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“柑橘之癌”曾造成過億損失,如今我們打贏了這場百年攻防戰(zhàn)(上)

中國科普博覽
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中國科協(xié)、中科院攜手“互聯(lián)網(wǎng)+科普”平臺,深耕科普內(nèi)容創(chuàng)作
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出品:科普中國

作者:夏秋冬,楊歡(中國科學(xué)院微生物研究所)

監(jiān)制:中國科普博覽

當(dāng)你咬下一口多汁的橙子時(shí),可曾想到這抹鮮亮的橙色背后,正上演著一場堪比《復(fù)仇者聯(lián)盟》的史詩級攻防戰(zhàn)?被稱為“柑橘癌癥”的黃龍?。–itrus Huanglongbing, HLB),就像柑橘界的“滅霸”——一個(gè)響指就能讓整片果園灰飛煙滅。

是誰讓柑橘樹患上“癌癥”?

柑橘的頭號公敵是名為韌皮部桿菌屬亞洲種(Candidatus Liberibacter asiaticus,CLas)的細(xì)菌,它就像柑橘樹的“幽靈刺客”,只存活于柑橘樹的“血管系統(tǒng)”(韌皮部),像吸血鬼般奪取植物營養(yǎng)。

并且黃龍病病原菌至今無法在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng),無法研發(fā)特效藥,所有商業(yè)柑橘品種都對其毫無抵抗力。

感染黃龍病的果樹葉片會呈現(xiàn)斑駁黃化癥狀,果實(shí)畸小、果皮增厚、風(fēng)味下降,呈現(xiàn)“紅鼻子果”狀,樹勢衰退,嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致植株死亡。

感染黃龍病的柑橘樹和病果

(圖片來源:葉?。?/p>

三種傳播方式,防不勝防

黃龍病的傳播主要有三種途徑:

木虱快遞員:亞洲柑橘木虱(Diaphorina citri)是黃龍病的頭號幫兇。這種不到3毫米的小蟲在吸食病樹汁液后,會將細(xì)菌傳播給健康樹木。研究表明,這個(gè)“快遞小哥”擴(kuò)散能力強(qiáng),可以借助風(fēng)的力量跨越51公里送貨上門。

木虱取食柑橘葉

(圖片來源:葉健)

糊涂的果農(nóng):種植感染黃龍病的苗木或使用帶病接穗嫁接,會導(dǎo)致病原遠(yuǎn)距離擴(kuò)散。廣西某沃柑果園果農(nóng)不慎購買了帶病苗,2年里砍掉了8萬棵病樹,損失超3000萬元。

菟絲子內(nèi)鬼:這種寄生植物偶爾客串病菌“順風(fēng)車”,概率雖小但足以讓防控網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)漏洞。

柑橘木虱幼蟲、成蟲以及分泌的蠟絲

(圖片來源:葉?。?/p>

全球柑橘產(chǎn)業(yè)的血淚賬本

柑橘黃龍病對全球柑橘產(chǎn)業(yè)造成嚴(yán)重威脅,已在亞洲、非洲、南北美洲和歐洲等近50個(gè)國家爆發(fā),造成數(shù)百億美元的經(jīng)濟(jì)損失。美國佛羅里達(dá)州和巴西圣保羅州以及我國的多個(gè)省受災(zāi)尤為嚴(yán)重。

美國佛羅里達(dá)州柑橘產(chǎn)量從2005年的2.42億箱暴跌至2022年的0.41億箱。2005年到2016年,美國佛羅里達(dá)州的橙子種植面積和產(chǎn)量分別下降了26%和42%。美國農(nóng)業(yè)部預(yù)測2024-2025年柑橘產(chǎn)量僅占峰值產(chǎn)量的6.15%。

目前,柑橘黃龍病已在我國廣西、廣東、江西等10余?。▍^(qū))、300多個(gè)縣(區(qū)、市)發(fā)生。中國每年直接損失超50億元,廣西砂糖橘產(chǎn)業(yè)甚至曾遭遇“斷崖式減產(chǎn)”,**僅2020年一年,中國廣西就損失了740萬棵樹木,每年在中國各地摧毀超過1000萬棵病樹。**據(jù)統(tǒng)計(jì),僅廣西省一年造成的直接經(jīng)濟(jì)損失就超過8.05 - 9.62億元。

黃龍病除了會造成嚴(yán)重的產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)損失外,還會對生態(tài)與社會產(chǎn)生影響。例如,品種單一化易導(dǎo)致柑橘基因庫縮水,砍伐果園造成水土流失以及區(qū)域經(jīng)濟(jì)的崩潰。

感染黃龍病的柑橘果園

(圖片來源:葉健)

百年防控困局:人類為何屢戰(zhàn)屢?。?/strong>

傳統(tǒng)柑橘黃龍病通過“三板斧”防治:種無病苗、砍除病樹、統(tǒng)防木虱,但收效甚微,防不勝防。更嚴(yán)峻的是,化學(xué)農(nóng)藥的使用不僅會殺死木虱的天敵,形成“用藥量年年增,蟲害歲歲兇”的惡性循環(huán),也破壞了生態(tài)環(huán)境。

1.傳統(tǒng)手段之化學(xué)殺蟲劑,導(dǎo)致柑橘木虱抗藥性增加

化學(xué)藥劑殺蟲迅速,果農(nóng)每年定期噴藥4-5次以進(jìn)行柑橘木虱的防控。當(dāng)前防控主要依賴三大化學(xué)武器:

新煙堿類(如吡蟲啉):阻斷昆蟲神經(jīng)系統(tǒng),但木虱抗藥性逐年增長。

擬除蟲菊酯(如高效氯氟氰菊酯):噴藥后木虱會因?yàn)樯窠?jīng)元功能被破壞“醉舞”而死,但會誤殺蜜蜂等益蟲。

昆蟲生長調(diào)節(jié)劑(如噻嗪酮):讓幼蟲無法蛻皮進(jìn)而成長,但對成蟲幾乎無效。

然而,柑橘木虱繁殖快、產(chǎn)卵量大,殺蟲劑的頻繁使用,導(dǎo)致柑橘木虱的抗藥性逐年增加。研究表明,相比于非種植區(qū)木虱,贛南臍橙種植區(qū)的木虱對聯(lián)苯菊酯的抗性水平增長了130倍以上,對烯啶蟲胺的抗性抗性達(dá)250倍。福建、廣東、江西、湖南等柑橘產(chǎn)區(qū)木虱對6種不同殺蟲劑的抗藥性均增加。

2.傳統(tǒng)手段之抗生素,為黃龍病防控埋下“定時(shí)炸彈”

在柑橘園與黃龍病的百年對抗中,抗生素曾被視為“救命稻草”,而如今卻成了威脅生態(tài)安全的“達(dá)摩克利斯之劍”。

過去,全球果農(nóng)廣泛采用樹干注射土霉素、鏈霉素等抗生素暫時(shí)性抑制黃龍病菌繁殖,但無法根除柑橘體內(nèi)的病原菌。并且,在果實(shí)中可以檢測到注射進(jìn)柑橘樹的抗生素殘留物,果實(shí)口感受到影響。

此外,大量研究證實(shí),長期使用抗生素會加速耐藥性細(xì)菌的產(chǎn)生。有研究對佛羅里達(dá)州三個(gè)商業(yè)柑橘園土壤樣品進(jìn)行檢測,均顯示出高水平的抗生素耐藥細(xì)菌。這種耐藥性不僅限于病原菌,還可能通過基因水平轉(zhuǎn)移擴(kuò)散至其他物種,這意味著人類致病菌可能通過食物鏈獲得抗性。**這些“超級細(xì)菌”可能通過“昆蟲→家禽→人”的路徑,讓人類抗生素失效!**英國權(quán)威醫(yī)學(xué)期刊《柳葉刀》發(fā)布的一篇研究警告稱,預(yù)計(jì)未來25年內(nèi),全球?qū)⒂?900萬人因抗生素耐藥性導(dǎo)致直接死亡,且間接相關(guān)的死亡人數(shù)或?qū)⒏哌_(dá)1.69億。

目前,在我國,根據(jù)《農(nóng)藥管理?xiàng)l例》以及《農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全法》,過去曾被果農(nóng)用于柑橘類的四環(huán)素類和磺胺類抗生素,已被明令禁止在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域使用。

保衛(wèi)柑橘:每個(gè)吃貨都是戰(zhàn)士

其實(shí),在防控黃龍病這一戰(zhàn)里,我們每一位柑橘愛好者都是這場戰(zhàn)役的關(guān)鍵角色,我們可以做的是:

**認(rèn)準(zhǔn)“三看”絕招:**黃葉是否不對稱?果實(shí)是否畸形?葉脈是否黃化?發(fā)現(xiàn)疑似病樹應(yīng)立即聯(lián)系相關(guān)部門,你就是黃龍病的“神盾局特工”!

**拒絕三無苗木:**購買接穗前,先查檢疫證明,別讓“九頭蛇”病菌混入家園!

**發(fā)現(xiàn)木虱立即報(bào)告:**木虱長得像微型蟬,翅膀有褐色條紋,發(fā)現(xiàn)病樹立即鏟除銷毀。

柑橘葉上的木虱

(圖片來源:Veer圖庫)

正如佛羅里達(dá)老果農(nóng)所說:“當(dāng)我們失去柑橘樹,失去的不僅是維生素C,更是大地母親的金色微笑!”這場持續(xù)百年的攻防戰(zhàn),需要每個(gè)人成為守護(hù)者。

逆襲計(jì)劃!科學(xué)家如何反擊?

1. 基因編輯:給柑橘裝“防毒軟件”

我國科研人員發(fā)現(xiàn)通過多年聯(lián)合攻關(guān),從火鍋底料花椒等柑橘的遠(yuǎn)房親戚中成功發(fā)現(xiàn)了寶貴的柑橘黃龍病抗性基因,基因編輯柑橘能明顯提高對黃龍病的抗性。此外,研究人員將抗病基因雜合表達(dá)在病害敏感型品種—晚錦橙中,顯著增強(qiáng)了柑橘對黃龍病的抗性。

2. 以蟲治蟲,以菌治蟲:生物防治新思路

柑橘木虱的捕食性天敵:瓢蟲、捕食螨、草蛉、薊馬、食蚜蠅和蜘蛛等,以及寄生性天敵:跳小蜂科、姬小蜂科、蚜小蜂科及金小蜂科等昆蟲都可以用于柑橘木虱的防治。除此之外,利用對柑橘木虱具有致病性的蟲生真菌——白僵菌寄生木,可以有效殺死柑橘木虱。

3. AI革命:人工智能的降維打擊

廣西特色作物研究院聯(lián)合廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院、廣西慧云信息技術(shù)有限公司,研發(fā)出一種基于AI技術(shù)田間識別黃龍病的軟件。但黃龍病癥狀容易與缺鋅元素癥狀混淆,還需配合病原特異檢測技術(shù)驗(yàn)證。

2025年4月11日,中國科學(xué)院微生物研究所農(nóng)業(yè)微生物組學(xué)與生物技術(shù)研究室主任葉健研究員課題組歷時(shí)八年,終于在柑橘抗黃龍病機(jī)制和治療策略上取得重大突破,研究成果榮登《Science》雜志封面。

研究團(tuán)隊(duì)借助AI,實(shí)現(xiàn)大批量抗菌肽預(yù)測(抗菌肽是可以抑制有害細(xì)菌等生物的多肽),為防治柑橘黃龍病提供了更便利的工具,可謂打贏了這場百年攻防戰(zhàn)!那么,科學(xué)家們究竟有了什么重大發(fā)現(xiàn)?防空黃龍病的具體效果如何?下一篇目,我們共同揭秘!

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