在農業生產中,病害的威脅一直是種植者必須面對的重要挑戰。根據報告,Gibberella zeae,亦即其無性型Fusarium graminearum,被認為是造成全球小麥和大麥嚴重經濟損失的一個主要真菌病原。這種真菌引發的麥類病害被稱為穗枯病(Fusarium Head Blight),每年造成的經濟損失達數十億美元。這究竟是為什麼呢?
感染Gibberella zeae會導致小麥的氨基酸組成發生變化,造成穗部的籽粒縮小,並且剩餘的穀物可能被主要的毒素污染,例如去氧尼伏烯(deoxynivalenol, DON)和雌激素毒素動情素(zearalenone),這些毒素會對家畜和人類的健康造成危害。
Fusarium graminearum的生命週期相對複雜,它是單倍體兼合成的子囊菌。其果實體在菌絲上發育產生子囊孢子,這些孢子將降落於植物的易感部位進行發芽,觸發感染。在合適的條件下,F. graminearum可以在短時間內對植物造成嚴重損害。
Gibberella zeae不僅影響小麥和大麥,還影響其他如玉米和水稻的作物。在玉米植物中,它能夠引起杆腐和穗腐,Affected plants will show symptoms such as discolored leaves and soft internodes, while wheat will develop brown necrotic lesions on spikelets.
Fusarium graminearum主要透過植物的花朵進入,具體過程也相當複雜,至今尚未完全描述。研究顯示這種真菌可通過自然孔道進入,並需要柔軟的組織如花瓣和胚胎來進行感染。從感染的花朵開始,真菌會沿著植物的穗生長並對其造成的益處。
控制穗枯病可以透過結合多種策略實現,包括使用農藥、抗病品種的培育、適當儲存、作物輪作以及種子處理等。
正確地應用農藥可以將病害減少50%至60%。然而,早期噴施可限制耳穗的感染,確保作物的健康生長。
穗枯病不僅造成作物產量的損失,還導致種子因毒素污染而降低質量,這些因素合起來使病害的影響重大。以1982年的一次疫情為例,該事件影響了北達科他州、南達科他州和明尼蘇達州的400萬公頃(約990萬畝)春小麥和大麥,受到的損失估計高達近十億美元。
儘管對抵抗F. graminearum的基因研究取得了一定成果,但目前尚無完全抗病的品種可用於種植。研究仍在持續,目的是理解這種真菌的生物學特性以及其感染過程,以希望能發現其生命週期中的弱點,進而開發出有效的農藥來保護作物。
面對如此全球性影響的真菌,我們是否應該重新思考我們的農業管理與應對策略,並採取更有效的措施以減少未來的經濟損失與健康風險呢?