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”的黃龍病(Citrus 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(huì)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
感染黃龍病的病果
(圖片來源:葉健)
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(huì)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(huì)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:葉健)
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余省(區(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(huì)造成嚴(yán)重的產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)損失外,還會(huì)對生態(tài)與社會(huì)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)屢敗?
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(huì)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(huì)因?yàn)樯窠?jīng)元功能被破壞“醉舞”而死,但會(huì)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(huì)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!
參考文獻(xiàn):
- Gottwald R T. Current Epidemiological Understanding of Citrus Huanglongbing *[J]. Annual Review of Phytopathology, 2010, 48(1):119-139.
- Riera N, Handique U, Zhang Y, et al. Characterization of Antimicrobial-Producing Beneficial Bacteria Isolated from Huanglongbing Escape Citrus Trees[J]. Frontiers in Microbiology, 2017, 82415.
- Halbert SE, Manjunath K, Roka F & Brodie M (2008) Huanglongbing (citrus greening) in Florida, 2008. Proceedings of FFTC-PPRI-NIFTS Joint Workshop on Management of Citrus Greening and Virus Diseases for the Rehabilitation of Citrus Industry in the ASPAC, Hanoi, Vietnam 8–12 September 2008 (ed. by Te-Yeh Ku & Pham Thi Hong Hanh), pp 58–67. Food and Fertilizer Technology Center (FFTC) for the Asian and Pacific Region, Taipei, Taiwan.
- Hall, D.G., Richardson, M.L., Ammar, E.-D. and Halbert, S.E. (2013), Asian citrus psyllid, Diaphorina citri, vector of citrus huanglongbing disease. Entomol Exp Appl, 146: 207-223.
- Hartung JS, Paul C, Achor D, Brlansky RH. Colonization of dodder, Cuscuta indecora, by 'Candidatus Liberibacter asiaticus' and 'Ca. L. americanus'. Phytopathology. 2010 Aug;100(8):756-62.
- Bassanezi, R.B., Lopes, S.A., de Miranda, M.P. et al. Overview of citrus huanglongbing spread and management strategies in Brazil. Trop. plant pathol. 45, 251–264 (2020).
- 劉涵, 徐巖帶. 病苗、“老頭苗”:種了會(huì)虧錢[N]. 南方農(nóng)村報(bào), 2019-03-26(A10).
- Zhou C.The status of citrus Huanglongbing in China[J].Tropical Plant Pathology,2020,45(3):1-6.
- 陳國慶, 鹿連明, 杜丹超等. 柑橘黃龍病防控技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 浙江柑橘, 2012(3):8.
- Singerman A, Useche P. Impact of Citrus Greening on Citrus Operations in Florida: FE983/FE983, 2/2016[J]. EDIS, 2016, 2016(2): 4-4.
- 佛羅里達(dá)州2024-2025年柑橘產(chǎn)量預(yù)計(jì)大幅下降[EB/OL].. 2024-10-16/2025-2-22.
- 翁德民, 鄧曉玲. 柑橘黃龍病全球發(fā)生動(dòng)態(tài)及防治手段[EB/OL].2020-05-12/2025-2-22.
- 王雪峰,雷天剛,周常勇.柑橘黃龍病的發(fā)生與防治[J].現(xiàn)代農(nóng)藥,2023,22(06):13-16+21.
- 鄧明學(xué). 廣西柑橘黃龍病危害現(xiàn)狀、損失評估及控制對策[C]//中國植物病理學(xué)會(huì)2006年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集. 2006:393-397.
- Tiwari S, Mann RS, Rogers ME, Stelinski LL. Insecticide resistance in field populations of Asian citrus psyllid in Florida. Pest Manag Sci. 2011 Oct;67(10):1258-68.
- 胡妍月,孫楊,鄒志文等.江西省柑橘木虱對五種常規(guī)藥劑的抗藥性[J].應(yīng)用昆蟲學(xué)報(bào),2022,59(02):419-425.
- 詹興堆.不同柑橘木虱種群對6種常用殺蟲劑的抗藥性測定[J].南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2019,50(12):2713-2719.
- 田甜,管龍輝,鄧瀟強(qiáng)等. 探究抗生素耐藥性:從現(xiàn)狀到后果的分析[J]. 微生物前沿, 2024, 13(3), 166-174.
- Schwarz RE, Moll JN, van Vuuren SP. 1974.. Control of citrus greening and its psylla vector by trunk injections of tetracyclines and insecticides. . In Proceedings of the 6th Conference of the International Organization of Citrus Virologists, ed. EC Calavan , pp. 26–29. Riverside, CA:: IOC.
- Bassanezi, R.B., Lopes, S.A., de Miranda, M.P. et al. Overview of citrus huanglongbing spread and management strategies in Brazil. Trop. plant pathol. 45, 251–264 (2020).
- De Gracia Coquerel M, Wegerif J, Mcauley A, Read Q D, Chowdhury N, Jeong K C, Morris J G, Martins S J, Goss E M, Ascunce M S. Preliminary assessment of bacterial antibiotic resistance and Candidatus Liberibacter asiaticus titer in three Florida commercial citrus groves[J]. Crop Protection, 2023, 172: 106350.
- 黃洋,關(guān)巍,王鐵霖,等.兩類抗生素藥劑對“紐荷爾”臍橙黃龍病菌的抑制作用及根際細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響[J].植物保護(hù),2021,47(06):83-92.
- ZHANG Muqing,POWELL C A,GUO Ying,et al.Characterization of the microbial community structure in Candidatus Liberibacter asiaticus-infected citrus plants treated with antibiotics in the field [J/OL].BMC Microbiology,2013,13:112.
- 鄧杰夫,周澤華,易圖永.柑橘木虱生物防治研究進(jìn)展[J].中國植保導(dǎo)刊,2023,43(09):20-27.
- 錢開勝.廣西:成功研發(fā)柑桔黃龍病田間快速識別AI系統(tǒng)[J].中國果業(yè)信息,2023,40(09):59-6.
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
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