如果农民可以种植，棕色纹络椿象就可以摧毁它。这种入侵的祸害已经蹂躏了苹果、桃子、西红柿以及北美洲 100 多种其他作物。一旦农民注意到虫害，他们几乎无力阻止。但仍有希望：研究人员借鉴水生科学的技术，发现了一种基因信标，可以在入侵的最早阶段发出警报——那时还有时间采取行动。
科学家们在一项研究中报告说，他们在农民用来冲洗农产品的水中发现了棕色纹络椿象 DNA 的痕迹，该研究于 6 月发表在《生态学与环境前沿》杂志上。这种“环境 DNA”的采样揭示了这种虫子在农场上的隐秘存在，远远早于传统的昆虫诱捕技术。
棕色纹络椿象（因其条纹状、大理石般的花纹而得名）原产于东亚，于 1990 年代后期首次抵达北美，此后在 40 多个美国州安家落户。这种害虫非常狡猾，冬天成千上万地涌入人们的家中，夏天则吞噬农民的经济作物。仅在 2010 年，这种虫子就吃掉了价值约 3700 万美元的苹果。这些硬币大小的害虫绝不是挑食者。“如果我们喜欢吃它，它们也喜欢吃它，”罗格斯大学的农业科学家安妮·尼尔森说，她研究椿象已有 15 年，并且是这项研究的合著者。这些入侵者袭击各种作物，从水果到绿叶蔬菜。它们可以成群结队地侵袭农场，导致杀虫剂失效。据该研究的主要作者、罗格斯大学的博士后研究员拉斐尔·瓦伦丁称，这些入侵者导致马里兰州 2012 年的桃子收成完全损失。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关当今塑造我们世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
瓦伦丁说，阻止入侵的关键是早期检测，那时有针对性的管理仍然可行。但他指出，传统的昆虫监测使用掺有椿象信息素的诱捕器，通常只有在种群增长到足以造成损害时才能捕获到虫子。因此，他的团队发挥创意，借鉴了水生科学家用于检测湖泊和河流中潜在入侵物种的方法。
水中的化合物可以快速混合，就像将食用色素喷入一碗清水中一样。研究人员已经利用这种现象来寻找入侵物种，例如五大湖地区的亚洲鲤鱼。鲤鱼通过粪便、油脂和脱落的鳞片在水中排出大量 DNA。由于混合作用，科学家可以在湖泊的任何地方采样鲤鱼 DNA，并确定鱼是否存在，即使数量很少。但是，将这种方法应用于陆地昆虫时，存在一个难点。“一旦 DNA 脱落，它就会停留在原地，”罗格斯大学研究团队的分子生态学家迪娜·丰塞卡说。除非调查人员对虫子脱落遗传物质的水果特定部分进行采样，否则他们会错过农场中棕色纹络椿象的存在。但是农民自己的操作链提供了一个解决方案。“突破在于意识到农民通常在将作物送往市场之前会清洗它们，”丰塞卡说。“我们可以简单地对水进行采样，”她补充说，这将汇集来自冲洗过的农产品所有表面的 DNA。
研究人员在两个农场测试了他们的想法：一个已知栖息椿象的新泽西州桃园和一个位于入侵者已知范围外的新罕布什尔州混合农产品农场。在每个地点，科学家们采集了两升农民的冲洗水样本。他们还设置了黑光灯和信息素诱饵陷阱，以物理方式捕获虫子。
正如预期的那样，该团队在新泽西州桃园的所有水样中都检测到了棕色纹络椿象 DNA。奇怪的是，他们在对新罕布什尔州农场进行采样的所有八天中，也在那里的冲洗水中发现了这种害虫的遗传物质。在测试的最后一天，一只微小的未成熟椿象溜进了信息素陷阱，从视觉上证实了该小组的阳性 DNA 鉴定。“那真是一个不错的结果，”丰塞卡说。“这就像，‘好吧，我们不是在凭空想象。’它们就在这里。”
丰塞卡说，她一直期望她的团队的环境 DNA 方法能够成功。尽管如此，她还是对这些测试对新罕布什尔州农场中明显少量椿象的敏感性感到惊讶。她和她的同事在研究中声称，他们的新方法可以“彻底改变农业害虫监测”。
其他专家对环境 DNA 在平息椿象瘟疫方面的前景不太乐观。弗吉尼亚理工学院昆虫学教授托马斯·库哈尔没有参与这项研究，他说环境 DNA 代表了一种有创意的昆虫监测方法。但是，他说，“我不知道这是否会改变我们处理这种[害虫]的方式。”库哈尔认为，传统的检测技术更便宜，并且更擅长估计害虫的丰度，而不仅仅是存在与否。他指出，环境 DNA 在新西兰等目前没有棕色纹络椿象但面临入侵风险的地区可能很有用。尽管环境方法存在局限性，但一些农民对此表示欢迎。
对于生产者来说，这种早期检测害虫的进步是“巨大的”，新泽西州第四代桃子和李子种植者约翰·马切罗内说，他在新泽西州经营着 Circle M 农场。他认为这项技术可以帮助农民在长期战斗中占据上风。“即使我们身处一个古老的行业，并且有些东西已经做了数千年了，”他说，“总有一种入侵害虫在敲我们的门。”
丰塞卡已经在研究环境 DNA 技术，以检测其他入侵昆虫，包括翡翠灰螟和斑点灯笼蝇。她认为这种方法甚至可以帮助预防意外引入新的外来物种，这些物种通常作为偷渡者出现在货物运输中。丰塞卡计划与美国农业部合作“吸尘”入境货船，以检测潜在的逃逸害虫。“我们正在引入大量新物种，”她指出。“我们应该努力完全阻止它们的发生。”