隐藏在植物中的病菌:菊花黄变病的传播者是谁?

菊花黄变病(Aster yellows)是一种由多种细菌引起的慢性系统性植物疾病,这些细菌称为植物菌素(phytoplasma)。这种病害影响了300多种植物,包含38个科的宽叶草本植物,它们主要集中在菊科,也包括小麦和大麦等重要的谷物作物。病害的症状多样,包括叶片变形、变绿、萎黄、矮小及花朵不结果等。

菊花黄变病的主要传播者是菊花叶虱(Macrosteles quadrilineatus),它将菊花黄变病菌从一株植物传播到另一株。

宿主及症状

菊花黄变病影响的植物种类繁多,包括本地植物、年度开花植物、观赏植物、杂草及蔬菜作物。受影响最严重的植物科是菊科,常见的观赏植物有菊花、万寿菊、金盏花和向日葵等。在蔬菜作物中,洋葱、生菜、芹菜及胡萝卜均受到影响,其中胡萝卜的损失最为严重。

病症的多样性依赖于植物菌素的菌株、感染时间、植物物种、温度及植物的年龄和大小等因素。

菊花黄变病的症状经常被误认为是除草剂损害或病毒症状。典型症状包括:叶脉变清晰,最终整片叶子变成萎黄;植物矮小,变形;花朵绿化;及花瓣产生叶状结构(叶状花朵)。此外,焦叶、根系缩小且形状异常,及花朵不结果的情况也相当普遍。对于胡萝卜,特有症状包括最初的叶脉变清晰及萎黄,随后出现许多不正常的分枝,表现出如女巫扫帚般的外观。

疾病循环

菊花黄变病是由菊花黄变植物菌素(AYP)引起的,这是一种限制在韧皮部的、类细菌的有机体,由吸食韧皮部的昆虫——菊花叶虱来传播。植物菌素是一种小型(直径0.5-1微米)的原核生物,通过在宿主植物的韧皮部筛管细胞及其叶虱体内分裂或出芽进行繁殖。目前,AYP无法在无细胞培养基上进行培养,因此进行详细研究的难度较大。

AYP具有增加其昆虫传播者的繁殖能力和寿命的能力,这增强了宿主从植物到植物传播AYP的能力。

病原体会在多年生杂草、观赏植物或蔬菜中越冬,或是在叶虱体内越冬。典型的杂草宿主包括蓟、野生胡萝卜、蒲公英及黑眼苏珊等。叶虱通过插入其稻草状口器抢夺菊花黄变感染植物的韧皮部,当叶虱取得植物菌素后,需经历一段潜伏期,这段期间内病原体在叶虱体内繁殖并移动到唾液腺中。只有在进行了10至12天的潜伏后,病原才可通过唾液转移至新的宿主。

环境影响

几乎没有条件直接影响菊花黄变病的发展,但一些间接因素会强烈影响叶虱的传播速度。促进叶虱游动和吸食的条件,有助于植物菌素的扩散。每年春季,随着盛行风和喷流的推进,叶虱开始从南方的越冬地点迁徙至中西部地区,随后在该区域进行吸食。

叶虱可能在南方从感染植物上获取到植物菌素,亦可能在到达中西部后在多年生杂草中再次感染。

天气条件极大影响着叶虱的飞行,因为他们是劣质的飞行者。在15°C以下的温度或降雨会暂时阻碍它们的迁徙并延迟感染的时间。叶虱在夏季整个季节内会持续吸食,然后于秋季再迁回至越冬地点。

管理措施

菊花黄变植物菌素是一种难以控制的病原,因为其宿主范围极广,超过300种植物对AYP均有感受。目前尚无已知的治愈方法。受感染的植物及杂草应被移除,以消除植物菌素的来源并降低扩散的风险。对于广大农业而言,特别是在胡萝卜的种植上,某些措施可用于管理叶虱种群以试图控制AYP的扩散。

使用菊花黄变病指标(AYI)可用以决定何时施用化学控制,AYI的计算方法为携带AYP的叶虱百分比乘以每100个扫描中捕捉到的叶虱数量。

AYP的经济影响不容小觑,特别是在农业和苗圃行业中。一般来说,胡萝卜的产量减少可高达25%,有时甚至达到80%。若终产品中有15%的胡萝卜已感染菊花黄变病,则整个产品会因此被拒收,因为病害影响到胡萝卜的口感。

随着菊花黄变病持续对植物生产造成影响,人们是否该加倍努力防范这些微小却具破坏性的病菌,以保障农业的长期可持续性?

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