星際穿越的枯萎症可能發生嗎?枯萎症真的存在嗎
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是什麼逼着人類鋌而走險、穿越蟲洞?在《星際穿越》中,人們當然得面對來勢洶洶的沙塵暴,但是使得各種作物接連滅絕的“枯萎病”(blight),可能纔是真正的罪魁禍首。
影片中的枯萎病,在真實世界中存在嗎
除了病毒之外,生物都是以雙名法命名的,植物病原也不例外。然而,由這些病原所導致的植物病害本身,卻沒有標準的統一的命名方式。常見的植物病,名稱通常爲“寄主+症狀+病” 的形式,例如柑橘黑斑病(citrus black spot);或者“寄主+病原+病”的形式,例如葡萄霜黴病(grape downy mildew)。而電影中的“枯萎病”,就是以症狀作爲植物病名稱的典型一例,有時也譯爲疫病,如馬鈴薯晚疫病(potato late blight)。
現實世界中的枯萎病並不少見,當植物的葉片、莖、花乃至植株整體出現迅速褐變、乾枯、死亡的症狀的時候,我們往往就給導致這些症狀的病害冠以“枯萎病”的名字。諸如由真菌小雙胞腔菌(Didymella bryoniae)引起的黃瓜蔓枯病,由細菌地毯草黃單胞菌(Xanthomonas axonopodis)引起的洋蔥葉枯病,由真菌山茶花腐病菌(Ciborinia camelliae)引起的山茶花腐病等等,雖然名字裏沒有直接出現“枯萎病”,但其實它們都是“blight”。
正是因爲枯萎病描述的是症狀,所以引起枯萎病的並非限定於某一種,或者一類病原。許多細菌,真菌,或者卵菌都能導致枯萎病,甚至低溫、乾旱等非生物因素也能造成枯萎的症狀。各種病原體導致的枯萎病症狀,可能是由於它們在植物體內大量繁殖所致:這些病原堵塞維管束,阻礙水和營養物質的輸送,最終導致細胞壞死。
黃瓜蔓枯病(左)、洋蔥葉枯病(中)與山茶花腐病(右)
現實中的植物病害,不比電影中的更溫柔
作爲生物圈的重要組成部分,植物所要經歷的磨難可不止枯萎病這一種,各種細菌,真菌,病毒,線蟲,原生生物可以導致萎蔫,潰瘍,根腐,軟腐,炭疽,癭瘤等等惡劣的症狀,直接導致作物降低、失去經濟價值。多數的植物病害導致的產量損失發生在田間,但有些病害也會發生在收穫後,如果蔬,穀物在貯藏期間發生的腐爛等等。
據一項2002年的統計結果,因病害,蟲害,雜草等因素造成的損失佔全世界糧食總產量的30% - 40%,其中由病害造成的損失約爲14%,價值2200億美元的糧食被白白投餵給了植物病原。以佛羅里達州的柑橘產業爲例:2010至2011年,因爲柑橘黃龍病導致 柑橘減產4400萬箱,佔預計產量的24%,同時因爲柑橘供應量減少,橙汁平均價格比預計高出15%。
除了直接減少產量,降低產品價值之外,植物病害還能導致其他經濟損失,例如2006至2011年間,因爲整個柑橘產業鏈的衰退,佛羅里達有8000多人失去了工作,133,947英畝果園被廢棄。植物病害還能直接或間接地危害人類健康。例如各種真菌毒素。歷史上著名的“聖安東尼之火”,便是因爲食用了被麥角菌(Claviceps purpurea)感染的小麥而引起,其中的麥角酰二乙胺可以導致幻覺,關節損壞,甚至死亡。在國內也偶有食用變色甘蔗中毒的新聞,這是因爲節孢黴屬(Arthrinium)真菌感染甘蔗後產生真菌毒素3-硝基丙酸, 影響中樞神經系統。 除此之外,因防治植物病而施用的各類殺蟲劑(殺滅傳播病原的昆蟲載體)、殺菌劑,不僅危害種植者的健康,也提高了農作物的種植成本。
哪些美味正面臨着植物病害的影響?
除了近年來引起廣泛關注的柑橘黃龍病和香蕉黃葉病,許多你在意的美味,可能也在植物病原的晚餐菜單裏。
1、藍莓
藍莓是一種經濟價值較高的作物,顏色豔麗,口味酸甜,但有一種真菌卻能把這種惹人喜愛的水果變成令人喪膽的殭屍。
藍莓僵果病(blueberry mummy berry)病原菌Monilinia vaccinii-corymbosa侵染藍莓後,首先表現的症狀爲葉片萎蔫褐變,隨後病菌開始侵染花,未成熟的漿果起初無症狀,但隨着病害的發展則開始變色,綠色漿果變成不健康的粉紫色,最後乾癟,從植株上脫離落在地面上。在夏末,未清理的落果中的病原菌會形假菌核(pseudosclerotia),俗稱“mummies”,度過冬天,在春天長出蘑菇狀的子實體來散佈孢子。
在藍莓生產中,僵果病是危害最爲嚴重的一種病害。在1974年,新罕布什爾州的農場主們因爲僵果病失去了70%-85%的藍莓。 之後人們開始使用殺菌劑來防治僵果病,但在2001年的俄勒岡和北卡羅萊納的有機農場,因爲不可使用防治僵果病的殺菌劑,藍莓減產80%。
2、玉米
即使在電影中支撐到最後的玉米,在現實中也並沒有那麼堅強。1970年,玉米小斑病的流行使美國玉米的產量下降了15%,造成了10億美元的直接經濟損失;還有一種由病原菌Exserohilum turcicum侵染導致的玉米大斑病(Northern corn leaf blight),一旦感染便可使產量減少30%。
就玉米這麼一種常見的農作物,能有多少種對應的植物病害呢?最新版的《玉米病害綱要》中,記載了七十多種由各類病原引起的玉米病害。比起其他植物,玉米並沒有特權。
在現代社會裏,跨國、跨大陸的交流旅行越來越頻繁、便捷,各類病原也越來越容易隨之傳播,海關檢疫這一道關卡顯然不能完全阻斷植物病原的引入。採用農事操作措施來進行防治並不能完全杜絕病原接觸作物,且這些措施一般對操作人員有較高的要求。過度使用化學制劑則可能導致病原產生抗藥性。各種偶然因素也能使已經得到控制植物病害重新流行,例如2004年的颶風卡特里娜使此前已不再流行的柑橘潰瘍病(Citrus canker)又重新散佈到整個佛羅里達州。
爲了解決一些難以控制的植物病害,植物病理學家和育種專家一向樂意採用培育新抗病品種的方法,例如選用帶有抗性基因的物種與目標進行雜交,等等。隨着生物技術的發展,基因改良技術使得抗病品種的培育過程更加高效,例如:將抗水稻白葉枯病菌的水稻Xa21基因導入雜交水稻,使雜交水稻獲得抗白葉枯病的性狀;將木瓜環斑病毒基因導入番木瓜,使其獲得抗環斑病的性狀等等。
對於科幻電影中所描繪的末世情景,我們雖不需杞人憂天,但仍應提高警惕。這是一顆飢餓的星球,毫無疑問——全球人口保持高速增長的態勢,危害農業的植物病原也絕不會消失。如何在有限的土地上產出足夠的農產品,減少因病害導致的損失,滿足人類對食物以及工業原料的需求,這是一個永遠值得研究的問題。
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