隐身毛虫威胁美国边境

更快的识别方法可能有助于官员保护美国免受入侵的、破坏作物的害虫侵害

世界上最严重的昆虫害虫之一正在进入美国——而且它伪装而来。根据对害虫严重程度的任何衡量标准,旧大陆棉铃虫 Helicoverpa armigera 都名列前茅。据估计,这种害虫造成的年损失达 50 亿美元。毛虫会吃掉 180 多种植物,包括棉花、玉米、大豆、柑橘类水果和观赏花卉。一只雌虫可以产下数千个卵,而成虫棉铃虫蛾可以借助风力飞行 2,000 公里——大约是从墨西哥城到新墨西哥州阿尔伯克基的距离。然而,这种入侵害虫看起来与一种常见的北美物种玉米穗虫 Helicoverpa zea 完全相同,这使得寻找和阻止新来者变得几乎不可能。

直到最近,西半球还没有旧大陆棉铃虫,它们主要在非洲、欧亚大陆和大洋洲肆虐。然而,2013 年,人们发现旧大陆棉铃虫在巴西袭击番茄和大豆作物。此后,该物种在阿根廷和巴拉圭被发现;研究人员认为它很可能会向北蔓延。“它可以耐受各种环境条件,它可以吃很多不同的寄主,而且它可以飞行很远的距离。所以没有理由认为它不会通过墨西哥向上移动,”联邦科学与工业研究组织的研究科学家、首批在巴西发现旧大陆棉铃虫的研究人员之一汤姆·沃尔什说。

肉眼无法区分新来者和玉米穗虫,这使得在边境海关检查中进行识别变得不切实际,并且在境内调查期间难以进行。美国农业部正在资助开发一种新的快速识别方法,以尽可能长时间地阻止入侵者进入。如果棉铃虫确实进入美国,它们可能很难杀死。据美国农业部称,该物种对杀虫剂的抗药性比任何其他目标昆虫都要强。


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目前仅存的主要农药是苏云金芽孢杆菌 (Bt),一种天然存在的土壤细菌,用作农药。Bt 毒素仍然对棉铃虫有效,但可能不会持续太久。研究人员在实验室中可以轻松培育出抗 Bt 棉铃虫,而且在野外也经常发现抗药性个体。亚洲和澳大利亚的农民竭尽全力延缓 Bt 抗药性的蔓延,但南美洲的农民没有这样做。这可能会导致麻烦,因为北美和南美的农民都严重依赖经过基因改造以产生 Bt 毒素的作物。当棉铃虫到达美国时,它们可能已经具有抗药性。“[旧大陆棉铃虫]进入美国的最大潜在可怕之处在于,它们将来自一个会因对 Bt 毒素的抗药性而受到强烈选择的地方。因此,我们不太可能得到[对 Bt 毒素]易感的[棉铃虫],”图森市亚利桑那大学的昆虫学教授布鲁斯·塔巴什尼克说。

美国农业部官员正试图阻止棉铃虫在该国建立种群,但首先他们必须找到它们。昆虫学家可以通过它们的生殖器来区分成虫蛾,但这只能在费力的解剖后进行。毛虫没有生殖器,只能通过它们的 DNA 来识别,而使用传统方法需要大约一周的时间。“问题是,如果您扣留一批易腐烂的新鲜农产品(如橙子或番茄),您不能用一周的时间来得到答案,”科罗拉多州立大学生物农业科学与害虫管理系的科学研究员托德·吉利根说。吉利根开发了一种新的识别方法,只需 45 分钟。

新方法的工作原理是靶向对所有旧大陆棉铃虫都相同但在其他物种中不同的 DNA 序列。研究人员使用一种称为 PCR 的反应来复制这个序列的大量副本。通常,反应产物必须发送到不同的实验室进行分析,这占据了大部分为期一周的处理时间。但吉利根及其同事通过使用一种称为实时 PCR 的技术消除了这一步骤。通过这种方法,目标 DNA 在每次被复制时都会触发微小的荧光闪光,使研究人员能够在结果出现时看到它们。“我可以在 45 分钟或更短的时间内给您答案。一旦我看到这种模式与那种模式,我可以在 30 分钟内结束并准确地告诉您发生了什么,”吉利根说。他在鳞翅目学会 2014 年的会议上介绍了他的方法。

美国农业部资助吉利根的研究主要是因为它需要一种更快的方法来识别在调查期间捕获的成虫蛾。如果蛾确实进入该国,官员将需要追踪它们的传播并锁定新兴种群。然而,据美国农业部动植物卫生检验局的国内诊断协调员乔尔·弗洛伊德称,美国农业部也在考虑使用像吉利根这样的分子方法来识别美国入境口岸的毛虫。

在新方法可以实施之前,还需要做更多的研究。美国农业部需要确认其有效性,吉利根希望用其他标本和相关物种对其进行测试。但是,如果该方法有效,它可能正是我们看穿旧大陆棉铃虫伪装所需要的。

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