, 139, 618-626.
Alves, M., Pereira, A., Matos, P., Henriques, J., Vicente, C., Aikawa, T. et al. (2016) Bacterial community associated to the pine wilt disease insect vectors Monochamus galloprovincialis and Monochamus alternatus. Scientific Reports, 6, 23908.
Anonymous. (2020) Nagano communities plagued by pine parasite at odds over pesticide. The Japan Times. Available at: https://www. japantimes.co.jp/news/2020/05/22/national/nagano-tree-paras ites-chemicals/#:~:text=Nagano%20communities%20plagued% 20by%20pine,over%20pesticide%20%2D%20The%20Japan% 20Times [Accessed 14th September 2023].
Bi, Z., Gong, Y., Huang, X., Yu, H., Bai, L. & Hu, J. (2015) Efficacy of four nematicides against the reproduction and development of pinewood nematode, Bursaphelenchus xylophilus. Journal of Nematology, 47, 126-132.
Bonifácio, L., Naves, P. & Sousa, E. (2015) Vector-Plant. In: Sousa, E., Vale, F. & Abrantes, I. (Eds.) Pine wilt disease in Europe – biological interactions and integrated management. Lisbon: FNAPF-Federação Nacional das Associações de Proprietários Florestais, pp. 125-158.
Braasch, H. (2001) Bursaphelenchus species in conifers in Europe: distribution and morphological relationships. EPPO Bulletin, 31, 127-142.
Braasch, H. & Schönfeld, U. (2015) Improved morphological key to the species of the Xylophilus group of the genus Bursaphelenchus Fuchs, 1937. EPPO Bulletin, 45, 73-80.
Carnegie, A.J., Venn, T., Lawson, S., Nagel, M., Wardlaw, T., Cameron, N. et al. (2018) An analysis of pest risk and potential economic impact of pine wilt disease to Pinus plantations in Australia. Australian Forestry, 81, 24-36.
Carrasquinho, I., Lisboa, A., Inácio, M.L. & Gonçalves, E. (2018) Genetic variation in susceptibility to pine wilt disease of maritime pine (Pinus pinaster Aiton) half-sib families. Annals of Forest Science, 75, 85.
Cheng, X.-Y., Tian, X.-L., Wang, Y.-S., Lin, R.-M., Mao, Z.-C., Chen, N. et al. (2013) Metagenomic analysis of the pinewood nematode microbiome reveals a symbiotic relationship critical for xenobiotics degradation. Scientific Reports, 3, 1869.
de la Fuente, B. & Saura, S. (2021) Long-term projections of the natural expansion of the pine wood nematode in the Iberian Peninsula. Forests, 12, 849.
Donald, P.A., Stamps, W.T., Linit, M.J. & Todd, T.C. (2016) Pine wilt disease. The Plant Health Instructor. Available at: https://www.apsnet.org/edcenter/disandpath/nematode/pdlessons/Pages/Pine Wilt.aspx [Accessed 14th September 2023].
Dziedziech, A., Shivankar, S. & Theopold, U. (2020) High-resolution infection kinetics of entomopathogenic nematodes entering Drosophila melanogaster. Insects, 11, 60.
EPPO. (2013) EPPO standards PM 7/4 (3) Bursaphelenchus xylophilus. EPPO Bulletin, 43, 105-118.
EPPO. (2023) EPPO standards PM 7/4 (4) Bursaphelenchus xylophilus. EPPO Bulletin, 53, 156-183.
Estay, S.A., Labra, F.A., Sepulveda, R.D. & Bacigalupe, L.D. (2014) Evaluating habitat suitability for the establishment of Monochamus spp. through climate-based niche modelling. PLoS One, 9, e102592.
EUSTAFOR. (2013) NATURA 2000 Management in European state forests. Brussels: European State Forest Association. Available at: https:// eustafor.eu/uploads/EUSTAFOR_Natura_2000_Booklet_20191 218-compressed_compressed.pdf [Accessed 14th September 2023].
FAO. (2018) ISPM 15 Regulation of wood packaging material in international trade. Available at: https://www.fao.org/3/mb160e/ mb160e.pdf [Accessed 13th September 2023].
Faria, J.M., Barbosa, P., Bennett, R.N., Mota, M. & Figueiredo, A.C. (2013) Bioactivity against Bursaphelenchus xylophilus: nematotoxics from essential oils, essential oils fractions and decoction waters. Phytochemistry, 94, 220-228.
Fonseca, L., Cardoso, J. & Abrantes, I. (2015) Plant-nematode. In: Sousa, E., Vale, F. & Abrantes, I. (Eds.) Pine wilt disease in Europe – biological interactions and integrated management. Lisbon: FNAPF-Federação Nacional das Associações de Proprietários Florestais, pp. 34-78.
Fonseca, L., Cardoso, J., Lopes, A., Pestana, M., Abreu, F., Nunes, N. et al. (2012) The pinewood nematode, Bursaphelenchus xylophilus, in Madeira Island. Helminthologia, 49, 96-103.
Forest Research. (2020) Pine wood nematode (Bursaphelenchus xylophilus). Available at: https://www.forestresearch.gov.uk/tools -and-resources/pest-and-disease-resources/pinewood-nematode-embursaphelenchus-xylophilus [Accessed 30th January 2023].
Forestry Commission. (2017) Contingency plan for the pine wood nematode (Bursaphelenchus xylophilus) and its longhorn beetle (Monochamus spp.) vectors. Available at: https://cdn.forestrese arch.gov.uk/2022/02/pwncontingencyplan21november2017.pdf [Accessed 7th June 2023].
Futai, K. (2013) Pine wood nematode, Bursaphelenchus xylophilus. Annual Review of Phytopathology, 51, 61-83.
Gonçalves, E., Figueiredo, A.C., Barroso, J.G., Henriques, J., Sousa, E. & Bonifácio, L. (2020) Effect of Monochamus galloprovincialis feeding on Pinus pinaster and Pinus pinea, oleoresin and insect volatiles. Phytochemistry, 169, 112-159.
Gonçalves, E., Figueiredo, A.C., Barroso, J.G., Millar, J.G., Henriques, J., Sousa, E. et al. (2021) Characterization of cuticular compounds of the cerambycid beetles Monochamus galloprovincialis, Arhopalus syriacus, and Pogonocherus perroudi, potential vectors of pinewood nematode. Entomologia Experimentalis et Applicata, 169, 183-194.
Gruffudd, H.R., Schröder, T., Jenkins, T.A.R. & Evans, H.F. (2019) Modeling pine wilt disease (PWD) for current and future climate scenarios as part of a pest risk analysis for pine wood nematode Bursaphelenchus xylophilus (Steiner and Buhrer) Nickle in Germany. Journal of Plant Diseases and Protection, 126, 129-144.
Hirata, A., Nakamura, K., Nakao, K., Kominami, Y., Tanaka, N., Ohashi, H. et al. (2017) Potential distribution of pine wilt disease under future climate change scenarios. PLoS One, 12, e0182837.
Ibeas, F., Gallego, D., Díez, J.J. & Pajares, J.A. (2007) An operative kairomonal lure for managing pine sawyer beetle Monochamus galloprovincialis (Coleoptera: Cerymbycidae). Journal of Applied Entomology, 131, 13-20.
ICNF. (2015) 6th Inventário Florestal Nacional. Relatório Final. Available at: https://www.icnf.pt/api/file/doc/c8cc40b3b7ec8541 [Accessed 18th September 2023].
ICNF. (2023) Limpeza de terrenos junto a habitações. Available at: https:// www.icnf.pt/florestas/gfr/gfrfaq [Accessed 18th September 2023].
Jactel, H., Bonifacio, L., Van Halder, I., Vétillard, F., Robinet, C. & David, G. (2019) A novel, easy method for estimating pheromone trap attraction range: application to the pine sawyer beetle Monochamus galloprovincialis. Agricultural and Forest Entomology, 21, 8-14.
Kamata, N. (2008) Integrated pest management of pine wilt disease in Japan: tactics and strategies. In: Zhao, B.G., Futai, K., Sutherland,
J.R. & Takeuchi, Y. (Eds.) Pine wilt disease. Tokyo: Springer, pp. 304-322.
Kanzaki, N. & Giblin-Davis, R.M. (2018) Diversity and plant pathogenicity of Bursaphelenchus and related nematodes in relation to their vector bionomics. Current Forestry Reports, 4, 85-100.
Kawazu, K. (1998) Pathogenic toxins of pine wilt disease. Kagaku to Seibutsu, 36, 120-124.
Kiyohara, T. & Bolla, R.I. (1990) Pathogenic variability among populations of the pinewood nematode, Bursaphelenchus xylophilus. Forest Science, 36, 1061-1076.
Kobayashi, T., Sasaki, K. & Mamiya, Y. (1974) Fungi associated with Bursaphelenchus lignicolus, the pine wood nematode (I). Journal of the Japanese Forestry Society, 56, 136-145.
Kosaka, H., Aikawa, T., Ogura, N., Tabata, K. & Kiyohara, T. (2001) Pine wilt disease caused by the pine wood nematode: the induced resistance of pine trees by the avirulent isolates of nematode. European Journal of Plant Pathology, 107, 667-675.
Kuroda, K. (1989) Terpenoids causing tracheid-cavitation in Pinus thunbergii infected by the pine wood nematode (Bursaphelenchus xylophilus). Japanese Journal of Phytopathology, 55, 170-178.
Kuroda, K. (2012) Monitoring of xylem embolism and dysfunction by the acoustic emission technique in Pinus thunbergii inoculated with the pine wood nematode Bursaphelenchus xylophilus. Journal of Forest Research, 17, 58-64.
Lee, H.-J. & Park, O.K. (2019) Lipases associated with plant defense against pathogens. Plant Science, 279, 51-58.
Liu, G., Lin, X., Xu, S., Liu, G., Liu, Z., Liu, F. et al. (2020) Efficacy of fluopyram as a candidate trunk-injection agent against Bursaphelenchus xylophilus. European Journal of Plant Pathology, 157, 403-411.
Maehara, N. & Futai, K. (1996) Factors affecting both the numbers of the pinewood nematode, Bursaphelenchus xylophilus (Nematoda: Aphelenchoididae), carried by the Japanese pine sawyer, Monochamus alternatus (Coleoptera: Cerambycidae), and the nematode’s life history. Applied Entomology and Zoology, 31, 443-452.
Maehara, N. & Futai, K. (2000) Population changes of the pinewood nematode, Bursaphelenchus xylophilus (Nematoda: Aphelenchoididae), on fungi growing in pine-branch segments. Applied Entomology and Zoology, 35, 413-417.
Maehara, N., Hata, K. & Futai, K. (2005) Effect of blue-stain fungi on the number of Bursaphelenchus xylophilus (Nematoda: Aphelenchoididae) carried by Monochamus alternatus (Coleoptera: Cerambycidae). Nematology, 7, 161-167.
Mamiya, Y. (1983) Pathology of the pine wilt disease caused by Bursaphelenchus xylophilus. Annual Review of Phytopathology, 21, 201-220.
Mamiya, Y. & Kiyohara, T. (1972) Description of Bursaphelenehus lignicolus n. sp. (Nematoda: Aphelenchoididae) from pine wood and histopathology of nematode-infested trees. Nematologica, 18, 120-124.
Mas, H., Hernández, R., Villaroya, M., Sánchez, G., Pérez-Laorga, E., González, E. et al. (2013) Comportamiento de dispersión y capacidad de vuelo a larga distancia de Monochamus galloprovincialis (Olivier 1795). 6th Congreso forestal español. 6CFE01-393. Available from: http://secforestales.org/publicaciones/index.php/ congresos_forestales/article/view/14702 [Accessed 30th January 2024].
Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación. (2023) Nematodo de la madera del pino (Bursaphelenchus xylophilus). Available from: https://www.mapa.gob.es/es/agricultura/temas/sanidad-vegetal/ organismos-nocivos/nematodo-de-la-madera-del-pino/ [Accessed 13th September 2023].
Morais, P.V., Proença, D.N., Francisco, R. & Paiva, G. (2015) Bacteria-nematode-plant. In: Sousa, E., Vale, F. & Abrantes, I. (Eds.) Pine wilt disease in Europe – biological interactions and integrated management. Lisbon: FNAPF-Federação Nacional das Associações de Proprietários Florestais, pp. 161-192.
Morewood, W.D., Hein, K.E., Katinic, P.J. & Borden, J.H. (2002) An improved trap for large wood-boring insects, with special reference to Monochamus scutellatus (Coleoptera: Cerambycidae). Canadian Journal of Forest Research, 32, 519-525.
Mota, M., Futai, K. & Vieira, P. (2009) Pine wilt disease and the pinewood nematode. In: Ciancio, A. & Mukerji, K.G. (Eds.) Integrated management of fruit crops and forest nematodes, Vol. IV. Dordrecht: Springer, pp. 253-274.
Mota, M.M., Braasch, H., Bravo, M.A., Penas, A.C., Burgermeister, W., Metge, K. et al. (1999) First report of Bursaphelenchus xylophilus in Portugal and in Europe. Nematology, 1, 727-734.
Myers, R.F. (1988) Pathogenesis in pine wilt caused by pinewood nematode, Bursaphelenchus xylophilus. Journal of Nematology, 20, 236-244.
Nakamura-Matori, K. (2008) Vector-host tree relationships and the abiotic environment. In: Zhao, B.G., Fautai, K., Sutherlans, J.R. & Takeuchi, Y. (Eds.) Pine wilt disease. New York: Springer, pp. 144-161.
Nascimento, F.X., Hasegawa, K., Mota, M. & Vicente, C.S.L. (2015) Bacterial role in pine wilt disease development. Environmental Microbiology Reports, 7, 51-63.
Naves, P., Bonifácio, L., Inácio, M. & Sousa, E. (2018) Integrated management of pine wilt disease in Troia. Review de Ciências Agrárias, 41, 12-19.
Naves, P., Bonifácio, L. & Sousa, E. (2016) The pine wood nematode and its local vectors in the Mediterranean basin. In: Paine, T.D. & Lieutier, F. (Eds.) Insects and diseases of mediterranean forest systems. New York: Springer, pp. 329-378.
Naves, P., Camacho, S., De Sousa, E. & Quartau, J. (2006) Entrance and distribution of the pinewood nematode Bursaphelenchus xylophilus on the body of its vector Monochamus galloprovincialis. Entomologia Generalis, 29, 71-80.
Naves, P., Kenis, M. & Sousa, E. (2005) Parasitoids associated with Monochamus galloprovincialis (Oliv.) (Coleoptera: Cerambycidae) within the pine wilt nematode-affected zone in Portugal. Journal of Pest Science, 78, 57-62.
Nickle, W.A.R., Golden, A.M., Mamiya, Y. & Wergin, W.P. (1981) On the taxonomy and morphology of the pine wood nematode, Bursaphelenchus xylophilus (Steiner & Buhrer 1934) Nickle 1970. Journal of Nematology, 13, 385-392.
Nose, M. & Shiraishi, S. (2008) Breeding for resistance to pine wilt disease. In: Zhao, B.G., Futai, K., Sutherland, J.R. & Takeuchi, Y. (Eds.) Pine wilt disease. Tokyo: Springer, pp. 334-350.
Oku, H., Shiraishi, T., Ouchi, S., Kurozumi, S. & Ohta, H. (1980) Pine wilt toxin, the metabolite of a bacterium associated with a nematode. Naturwissenschaften, 67, 198-199.
Pajares, J.A., Alvarez, G., Ibeas, F., Gallego, D., Hall, D.R. & Farman, D.I. (2010) Identification and field activity of a male-produced aggregation pheromone in the pine sawyer beetle, Monochamus galloprovincialis. Journal of Chemical Ecology, 36, 570-583.
Pan, C.-S. (2011) Sōng cái xiànchóng bìng yánjiū jìnzhǎn [Development of studies on pinewood nematodes disease]. Journal of Xiamen University (Natural Science), 50, 476-483.
Pires, D., Vicente, C.S.L., Inácio, M.L. & Mota, M. (2022) The potential of Esteya spp. for the biocontrol of the pinewood nematode, Bursaphelenchus xylophilus. Microorganisms, 10, 168.
Plantard, O., Picard, D., Valette, S., Scurrah, M., Grenier, E. & Mugiéry, D. (2008) Origin and genetic diversity of Western European populations of the potato cyst nematode (Globodera pallida) inferred from mitochondrial sequences and microsatellite loci. Molecular Ecology, 17, 2208-2218.
Proença, D.N., Francisco, R., Kublik, S., Schöler, A., Vestergaard, G., Schloter, M. et al. (2017) The microbiome of endophytic, wood colonizing bacteria from pine trees as affected by pine wilt disease. Scientific Reports, 7, 4205.
Proença, D.N., Francisco, R., Santos, C.V., Lopes, A., Fonseca, L., Abrantes, I.M. et al. (2010) Diversity of bacteria associated with
Bursaphelenchus xylophilus and other nematodes isolated from Pinus pinaster trees with pine wilt disease. PLoS One, 5, e15191.
Rajasekharan, S.K., Raorane, C.J. & Lee, J. (2020) Nematicidal effects of piperine on the pinewood nematode Bursaphelenchus xylophilus. Journal of Asia-Pacific Entomology, 23, 863-868.
Rodrigues, A.M., Mendes, M.D., Lima, A.S., Barbosa, P.M., Ascensão, L., Barroso, J.G. et al. (2017) Pinus halepensis, Pinus pinaster, Pinus pinea, and Pinus sylvestris essential oil chemotypes and monoterpene hydrocarbon enantiomers, before and after inoculation with the pinewood nematode Bursaphelenchus xylophilus. Chemical Biodiversity, 14, e1600153.
Schenk, M., Loomans, A., den Nijs, L., Hoppe, B., Kinkar, M. & Vos, S. (2020) Pest survey card on Bursaphelenchus xylophilus. EFSA Supporting Publications, 17, EN-1782. Available from: https://doi. org/10.2903/sp.efsa.2020.EN-1782
Shimazu, M. (2009) Use of microbes for control of Monochamus alternatus, vector of the invasive pinewood nematode. In: Hajek, A.E., Glare, T.R. & O’Callaghan, M. (Eds.) Use of microbes for control and eradication of invasive arthropods. Progress in biological control, Vol. 6. Dordrecht: Springer, pp. 141-157.
Shimazu, M. & Katagiri, K. (1981) Pathogens of the pine sawyer, Monochamus alternatus Hope, and possible utilization of them in a control program. Proceedings of the 17th IUFRO World Congress Div, II, 291-295.
Shin, S.C. (2008) Pine wilt disease in Korea. In: Zhao, B.G., Futai, K., Sutherland, J.R. & Takeuchi, Y. (Eds.) Pine wilt disease. Tokyo: Springer, pp. 26-32.
Soliman, T., Mourits, M.C.M., van der Werf, W., Hengeveld, G.M., Robinet, C. & Oude Lansink, A.G.J.M. (2012) Framework for modelling economic impacts of invasive species, applied to pine wood nematode in Europe. PLoS One, 7, e45505.
Sousa, E., Bonifácio, L., Naves, P. & Viera, M. (2015) Pine wilt disease management. In: Sousa, E., Vale, F. & Abrantes, I. (Eds.) Pine wilt disease in Europe – biological interactions and integrated management. Lisbon: FNAPF-Federação Nacional das Associações de Proprietários Florestais, pp. 125-158.
Sousa, E., Naves, P. & Vieira, M. (2013) Prevention of pine wilt disease induced by Bursaphelenchus xylophilus and Monochamus galloprovincialis by trunk injection of emamectin benzoate. Phytoparasitica, 41, 143-148.
Sousa, E., Rodrigues, J.M., Bonifácio, L.F., Naves, P.M. & Rodrigues, A. (2011) Management and control of the pine wood nematode, Bursaphelenchus xylophilus, in Portugal. In: Boeri, F. & Chung, J.A. (Eds.) Nematodes: morphology, functions and management strategies. New York: Nova Publishers, pp. 157-178.
Steiner, G. & Buhrer, E.M. (1934) Aphelenchoides xylophilus n. sp., a nematode associated with blue-stain and other fungi in timber. Journal of Agricultural Research, 48, 949-951.
Takai, K., Soejima, T., Suzuki, T. & Kawazu, K. (2000) Emamectin benzoate as a candidate for a trunk-injection agent against the pine wood nematode, Bursaphelenchus xylophilus. Pest Management Science, 56, 937-941.
Togashi, K. (1990) Change in the activity of adult Monochamus alternatus Hope (Coleoptera: Cerambycidae) in relation to age. Applied Entomology and Zoology, 25, 153-159.
Togashi, K. & Shigesada, N. (2006) Spread of the pinewood nematode vectored by the Japanese pine sawyer: modelling and analytical approaches. Population Ecology, 48, 271-283.
Vasconcelos, T. & Duarte, I. (2015) Biotic/abiotic factors-plant. In: Sousa, E., Vale, F. & Abrantes, I. (Eds.) Pine wilt disease in Europe – biological interactions and integrated management. Lisbon: FNAPF-Federação Nacional das Associações de Proprietários Florestais, pp. 195-220.
Vicente, C.S., Ikuyo, Y., Shinya, R., Mota, M. & Hasegawa, K. (2015) Catalases induction in high virulence pinewood nematode Bursaphelenchus xylophilus under hydrogen peroxide-induced stress. PLoS One, 10, e0123839.
Vicente, C.S.L., Soares, M., Faria, J.M.S., Espada, M., Mota, M., Nóbrega, F. et al. (2022) Fungal communities of the pine wilt disease complex: studying the interaction of Ophiostomatales with Bursaphelenchus xylophilus. Frontiers in Plant Science, 13, e908308.
Vieira, P., Burgermeister, W., Mota, M., Metge, K. & Silva, G. (2007) Lack of genetic variation of Bursaphelenchus xylophilus in Portugal revealed by RAPD-PCR analyses. Journal of Nematology, 39, 118-126.
Yano, S. (1913) Investigation on pine death in Nagasaki prefecture. Sanrin-Kouhou, 4, 1-14.
Yi, C.K., Byun, B.H., Park, J.D., Yang, S.I. & Chang, K.H. (1989) First finding of the pine wood nematode, Bursaphelenchus xylophilus (Steiner et Buhrer) Nickle and its insect vector in Korea. Research Reports of the Forest Research Institute, 3, 141-149.
Yu, H.B., Jung, Y.H., Lee, S.M., Choo, H.Y. & Lee, D.W. (2016) Biological control of Japanese pine sawyer, Monochamus alternatus (Coleoptera: Cerambycidae) using Korean entomopathogenic nematode isolates. The Korean Journal of Pesticide Science, 20, 361-368.
Zhao, B.G. (2008) Pine wilt disease in China. In: Zhao, B.G., Futai, K., Sutherland, J.R. & Takeuchi, Y. (Eds.) Pine wilt disease. Tokyo: Springer, pp. 18-25.
Zhao, J., Hu, K., Chen, K. & Shi, J. (2021) Quarantine supervision of wood packaging materials (WPM) at Chinese ports of entry from 2003 to 2016. PLoS One, 16, e0255762.
Zhao, J., Huang, J., Yan, J. & Fang, G. (2020) Economic loss of pine wood nematode disease in mainland China from 1998 to 2017. Forests, 11, 1042.
Zhao, L., Ahmad, F., Lu, M., Zhang, W., Wickham, J.D. & Sun, J. (2018) Ascarosides promote the prevalence of ophiostomatoid fungi and an invasive pathogenic nematode, Bursaphelenchus xylophilus. Journal of Chemical Ecology, 44, 701-710.
Zhao, L., Mota, M., Vieira, P., Butcher, R.A. & Sun, J. (2014) Interspecific communication between pinewood nematode, its insect vector, and associated microbes. Trends in Parasitology, 30, 299-308.
Zhao, L., Zhang, X., Wei, Y., Zhou, J., Zhang, W., Qin, P. et al. (2016) Ascarosides coordinate the dispersal of a plant-parasitic nematode with the metamorphosis of its vector beetle. Nature Communications, 7, e12341.
Zhao, L.L., Zhang, S., Wei, W., Hao, H.J., Zhang, B., Butcher, R.A. et al. (2013) Chemical signals synchronize the life cycles of a plantparasitic nematode and its vector beetle. Current Biology, 23, 2038-2043.
How to cite this article: Back, M.A., Bonifácio, L., Inácio, M.L., Mota, M. & Boa, E. (2024) Pine wilt disease: A global threat to forestry. Plant Pathology, 00, 1-16. Available from: https://doi.org/10.1111/ppa. 13875

  1. This is an open access article under the terms of the Creative Commons Attribution-NonCommercial License, which permits use, distribution and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited and is not used for commercial purposes.
    © 2024 The Authors. Plant Pathology published by John Wiley & Sons Ltd on behalf of British Society for Plant Pathology.