真菌改变人类文明史
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禾谷镰刀菌、禾生球腔菌、禾柄锈菌与小麦德氏霉

Fusarium graminearum,Mycosphaerella graminicola,Puccinia graminis & Pyrenophora tritici-repentis

人类种植小麦的历史已经有几千年甚至上万年之久,据考古研究,早在8 000年前,人类聚落中就开始出现小麦的踪迹。不过,在古代典籍中,小麦歉收多被归因于气候因素,例如干旱;如果小麦发生了疾病,则多被归于天神对人类贪婪的惩罚,所以真菌疾病是否引起了小麦的疾病与歉收,也就变得不易求证。关于小麦感染真菌疾病的具体记录,最早可以追溯到 1884年的英国,那就是禾谷镰刀菌造成的小麦赤霉病(fusarium head blight),又称为茎基腐病。

禾谷镰刀菌

小麦赤霉病极具破坏力,常被误认为霉斑病,会影响种植在温带和亚热带地区的小麦、大麦、玉米及一些杂粮。小麦赤霉病可以在数周之内,完全摧毁农民的庄稼,造成全球每年总计高达数10亿美元的损失。

20世纪初,小麦赤霉病是对小麦和大麦的一大威胁,更是全球性的农作物疾病。其疫情广布亚洲、欧洲、南美洲和北美洲的加拿大。在过去的10年里,小麦赤霉病已达到可称为流行病的程度,不仅造成了严重的产量损失,还导致种子质量下降。禾谷镰刀菌产生的单端孢霉烯族毒素,目前还没有找到抗病作物品种可供栽培;加上考虑到成本问题,杀菌剂的使用受到限制,因而难以有效应用到麦穗上。在小麦的开花期,蜡熟初期核生长时,禾谷镰刀菌会先感染小麦粒穗状花序,再经由花朵进入宿主植物。感染过程复杂且尚未能研究透彻,所以还无法有效控制。感染会造成宿主的氨基酸组成产生变化,导致核仁干瘪,剩余的谷物也会遭到污染。寻找对禾谷镰刀菌有抵抗力的作物品种,是对抗这种疾病的当务之急。

新月沃土(Fertile Crescent)

其地点位于今日的以色列西岸、黎巴嫩、约旦部分地区、叙利亚,以及伊拉克和土耳其的东南部、埃及的东北部。由于在地图上好像一弯新月,所以人们把这片肥沃的土地称为“新月沃土”。新月沃土上的三条主要河流,约旦河、幼发拉底河和底格里斯河的河流流域共40万∽ 50万平方千米。约旦河和幼发拉底河的上游西岸,是人们所知的人类首个农业定居点。在灌溉的作用下,这片土地非常肥沃,居住在该地区的人也依靠土地上出产的粮食为生。早在公元前7000年,这里就已有粮食生产。

禾生球腔菌

禾生球腔菌会造成“小麦叶枯病”(septoria tritici blotch),顾名思义,这种病会造成小麦叶子枯黄,严重影响小麦产量。在1万∽1.2万年前的新月沃土地区,从小麦被人类驯化为粮食作物那天起,禾生球腔菌就一直伴随着小麦,至今仍是造成小麦疾病的主要致病菌之一,全世界的小麦种植区都可以发现小麦叶枯病的踪迹。小麦叶枯病会造成小麦产量减少30%∽50%,对经济无疑是一大冲击,且为了抑制这种疾病所使用的农药,每年都要花掉数亿美元。

禾生球腔菌不是直接穿过宿主的表面,而是经由宿主气孔来造成感染,而且潜伏期长达2周。该真菌可以在潜伏期逃过宿主的防御系统,之后就迅速转变为具有杀伤力的坏死菌形态。

禾生球腔菌很难控制,因为其活跃的有性生殖让后代一直保有可供筛选的多样基因体,并能适应环境与农药的冲击。禾生球腔菌在遗传学上最引人注目之处,就是它的基因体包含8个可以丢弃的染色体。此外,一般真菌主要是依靠分解宿主的碳水化合物来取得养分,但禾生球腔菌可能是靠分解蛋白质来取得养分,这也让禾生球腔菌能够成功逃避宿主的防御系统。

禾柄锈菌与小麦德氏霉

禾柄锈菌会感染小麦,导致“小麦秆锈病”(wheat stem rust),在人类历史上曾多次引发粮食危机。1953 年,美国因为小麦秆锈病减少了 40%的小麦产量。从20世纪60年代开始种植含有抗病基因的小麦后,直至20世纪90年代末期,才成功缓解了该疾病的威胁。然而1998 年,乌干达出现了一种新型禾柄锈菌,这一次就连基因改造作物也未能幸免,而且现在已经从非洲扩散到了中东地区,应该很快就会再次遍及北美洲与欧洲的小麦种植区。到时,又会是一场腥风血雨的真菌战争。

小麦德氏霉会造成“小麦黄斑叶枯病”(yellow leaf spot),最早记载于1823年。它不分地域,全世界任何种植小麦的地方(包括澳洲、北美洲、中南美洲、欧洲、非洲与亚洲等地区),都可以发现其踪迹。一般来说,如果小麦田感染了小麦德氏霉,会造成高达 30% 的损失。如果气候条件有利于小麦德氏霉生长,更会造成高达 49%的歉收。

禾谷镰刀菌

◆ 原生地(发现地):

世界各地。

◆ 拉丁文名称原意:

Fusarium,新拉丁文Fūs-ārium ,来自拉丁文fūsus,意思是“纺锤”(形状)。

graminis 也就是 grāmen(名词),grāminis(所有格)是“草”的意思。arum也就是eārum,意思是“走”。

◆ 危害或应用:

造成小麦病害。

禾生球腔菌

◆ 拉丁文名称原意:

Myco 是“真菌”的意思。sphaera 的意思是“球”,来自古希腊文sphaîra。

-ella 字尾通常用在细菌的名称上。新拉丁文-ellus多用于女性名字的结尾。

cola来自kola,意思是“核果”。

禾柄锈菌

◆ 拉丁文名称原意:

Puccinia是为了纪念意大利解剖学家 Tommaso Puccini,并在词尾加上了新拉丁文-a

小麦德氏霉

◆ 拉丁文名称原意:

Pyrenophora是由希腊文pyrēn-及pyrēno-演变而来的新拉丁文,意思是“鹅观草”。希腊文pyrēn-的意思是“小麦”。phora来自希腊文 phōr,意思是“产生” 。

tritici是由 trītus 而来,是 terō 的被动分词,意思是“吃牧草”或是“研磨”。repentis是 rēpō的现在分词,意思是“爬行”。



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