Bursaphelenchus xylophilus: An Important Pathogenic Factor of Pine Wilt Disease and Its Relationship With Bursaphelenchus mucronatus

Pine wilt disease is the most devastating pine disease caused by Bursaphelenchus xylophilus. Bursaphelenchus mucronatus is morphologically similar to B. xylophilus and geographically overlaps in its distribution. Although interspecific hybridization of the two nematodes has been performed in vitro, the dynamic regularity of hybrid formation and its risk in forests has not been well evaluated. In this study, a hybrid of B. xylophilus and Bursaphelenchus mucronatus mucronatus was identified in the laboratory and fields by molecular markers. The heterozygosity of ITS-5.8S loci for identification was unstable in the hybrid population, and the allele inherited from B. m. mucronatus was lost over several generations. We also provided evidence that hybrids existed in some new epidemic areas, while old epidemic areas were usually dominated by B. xylophilus. Hybrids could be generated when B. m. mucronatus was invaded by B. xylophilus, and the pathogenicity of the hybrids was similar to that of B. xylophilus. These findings may improve the understanding of the natural hybridization between B. xylophilus and B. m. mucronatus and pathogenic variation in pine wilt disease, providing new insights for future studies on disease detection, transmission, and quarantine.

A Reference Genome of Bursaphelenchus mucronatus Provides New Resources for Revealing Its Displacement by Pinewood Nematode

The Bursaphelenchus mucronatus, which was highly similar with Bursaphelenchus xylophilus in terms of morphological characteristics and biological properties—but had weaker pathogenicity to forests—was a native species often displaced by B. xylophilus when occupying the same niche. Since the draft genome of the invasive B. xylophilus has been published, the absence of a reference genome of B. mucronatus still prevents us from understanding the molecular evidences behind competitive displacement. In this study, we employed Single Molecule, Real-Time (SMRT) sequencing and a Hi-C scaffolding approach to yield a near chromosome-level assembly of B. mucronatus, including six pseudo-chromosomes. The assembly size is 73 Mb, with scaffold N50 of 11.50 Mb and contig N50 of 1.48 Mb. Comparative genomics results showed high similarity between B. xylophilus and B. mucronatus. However, the losing of orphan genes and species-specific orthologous genes in B. mucronatus may indicate weaker adaptability to the environment. The gene family contractions of GPCRs (G Protein-Coupled Receptors) and cellulases in B. mucronatus may jointly contribute to its displacement by B. xylophilus. Overall, we introduced a valuable genomic resource for molecular and evolutionary studies of B. mucronatus, especially for studying the competitive displacement by the pinewood nematode, which could help us control the pathogenicity of pine wilt diseases.

Стовбурова нематода Bursaphelenchus mucronatus як чинник всихання хвойних дерев у Карпатах і Поліссі

Досліджено, що стовбурова нематода Bursaphelenchus mucronatus зумовлює всихання верхівок сосни звичайної на Поліссі та ялини європейської в Українських Карпатах. Найбільшу чисельність нематод виявлено у стовбурі дерева нижче ділянки всихання. У деревині всохлих верхівок, окрім стовбурових нематод, іноді у великій кількості розмножуються бактеріофаги, які разом із бактеріями є першими агентами розкладання відмерлої деревини. Збільшення тривалості теплого періоду сприяє інтенсивнішому розвитку стовбурових нематод у деревині хвойних порід. У природних деревостанах смуги ялинових лісів на верхній межі лісу зареєстровано частіше їх трапляння у відмерлій деревині ялини. Наявність на значних площах вторинних монодомінантних деревостанів осередків всихання ялини європейської та сосни звичайної сприяє покращенню функціонуванню біотичної системи стовбурових нематод, а відтак і збільшенню їхньої шкодочинності та всихання дерев.