隱藏在植物中的病菌:菊花黃變病的傳播者是誰?

菊花黃變病(Aster yellows)是一種由多種細菌引起的慢性系統性植物疾病,這些細菌稱為植物菌素(phytoplasma)。這種病害影響了300多種植物,包含38個科的寬葉草本植物,它們主要集中在菊科,也包括小麥和大麥等重要的穀物作物。病害的症狀多樣,包括葉片變形、變綠、萎黃、矮小及花朵不結果等。

菊花黃變病的主要傳播者是菊花葉蝨(Macrosteles quadrilineatus),它將菊花黃變病菌從一株植物傳播到另一株。

宿主及症狀

菊花黃變病影響的植物種類繁多,包括本地植物、年度開花植物、觀賞植物、雜草及蔬菜作物。受影響最嚴重的植物科是菊科,常見的觀賞植物有菊花、萬壽菊、金盞花和向日葵等。在蔬菜作物中,洋蔥、生菜、芹菜及胡蘿蔔均受到影響,其中胡蘿蔔的損失最為嚴重。

病症的多樣性依賴於植物菌素的菌株、感染時間、植物物種、溫度及植物的年齡和大小等因素。

菊花黃變病的症狀經常被誤認為是除草劑損害或病毒症狀。典型症狀包括:葉脈變清晰,最終整片葉子變成萎黃;植物矮小,變形;花朵綠化;及花瓣產生葉狀結構(葉狀花朵)。此外,焦葉、根系縮小且形狀異常,及花朵不結果的情況也相當普遍。對於胡蘿蔔,特有症狀包括最初的葉脈變清晰及萎黃,隨後出現許多不正常的分枝,表現出如女巫掃帚般的外觀。

疾病循環

菊花黃變病是由菊花黃變植物菌素(AYP)引起的,這是一種限制在韌皮部的、類細菌的有機體,由吸食韌皮部的昆蟲——菊花葉蝨來傳播。植物菌素是一種小型(直徑0.5-1微米)的原核生物,通過在宿主植物的韌皮部篩管細胞及其葉蝨體內分裂或出芽進行繁殖。目前,AYP無法在無細胞培養基上進行培養,因此進行詳細研究的難度較大。

AYP具有增加其昆蟲傳播者的繁殖能力和壽命的能力,這增強了宿主從植物到植物傳播AYP的能力。

病原體會在多年生雜草、觀賞植物或蔬菜中越冬,或是在葉蝨體內越冬。典型的雜草宿主包括薊、野生胡蘿蔔、蒲公英及黑眼蘇珊等。葉蝨通過插入其稻草狀口器搶奪菊花黃變感染植物的韌皮部,當葉蝨取得植物菌素後,需經歷一段潛伏期,這段期間內病原體在葉蝨體內繁殖並移動到唾液腺中。只有在進行了10至12天的潛伏後,病原才可通過唾液轉移至新的宿主。

環境影響

幾乎沒有條件直接影響菊花黃變病的發展,但一些間接因素會強烈影響葉蝨的傳播速度。促進葉蝨遊動和吸食的條件,有助於植物菌素的擴散。每年春季,隨著盛行風和噴流的推進,葉蝨開始從南方的越冬地點遷徙至中西部地區,隨後在該區域進行吸食。

葉蝨可能在南方從感染植物上獲取到植物菌素,亦可能在到達中西部後在多年生雜草中再次感染。

天氣條件極大影響著葉蝨的飛行,因為他們是劣質的飛行者。在15°C以下的溫度或降雨會暫時阻礙它們的遷徙並延遲感染的時間。葉蝨在夏季整個季節內會持續吸食,然後於秋季再遷回至越冬地點。

管理措施

菊花黃變植物菌素是一種難以控制的病原,因為其宿主範圍極廣,超過300種植物對AYP均有感受。目前尚無已知的治愈方法。受感染的植物及雜草應被移除,以消除植物菌素的來源並降低擴散的風險。對於廣大農業而言,特別是在胡蘿蔔的種植上,某些措施可用於管理葉蝨種群以試圖控制AYP的擴散。

使用菊花黃變病指標(AYI)可用以決定何時施用化學控制,AYI的計算方法為攜帶AYP的葉蝨百分比乘以每100個掃描中捕捉到的葉蝨數量。

AYP的經濟影響不容小覷,特別是在農業和苗圃行業中。一般來說,胡蘿蔔的產量減少可高達25%,有時甚至達到80%。若終產品中有15%的胡蘿蔔已感染菊花黃變病,則整個產品會因此被拒收,因為病害影響到胡蘿蔔的口感。

隨著菊花黃變病持續對植物生產造成影響,人們是否該加倍努力防範這些微小卻具破壞性的病菌,以保障農業的長期可持續性?

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