在农业生产中,病害的威胁一直是种植者必须面对的重要挑战。根据报告,Gibberella zeae,亦即其无性型Fusarium graminearum,被认为是造成全球小麦和大麦严重经济损失的一个主要真菌病原。这种真菌引发的麦类病害被称为穗枯病(Fusarium Head Blight),每年造成的经济损失达数十亿美元。这究竟是为什么呢?
感染Gibberella zeae会导致小麦的氨基酸组成发生变化,造成穗部的籽粒缩小,并且剩余的谷物可能被主要的毒素污染,例如去氧尼伏烯(deoxynivalenol, DON)和雌激素毒素动情素(zearalenone),这些毒素会对家畜和人类的健康造成危害。
Fusarium graminearum的生命周期相对复杂,它是单倍体兼合成的子囊菌。其果实体在菌丝上发育产生子囊孢子,这些孢子将降落于植物的易感部位进行发芽,触发感染。在合适的条件下,F. graminearum可以在短时间内对植物造成严重损害。
Gibberella zeae不仅影响小麦和大麦,还影响其他如玉米和水稻的作物。在玉米植物中,它能够引起杆腐和穗腐,Affected plants will show symptoms such as discolored leaves and soft internodes, while wheat will develop brown necrotic lesions on spikelets.
Fusarium graminearum主要透过植物的花朵进入,具体过程也相当复杂,至今尚未完全描述。研究显示这种真菌可通过自然孔道进入,并需要柔软的组织如花瓣和胚胎来进行感染。从感染的花朵开始,真菌会沿着植物的穗生长并对其造成的益处。
控制穗枯病可以透过结合多种策略实现,包括使用农药、抗病品种的培育、适当储存、作物轮作以及种子处理等。
正确地应用农药可以将病害减少50%至60%。然而,早期喷施可限制耳穗的感染,确保作物的健康生长。
穗枯病不仅造成作物产量的损失,还导致种子因毒素污染而降低质量,这些因素合起来使病害的影响重大。以1982年的一次疫情为例,该事件影响了北达科他州、南达科他州和明尼苏达州的400万公顷(约990万亩)春小麦和大麦,受到的损失估计高达近十亿美元。
尽管对抵抗F. graminearum的基因研究取得了一定成果,但目前尚无完全抗病的品种可用于种植。研究仍在持续,目的是理解这种真菌的生物学特性以及其感染过程,以希望能发现其生命周期中的弱点,进而开发出有效的农药来保护作物。
面对如此全球性影响的真菌,我们是否应该重新思考我们的农业管理与应对策略,并采取更有效的措施以减少未来的经济损失与健康风险呢?