2005年的一天,就在飓风卡特里娜袭击佛罗里达州并摧毁新奥尔良之前,苏珊·哈尔伯特站在迈阿密郊外一个农场的柚子树前。这棵树看起来不太对劲。它似乎营养不良:叶子稀疏,瓜类大小的柑橘果实也长得歪歪扭扭。然而,花园里的所有其他植物都长势良好,照顾它们的妇女用一层新鲜的肥料精心照料着柚子。“她显然知道如何种植植物,”佛罗里达州农业和消费者服务部 (FDACS) 的昆虫学家哈尔伯特说。
哈尔伯特像犯罪现场的侦探一样仔细检查了这棵树,在脑海中勾勒出她能想到的每一种情况。她排除了真菌引起的根腐病,因为这棵树没有表现出任何典型的腐烂迹象。接下来,她考虑了一种被称为柑橘衰退病的病毒性疾病——西班牙语和葡萄牙语中的“悲伤”——这种疾病会影响嫁接过的树木。(柑橘种植者通常不是从种子种植树木,而是将一棵树的树枝插入另一棵树的树皮中。)然而,这棵柚子树并没有被嫁接。最终,哈尔伯特在她清单的末尾找到了世界上最具破坏性的柑橘类植物病害——黄龙病,中文意为“黄龙病”。
黄龙病,也称为 HLB 或柑橘绿化病,一直在印度、中国、印度尼西亚和南非缓慢蔓延。就在前一年,它出现在巴西。它通过堵塞树木的循环系统并留下畸形、苦涩的果实来杀死树木。这是细菌的工作,这些细菌隐藏在一种叫做亚洲柑橘木虱的小型有翅昆虫的唾液腺中,当它从树叶中吸取汁液时,会将细菌注入植物体内。目前尚无已知的治疗方法——没有足够数量杀死木虱的杀虫剂,也没有针对该疾病的有效治疗方法。
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哈尔伯特忧心忡忡地剪下几根树枝,带回她的实验室进行检测。几天之内,她的怀疑得到了证实。柑橘绿化病已在美国橙汁产业的心脏地带登陆。
哈尔伯特敲响了警钟。科学家和种植者们迅速响应,投入一切资源来控制这种疾病。他们连根拔起受感染的植物,喷洒大量杀虫剂,用防护网包裹整个苗圃,并从亚洲进口黄蜂来捕食木虱。研究人员开始向树干中注射抗生素,并寻找抗性基因来拼接橙子树。但黄龙病仍在继续蔓延。在过去的八年中,它已感染了佛罗里达州一半以上的柑橘树,并且在 2006 年至 2011 年间,给该州造成了 45.4 亿美元的损失和 8,200 多个工作岗位。“五年后,可能就没有佛罗里达橙汁了,”佛罗里达大学新兴病原体研究所主任 J·格伦·莫里斯说。
自从哈尔伯特发现以来,这种疾病已经蔓延到佐治亚州、南卡罗来纳州、路易斯安那州和得克萨斯州。去年春天,在洛杉矶发现了它。11 月,检查员在加利福尼亚州的商业橙子园中发现了第一批木虱——这可能预示着该疾病的到来。除非科学家找到阻止它的方法,否则这种疾病可能会重创美国柑橘产业。
认识木虱
要到达哈尔伯特在佛罗里达州盖恩斯维尔的办公室,参观者需要经过一个接待区,那里有装满黄蜂群落和活狼蛛的玻璃箱。大厅对面就是佛罗里达州节肢动物收藏馆:大约九百万只昆虫,每一只都经过干燥处理并安装在细长的木制抽屉中,这些抽屉装满了几个装有高大金属柜子的房间。作为 FDACS 植物产业部门的昆虫学家,哈尔伯特利用这些藏品来帮助识别州检查员从农产品和盆栽植物上摘下的数十种昆虫,将它们放入装有酒精的玻璃瓶中,然后用黄色小商务信封邮寄给她,这些信封堆在她的办公桌上的托盘里。
哈尔伯特已经 60 多岁了,头发盘成低低的辫子,看起来像一位和蔼可亲的图书管理员。然而,当涉及到与威胁佛罗里达州数十亿美元农产品产业的虫子作斗争时,她却很强硬。哈尔伯特是该州的八位昆虫学家之一,也是该州两位半翅目昆虫专家之一——半翅目昆虫包括蚜虫、叶蝉和木虱,它们从植物中吸取汁液。她的主要职责是提醒种植者和监管机构注意任何新害虫的到来。“我的工作是密切关注事态发展,了解那里的坏家伙是谁,”哈尔伯特说。
自 20 世纪 90 年代中期以来,格林宁病就一直在哈尔伯特的雷达上,当时她第一次从南非的一些同事那里听说了这种疾病的破坏性。1998 年 6 月,她在棕榈滩县检查柑橘树时,成为第一个在美国发现木虱的人。她通过木虱特有的姿势认出了它:它将屁股以 45 度角向上翘起。
回想起来,哈尔伯特说,她当时应该对这一发现感到更加震惊。然而,巴西自 20 世纪 40 年代以来一直与木虱共存,到 1998 年为止,还没有发生过一例绿化病。因此,哈尔伯特和她的同事们决定观望。他们带着一个检查员团队返回棕榈滩,驱车向四面八方散开,看看害虫蔓延了多远。哈尔伯特和她的同事们手持塑料棍棒和白色塑料托盘,字面意思是“敲打灌木丛”来寻找木虱:他们在柑橘科的灌木和树木中搜寻,用警棍敲打它们,并计算有多少木虱掉到托盘上。他们发现,随着他们远离棕榈滩县,木虱的数量变得越来越少,很快就消失了。虫害似乎仅限于 60 英里的海岸线,而且他们检查的虫子都没有黄龙病阳性。
这是一个好迹象。然而,哈尔伯特和她的同事们仍然对绿化病的症状保持警惕,定期测试木虱和树木。2005 年,她决定进行更广泛的调查,将范围扩大到来自绿化病疫区的少数民族社区。这就是她如何在迈阿密找到那棵患病的柚子树的原因,这棵树生长在一位来自台湾的妇女的后院。“那又是糟糕的一天,”哈尔伯特说。
当哈尔伯特确认该疾病的存在时,它已经以惊人的速度蔓延开来,这在很大程度上是由于木虱惊人的繁殖力。每只雌性木虱在一个月的生命周期内最多可产 800 个卵,导致单株橙子树上的木虱数量可能超过 40,000 只。有如此多的昆虫跳跃和飞舞,即使杀灭率为 99% 的杀虫剂也会留下大量的幸存者。事实证明,亚洲柑橘木虱最喜欢的食物之一是一种非常受欢迎的灌木——橘子茉莉,它在迈阿密生产,在佛罗里达州各地的苗圃和大型折扣店销售,并广泛运输,为木虱提供了便捷的旅行方式。
佛罗里达州致命的飓风季节也可能是一个因素。卡特里娜和其他热带风暴的风力可能将木虱吹到比它们自己能飞到的地方更远的地方。风暴也可能削弱了树木,使其更容易受到感染。
还有一个事实是,作为一种入侵物种,亚洲柑橘木虱在美国没有本地的、专门的天敌,这使得它们能够迅速繁殖。这种情况促使昆虫学家寻找一种可以像木虱破坏果园那样破坏木虱的昆虫。
放出黄蜂
去年夏天的一个炎热的日子,马克和克里斯蒂娜·霍德尔收拾好一辆租来的白色福特轿车,从他们在加利福尼亚州里弗赛德的家开车一小时前往洛杉矶。后座上放着一个小蓝色的乐柏美冷藏箱。里面有一个冰袋和半打装有黄蜂的小瓶子,黄蜂正在享用少量蜂蜜。马克开车时,克里斯蒂娜翻阅着一叠纸,上面记录着他们将要访问的研究地点的数据。
加利福尼亚州是美国仅次于佛罗里达州的第二大柑橘生产州。虽然佛罗里达州的大部分橙子被榨成果汁,但加利福尼亚州提供了美国人食用的绝大部分完整橙子。当 2008 年在圣地亚哥县首次发现亚洲柑橘木虱时,该州的首要任务是防止昆虫进入加利福尼亚州中央山谷北部商业果园。官员们开始在圣地亚哥喷洒杀虫剂,但很快木虱蔓延到洛杉矶,并继续向海岸移动。他们需要一个新的计划。
霍德尔夫妇是加州大学里弗赛德分校的昆虫学家,也是入侵物种方面的专家。在州内首次检测到亚洲柑橘木虱后不久,马克阅读了旁遮普科学家于 1927 年发表的一篇论文。作者用鲜明的措辞描述了绿化病的影响(“曾经价值连城的果园沦为枯树骨架的荒地,这并不罕见”),并报告了一种当地的寄生蜂,可以杀死 95% 的亚洲柑橘木虱。“这些黄蜂能在加利福尼亚州茁壮成长吗?”马克想知道。
亚洲柑橘木虱的自然天敌生活在南亚,这是该昆虫可能的发源地,这很有道理。然而,黄龙病、木虱和柑橘在何时、何地以及如何相遇仍然是一个悬而未决的问题。长期以来,人们一直认为柑橘属起源于中国,但澳大利亚西悉尼大学的安德鲁·比蒂及其同事的最新研究表明,它最初出现在大约 3500 万年前的澳大拉西亚,并传播到亚洲。据推测,引起黄龙病的细菌属——Candidatus Liberibacter(“Candidatus”表示科学家们不确定,因为这种细菌从未被培养过)——可能起源于非洲,并且仅在过去 500 年内才从柑橘近亲跳跃到柑橘树上,这可以从该疾病的毒性来判断。(如果柑橘和黄龙病更早地结合在一起,柑橘要么现在已经产生了抗性,要么已经灭绝了。)
比蒂怀疑这种跳跃发生在非洲,当时一只柑橘木虱将细菌传播到一棵进口的橙子树或橘子树上,然后作为殖民贸易的一部分运往印度。人类的栽培也发挥了作用。木虱将卵产在嫩枝上,嫩枝更容易让若虫进食。由于灌溉和肥料的使用,柑橘树生长和发芽迅速,为所有年龄段的木虱创造了一个诱人的沙拉吧。
对于被称为 Tamarixia radiata 的黄蜂来说,要想在加利福尼亚州中央山谷(该州大多数柑橘种植者的基地所在地)生存,这两个地区的气候必须相似。马克将数据输入他的气候匹配软件,发现旁遮普邦和加利福尼亚州的柑橘产区都具有炎热、干燥的夏季和凉爽、多雾的冬季——非常匹配。然后,他似乎意外地发现,旁遮普邦主要农业大学的副校长是加州大学里弗赛德分校的毕业生。“突然之间,这些我以为很难走进去的门就打开了,”来自新西兰的马克说。2011 年初,他和克里斯蒂娜前往巴基斯坦,尽可能多地了解 T. radiata。
在后 9/11 时代,从巴基斯坦进口黄蜂并非易事。马克与加利福尼亚州食品和农业部合作,获得了美国农业部的许可,并在隔离区建立了一个黄蜂饲养基地,以确保进口昆虫不携带疾病。他和他的博士后学生还花了几个月的时间测试 T. radiata 的宿主范围——将其与本土植物上的本土木虱以及攻击有害杂草的有益昆虫进行对比——以确保它不会捕食加利福尼亚州当地的植物群和动物群,也不会破坏杂草生物防治工作。最后,他和克里斯蒂娜在加州大学里弗赛德分校的一系列隔离实验室内部建立了一个复杂的笼子序列,让黄蜂在侵染小型柑橘植物的亚洲柑橘木虱上繁殖。
自 2011 年 12 月以来,霍德尔夫妇已在洛杉矶、里弗赛德、奥兰治县和圣贝纳迪诺县的 100 多个地点放生了数千只 T. radiata 黄蜂。在这个夏日,他们正在访问洛杉矶的放生地,以检查寄生虫的进展。“这是城市战争,”马克从驾驶座上说。尽管天气炎热,他和克里斯蒂娜仍然穿着长袖衬衫和长裤——他们在野外穿的防晒服装。
尽管亚洲柑橘木虱最初是在圣地亚哥被发现的,但它似乎在洛杉矶蔓延得最快。后院的柠檬树和酸橙树在这里非常受欢迎,许多人从墨西哥边境将它们带进来,或者在从亚洲飞回来时将插条偷偷塞进行李箱。受感染的柠檬树枝很容易嫁接到酸橙树或柚子树上,这种植物会同时结出两种水果。一旦木虱到达洛杉矶,它们就会像在佛罗里达州一样,在这些后院的树木上疯狂繁殖。
加利福尼亚州食品和农业部已开始在洛杉矶喷洒杀虫剂以控制木虱并防止其蔓延,但事实迅速证明这种努力是徒劳的。只需看一眼人口普查数据,就可以知道哪里出了问题。在洛杉矶的 300 多万栋房屋中,大约 40% 在 2010 年至少有一棵柑橘树。这意味着大约有 120 万处房产需要处理。喷雾剂的有效期只有一周到几个月,然后需要重新施用。到去年 10 月,该州已经喷洒了 46,941 处房产,占 4%,花费了 470 万美元,即每处房产 100 美元。“你可以看出为什么这很快变得不可行,”马克说。一旦该州暂停了在洛杉矶的杀虫剂运动,霍德尔夫妇和他们的黄蜂就可以安全地进入了。
霍德尔夫妇将车停在洛杉矶蓝莎市的工薪阶层墨西哥社区的一家酒店停车场,并拿出了他们的冷藏箱。他们通过检查州政府关于在洛杉矶各地设置的粘性黄色陷阱中捕获的木虱数量的数据找到了这个地点。这个花园的计数特别高。克里斯蒂娜走到停车场边缘的一棵咖喱树(柑橘的近亲)。她检查了它有光泽的绿叶,立即发现了亚洲柑橘木虱的大量聚集,它们处于生命的各个阶段。在树枝的顶端,布满了新生的芽,有黄橙色的卵、乳白色的无翅若虫和棕色的斑驳成虫在跳跃和爬行。三周前,霍德尔夫妇在这片地块远处的几棵柠檬树上放生了几十只黄蜂,他们想看看黄蜂是否已经到达这棵灌木;如果它们到达了,那就表明黄蜂开始自行繁殖了。
消息是好的:尽管黄蜂只有半个巧克力屑大小,很难被发现,但它们已经留下了死亡和破坏的痕迹。一只雌性黄蜂杀死木虱基本上是通过在木虱腹部下方产卵。一旦卵孵化,黄蜂幼虫(看起来像一个胖乎乎的蛆)就会开始刮掉若虫的腹部,在一周内吃掉它的内脏,直到只剩下一个空壳。“这是它以前的自我的空壳,”马克说。黄蜂幼虫通过吐丝将自己密封在空壳内,丝将空壳牢固地连接到叶子上。然后它会编织茧,变成成虫并咬破木虱空壳顶端的一个小孔逃脱。克里斯蒂娜和马克在咖喱植物上观察到几个空心的木虱空壳。
黄蜂还以另一种方式摧毁木虱——马克称之为“额外杀死”。一只雌性黄蜂站在木虱的背上,用产卵管反复刺它,然后喝它的血。“被多次刺伤然后被吸血的创伤足以杀死那些亚洲柑橘木虱若虫,”他说。利用这种强大的杀戮技术组合,一只黄蜂可以杀死数百只木虱。在离开之前,霍德尔夫妇又在咖喱植物上挂了几瓶小瓶子,打开盖子让黄蜂飞出去开始它们的狩猎。
截至去年 12 月,霍德尔夫妇估计,他们放生的黄蜂已经在加利福尼亚州约 40% 的放生地点建立起来,并且正在向新的木虱侵扰社区蔓延,有时甚至蔓延到几英里之外。然而,黄蜂不会解决问题。“这不会是灵丹妙药,”马克说。“我认为,如果我们能达到 30% 的杀灭率,那将降低这些城市地区的人口压力,并降低事物蔓延的速度。”
最佳前进道路
佛罗里达州的生物防治工作早于加利福尼亚州。该州于 1999 年放生了第一批寄生蜂,并计划从今年晚些时候开始,在州政府已停止喷洒杀虫剂的城市地区从巴基斯坦、越南和中国放生数百万只寄生蜂。(与加利福尼亚州中央山谷不同,佛罗里达州的气候更适合越南。)
佛罗里达州的一些种植者已经开始采取另一种更具争议性的方法:帮助树木与疾病共存。C. Liberibacter 入侵植物的循环系统,然后阻止糖和其他营养物质从叶子传递到根部。“如果根部受损,它们将无法有效地吸收和转移微量营养素和其他物质,从土壤中向上输送到叶子中,因此现在我们有了复合效应,”佛罗里达大学食品与农业科学研究所的昆虫学家菲利普·斯坦斯利说。
为了应对这种情况,许多佛罗里达州种植者开始通过叶面喷洒向树木补充额外的营养。“我把它比作艾滋病,”第三代柑橘种植者、佛罗里达州冬季花园市麦金农公司的经理蒂姆·威利斯说,该公司经营着一个果园。“他们现在用一种毁灭性的疾病让人类活了很多年。为什么我们不能对橙子树做同样的事情呢?”甚至在木虱到达佛罗里达州之前,威利斯和麦金农公司总裁莫里·博伊德就已经让他们的树木接受了斯坦斯利所说的“凯迪拉克”营养计划——他们给植物喂食了它们能吸收的所有锰、锌和硼。随着 HLB 的到来,植物病害专家建议种植者拔掉任何受感染的树木。然而,当这种疾病在佛罗里达州被发现时,它已经非常普遍,以至于拔掉受感染的树木可能会让博伊德和威利斯破产。“这些树木照顾了我一生,”威利斯说。“它们让我的儿子上了大学。你不能就此放弃。”
因此,麦金农公司加强了其营养计划,并与其他种植者合作,实施了定期、协调的杀虫剂喷洒系统。当博伊德和威利斯拒绝拔掉他们的树木时,专家告诉他们,他们的植物将在五年内死亡。但七年后,它们仍然在这里,他们说他们的产量没有减少。
去年 11 月,威利斯驾驶他的皮卡车穿过他的果园进行例行调查。树木茂盛,挂满了又大又成熟的黄色哈姆林橙子,这是一种在晚秋和初冬收获的早熟品种。尽管他几乎 100% 的树木都患有黄龙病,但只有少数叶子和树木带有该疾病的典型特征:叶子呈杂色,地面上散落着绿色、过早掉落的果实。尽管如此,没有人知道他的好运会持续多久。“当我们种下一棵树时,我们过去认为这棵树会存在几代人,”威利斯说。“现在很多人认为,‘如果我能从中获得 10 年、15 年的收益,那就很好了。’”
到目前为止,已发表的研究未能表明像博伊德这样的营养计划可以带来任何好处。“你不能通过施肥来摆脱困境,”美国农业部流行病学家蒂姆·R·戈特瓦尔德说。他和几位同事发表了对照研究,表明加强营养计划对树木健康、水果质量或产量没有影响。事实上,戈特瓦尔德认为,它们可能是有害的,因为它们掩盖了症状,并将树木变成了伤寒玛丽。
邻近的种植者南方花园柑橘公司是主要品牌的橙汁供应商,它采取了不同的道路。南方花园公司总裁里克·克雷斯说,该公司正在更换超过 65 万棵受感染的树木——占其总量的四分之一——用在防木虱网罩内种植的清洁苗圃树木。工人们继续监测果园中是否有绿化病的迹象,尽管树木可能会携带 C. Liberibacter 数月或数年,然后细菌才开始在实验室测试中出现或引起可见症状,这使得该疾病难以根除。虽然克雷斯降低了他树木的感染率,但他的成本却上升了 40% 到 50%。
科学家们正在拼命寻找新的方法。一些研究表明,通过根部和树干注射向受感染的橙子树喂食青霉素可以帮助它们摆脱症状并长出更强壮的根。2011 年,佛罗里达大学的吉姆·格雷厄姆发现杀菌剂硫酸铜具有类似的效果。硫酸铜可能比青霉素更容易通过 EPA 法规,因为它不用于治疗人类。但是植物需要在余生中接受注射,这可能会产生令人望而却步的成本。
最好的长期前景可能在于基因改造。德克萨斯州 A&M 大学植物病理学家埃里克·米尔科夫已将菠菜的两个基因转移到柑橘树中,从而赋予了柑橘树对黄龙病的抗性。康奈尔大学的研究人员正在开发可以驱除亚洲柑橘木虱的柑橘树,这两种技术最终可能会结合在一起。这两个项目都由南方花园公司资助,该公司已花费 600 万美元用于阻止柑橘绿化病的研究。但是,转基因农产品面临着漫长而昂贵的监管审批和公众接受之路。许多人担心它来不及拯救这个产业。哈尔伯特说:“我们需要一些我们以前没有想到的东西。”