既“抢钱”又“吃人”?一个没有感情的“土豆杀手”

2022-02-25 星期五

土豆作为世界五大作物之一,不仅营养丰富,产量还极高,应该是在座大部分朋友的挚爱,包括大院er……


众所周知,我国是世界上马铃薯总产量最高的国家,年产出超7000万吨,但你可能不知道,每年我们都会被“土豆杀手”——马铃薯晚疫病“抢走”近百亿人民币,经济损失十分严重。因此国家给它颁发了“通缉令”——我国农业农村部将其列入一类农作物病虫害名录


尽管如此,它却依旧十分嚣张,不仅屡次逃脱人类的剿杀,甚至还时不时对马铃薯主产区发动“侵略战争”,让人类颇为头疼。“土豆杀手”马铃薯晚疫病到底是何方神圣?连21世纪的人类都无法将其降服?


造成马铃薯晚疫病的“元凶”是?


马铃薯晚疫病又叫做马铃薯疫病或者马铃薯瘟病,是一种严重危害马铃薯生长的植物病害,该病最早被发现于1843年的美国。这种病害传染性极强,仅仅过去了一年,马铃薯晚疫病就能迅速地从美洲蔓延至整个欧洲地区,而后在全世界广泛传播,是目前世界公认的对马铃薯最具毁灭性的病害


引起马铃薯晚疫病的“元凶”是一个叫致病疫霉的家伙,它不仅十分狡猾,还很善于伪装。致病疫霉其实是一种卵菌,不过它会“易容”成真菌,让自己外表和真菌很像,因此,很多人都会被它蒙骗。不仅如此,它对茄科作物还有很深的执念,大都只侵染包括土豆和番茄在内的多种茄科作物,寄主范围较狭窄。


致病疫霉菌落 

(图片来源:参考文献[4])

 

为了能够干掉马铃薯,马铃薯晚疫病长时间蛰伏在植株体内或者土壤等地方,实行“高筑墙,广积粮,缓称王”的策略,它偷偷地繁衍更多的病原菌。待到开花期马铃薯的抗病性降低,防御能力弱时,此时的马铃薯晚疫病原菌已经“兵强马壮”,于是它们便大面积入侵马铃薯,一旦农户疏于看管,短时间内就能导致马铃薯损失惨重。


此外,马铃薯晚疫病还十分善于利用自己的长处。它深知自己在潮湿和凉爽的天气下可以召唤更多“部将”——游动孢子,于是每逢多风多雨的天气,马铃薯晚疫病就开始兴风作浪。


因为当空气相对湿度大于90%时,病菌会吸收大量水分,同时在温度较低时,病菌的孢子囊会破裂释放出大量的游动孢子,然后在合适的条件下,它们就会入侵马铃薯叶片使其发病。同时,病株产生的孢子还会借助风和气流的作用快速传播到周围植株,因此它的侵染速度极快,只需10天左右就可以蔓延至全田


所到之处,皆变“焦土”


被侵染后的马铃薯,早期时它的叶片边缘或叶片叶尖会出现褐绿色的水渍状斑点,待病斑扩大后颜色会变暗,出现浅绿色晕圈。当大田环境潮湿时,病斑会从叶尖和边缘向叶片中部蔓延扩展,不断侵略叶片其他健康的部位,直到将整个叶片占领。当叶片被病斑占领后,在潮湿环境下叶片会出现一层稀疏的白色霉层,而在干燥的环境下,白色霉层就不太明显,此时叶片干枯,叶色为暗褐色,容易破裂。


被侵染的叶片

 (图片来源:参考文献[6])

 

随着马铃薯晚疫病进攻加剧,马铃薯的叶柄和茎也会产生褐色条斑,随后出现组织坏死、软化、崩解等症状,同时马铃薯块茎会出现淡褐色或紫褐色斑点,使得水分与养分无法从根部正常运输至叶片部分,因此上处叶片得不到“火力”支援,于是很快就会被马铃薯晚疫病全面占领。


届时,整个植株呈黑腐状并散发出腐败气味,一旦大田被病菌全部占领,远远望去,就像一片黑色的“焦土”


被马铃薯晚疫病侵染的大田,轻则减产20%-30%,重则减产70%甚至绝收。正是因为马铃薯晚疫病的破坏性极大,所以1996年联合国粮农组织(FAO)就已发布报告指出,从危害、防治的难度以及对社会的影响方面来看,马铃薯晚疫病造成的影响已经超过了稻瘟病和小麦锈病,因此马铃薯晚疫病被列为国际第一作物病害


马铃薯晚疫病:我既“抢钱”也“吃人”


我国于1940年在重庆首次发现马铃薯晚疫病,十年后该病就在我国泛滥,使得“晋、察、绥"等马铃薯主要产区减产量高达50%,上海郊区、四川山区等地也损失惨重,随后几年该病在黑龙江、内蒙古、甘肃和重庆等省市肆虐,仅重庆万州移民开发区马铃薯晚疫病的发病面积就达到了6.87万hm²直接经济损失达到1.5亿元人民币


马铃薯晚疫病的暴发,让当时经济落后和物资匮乏的中国受到了严重的冲击,直到现在,我国每年因马铃薯晚疫病造成的经济损失仍然高达80亿人民币


被侵染的土豆茎秆

 (图片来源:参考文献[6])

 

然而如果要论起世界上谁最痛恨马铃薯晚疫病,当属爱尔兰人无疑。


19世纪50年代的爱尔兰对马铃薯有着无上的热情,因为这里气候适宜马铃薯种植,且马铃薯产量高,营养丰富,所以整个爱尔兰种了很多马铃薯并以此为主食。他们认为“婚姻和土豆是两件开不得玩笑的严肃事”。然而在1845年,爱尔兰连续出现多雨寒冷的天气,于是马铃薯晚疫病借助这一千载难逢的“好天气”,从美国出发,在风雨的掩护下采用“闪电战”袭击了爱尔兰岛,由于缺乏相应的特效药,爱尔兰无数的马铃薯腐烂在田里,导致绝收。


爱尔兰的种植结构单一,他们长期只种植马铃薯,所以在马铃薯晚疫病的突然袭击下,他们根本无力抵抗,整个国家八百万人口因为缺少主食一下子陷入大饥荒中。这场大饥荒持续了七年时间,夺去了一百万爱尔兰人的生命,整个爱尔兰尸横遍野,千里饿殍。还有两百万人移民北美洲,如今的许多美国人就是那时爱尔兰难民的后裔,其中美国总统肯尼迪和里根就是这些后裔的代表。


研究多年却依然拿它没有办法


可能你会想,既然“土豆杀手”马铃薯晚疫病危害这么大,那为什么还不赶紧将它捉拿归案?


其实人类对马铃薯晚疫病的研究从1843年就开始了,至今已有179年,然而由于马铃薯晚疫病菌和马铃薯在很多遗传操作上非常困难,因此国际上对其致病、抗病机理的研究非常有限,而依靠大量化学农药和抗病品种来抵抗马铃薯晚疫病的方法已逐渐失效


被侵染的马铃薯大田

 (图片来源:参考文献[6])


起初人类大都使用化学农药来对抗马铃薯晚疫病,比如甲霜灵、霜脲氰、嘧菌酯、烯酰吗啉等,这些药剂刚开始成效很好,但是好景不长。后来马铃薯晚疫病对很多药剂都产生了抗药性,其中就以其对甲霜灵的抗药性最为明显。


甲霜灵自1977年投入使用,1981年的时候在欧洲多地区就出现了抗甲霜灵马铃薯晚疫病菌株,之后在亚洲、北美洲、南美洲也相继发现了抗药性菌株。目前马铃薯晚疫病抗药性菌株的抗性水平持续提高,且这种现象出现的频率已经超过50%,这使得抗性菌株拥有更强的适应能力、致病能力以及越冬能力,利用化学农药来对抗马铃薯晚疫病的方法已经不再有效。


面对马铃薯晚疫病的泛滥,其实人类于20世纪早期就在全世界范围内大力培育和推广了那时仅知道的11个拥有优秀抗病基因的马铃薯品种。当时效果斐然,打的马铃薯晚疫病溃不成军,让马铃薯拥有了上百年的和平。


但是由于人类将所有底牌(11个拥有优秀抗病基因的马铃薯品种)悉数打出,没有隐藏好实力(没有保护好抗病品种),从而让马铃薯晚疫病在“溃败”中适应了所有抗病品种,导致病原菌突变产生了新的毒力基因,生理小种数目不断增多,小种组成也日趋复杂,最终造成主栽品种抗病性消失,病害也日趋严重。


结语


鉴于马铃薯晚疫病危险逐渐升级,国际上加强了对马铃薯晚疫病的预测,如通过气温、降雨、风速、相对湿度和日照时数等方面的气象条件数据,计算出严重度和病情指数然后建立预测模型,让农户及早做出防控,进而在马铃薯晚疫病还未大规模入侵前就将其侵略计划扼杀于摇篮之中。


然而事实上大部分模型均由国外开发,我国目前尚不具备完整的知识产权和核心体系。此外由于我国幅员辽阔,同一种模型所能适应的地区有限,因此难以开发出一种通用于全国马铃薯主产区的预测模型,这也导致我国部分地区未能及时预测病情,造成了严重后果。


如今,马铃薯晚疫病俨然成了阻碍马铃薯发展的头号“拦路虎”,尽管在人类与其对抗的上百年间,曾一度将其打败。但马铃薯晚疫病就像打不死的“小强”,仍然贼心不死,妄想卷土重来,但不管它进化得有多强,我们仍然有信心将其捉拿归案,取得“土豆保卫战”的胜利。


参考文献:

[1] 祝菊澧,梁静思,王伟伟,王洪洋,刘晶,李灿辉,唐唯.马铃薯致病疫霉研究进展[J].微生物学通报,2020,47(03):952-966

[2] 韩彦卿,秦宇轩,朱杰华,王鹤,耿硕,吴婧莲,杨志辉.2006—2008年中国部分地区马铃薯晚疫病菌生理小种的分布[J].中国农业科学,2010,43(17):3684-3690.

[3] 王萌红.马铃薯晚疫病的发生与防治[J].现代农村科技,2020(02):43-44.

[4] 吴路芳. 影响致病疫霉孢子囊畸变的活性物的筛选与初步利用[D].河北大学,2020.

[5] 张子易. 马铃薯晚疫病防治药剂的筛选与复配研究[D].湖南农业大学,2017.

[6] 王伟伟. 马铃薯晚疫病菌有性生殖后代群体结构比较分析[D].云南师范大学,2019.

[7] 晓勤.爱尔兰人心目中的土豆[J].长江蔬菜,1988(04):45.





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