佛罗里达州的橙子正慢慢地、但肯定地变酸。
自从2005年发现以来,一种被称为黄龙病(HLB)或柑橘黄化的严重疾病已经摧毁了佛罗里达州的柑橘产业。由亚洲柑橘木虱(一种与蚜虫相关的小型入侵昆虫)传播的黄龙病已蔓延到该州的每个县,导致受感染的柑橘树长出畸形、酸涩的果实。一旦树木被感染,就无法治愈。
由于房地产开发和先前与传染病的斗争,柑橘产业正在减少种植面积。该产业正在竭尽所能对抗这种疾病,投入数百万美元进行研究,希望能够培育出对黄龙病具有抵抗力的树木,或削弱木虱的繁殖或处理树木组织的能力。今天,来自全国各地的科学家将在美国国家科学院召开会议,分享他们的研究成果(其中许多基于遗传学),以阻止黄化病的蔓延。
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今年将有近1000万美元用于资助黄化病研究,这“反映了他们认为这种威胁对该产业的未来有多严重”,佛罗里达大学的一位正在研究创造基因改造柑橘树的教授吉姆·格雷厄姆说。
“在佛罗里达州的最南部,情况非常糟糕,”格雷厄姆说。如果没有采取控制措施,这种疾病可以在不到两年的时间内从感染1%的果园蔓延到100%。这种疾病可能会在树木中潜伏数年,直到出现明显的症状--而且这些症状很容易与营养缺陷相混淆。
“有人说,该产业的生存可能取决于找到[科学]解决方案,”格雷厄姆说。
这些研究投资可能已经开始产生回报,因为上个月末,佛罗里达州最大的柑橘生产商之一南方花园在一个小型测试果园中种植了第一批可能具有抗黄化病的树木。南方花园与德克萨斯州农工大学的研究人员一起开发了这些树木,它们现在还只是幼苗。
虽然这些基因改造树木在实验室中显示出有希望的结果,但该公司希望“看看实验室研究是否可以推广到实际的商业果园”,美国糖业公司(拥有南方花园)的发言人朱迪·桑切斯说。该公司在佛罗里达州西南部有三个感染了黄龙病的果园,已获得农业部的田间试验许可。
没有一种柑橘树品种对黄化病免疫,黄化病自19世纪后期以来就在亚洲被发现。如果存在这种品种,建立耐受性将是一个简单的育种练习。相反,德克萨斯州农工大学和其他地方的研究人员专注于开发转基因树木,这些树木经过DNA拼接,可以产生抗菌肽,即攻击导致黄龙病的细菌的氨基酸链。
格雷厄姆说,目前还不知道这些树木的效果如何。他补充说,这种拼接有一些先例,因为类似的方法已用于苹果以对抗一种称为火疫病的细菌性疾病。
关注木虱
黄化病是由亚洲木虱传播的,这是一种跳跃的棕色昆虫,于1998年首次在棕榈滩县被发现。从那里,它迅速蔓延到整个州,它的食物不是来自商业柑橘园,而是来自一种被称为橙色茉莉或素馨的观赏性柑橘植物。这些用于装饰房屋的植物也被证明是黄龙病的有效宿主。
许多黄化病控制策略都集中在木虱上。果园已经用杀虫剂进行了大量喷洒,但效果有限,因为会产生抗药性。也有人尝试用信息素来喷洒树木,以破坏交配过程。越南的种植者还发现,在柑橘树中种植番石榴可以减少黄化病。这些传统的控制方法,以及积极识别和剔除受感染作物的方法,在减缓疾病传播方面取得了一些成功。
为了开发更有效的方法来控制木虱,遗传学家已经开始绘制这种昆虫的基因组。根据美国园艺研究实验室的科学家罗伯特·沙特斯的说法,通过将木虱与果蝇和蚊子等完全绘制的昆虫进行比较,科学家们可以迅速获得有关木虱生理过程的知识。
沙特斯和他的同事们正在研究阻止木虱的某些进食或消化过程的方法,他说。通过分析,他的实验室正在确定哪些基因用于摄取食物,他说,如果你“阻止这些基因,那么这种植物就不再是合适的宿主了。”
沙特斯说,其他遗传学家对“致命基因”感兴趣,这些基因“会扰乱发育”。这可能是一个基因,当插入雄性木虱体内时无害,但会使该基因改造昆虫的任何雌性后代不育或死亡。他说,研究人员已经可以在实验室情况下通过RNA干扰(一种最近适应的生物学过程,可以轻松地使几乎任何基因沉默)来阻止基因。
沙特斯说,未来还有挑战。培育大量的转基因木虱将很困难,因为它们只以柑橘为食。在他的最乐观的预测中,他的实验室可以在四年内测试其在田间的转基因木虱。
沙特斯和其他人认为,需要多层次的努力才能阻止这种疾病。他说,像德克萨斯州农工大学可能开发的抗性树木似乎是最简单的解决方案。
“但是我们知道,在生物学中,存在着进化的舞蹈,”他说,并警告说,木虱可能会适应转基因柑橘树。
对于自1990年代以来就面临困境的佛罗里达州柑橘产业来说,这样的解决方案来得太慢了。
佛罗里达州柑橘项目的发言人马克·法根说:“开发商正在吞噬土地,疾病也在吞噬土地。是的,种植面积有所减少。”
法根说,许多种植者已经种植了几代人的果园,他们不想为了房地产开发而放弃果园,但黄龙病的破坏性影响可能会摧毁许多果园。
法根说,虽然其他疾病(如溃疡病)可能会在橙子上留下病变,但它们不会改变味道,使果实可以榨汁。黄龙病却不是这样。
他说:“患有黄龙病的果实不能榨汁或食用。它的味道很糟糕。这棵树完全没用了。”
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