出品：科普中國

作者：高凱星（中國科學院微生物研究所）

監制：中國科普博覽

秋天，金黃又璀璨的季節，神州大地充斥著收獲的喜悅，豐收的種質是當年辛勞的碩果，也是來年播種的希望。

正所謂“稻花香里說豐年，聽取蛙聲一片”。對作物來說如此，對病原菌來說亦是如此。豐碩的果實采摘過后，余下的都是枯枝敗葉，這讓大量的活體寄生病原物失去了營養供給，無法生存。

聰明的微生物也要保證自己能夠傳宗接代，繁衍生息。為此，作物秋收的季節往往也是病原物大量繁殖肆虐的季節。

病蟲害：作物生長與收獲的巨大威脅

作物生育的一生從種子萌發破土而出，到長出綠葉并結出累累果實，這過程中無不面臨著病原微生物的威脅。

作物根部、葉部、果實會遭受不同病原物的侵染而導致植物不同程度的損傷。不僅如此，當雨水豐盈、溫濕度適宜時，病原物往往更加猖狂。因此，陰雨連綿的秋天一直是農民伯伯們高興但又擔憂的季節。

植物各器官均可能遭受病原物入侵

（圖片來源：參考文獻[1]）

2023年7月份，“杜蘇芮”臺風的爆發就沖擊了我國安徽、河南等黃淮海地區的主要糧食產區，造成了玉米、大豆等主糧作物受到大量破壞，植物葉片和果實均受到創傷。

為防止災后病蟲害的大肆爆發，國家農業農村部專門出臺了災后相關預防政策，以防作物減產，減少經濟損失。

可以見得，病蟲害的發生對作物生產與收獲有著巨大的潛在隱患。

植物都會生哪些??？

那么秋收時節，植物到底承受著哪些來自病原物的威脅呢？

以水稻為例，作為我國乃至東南亞地區最為主要的主糧作物，水稻在我國的種植面積達4.5億畝，年產量達2億噸以上，我國65%以上的人口都以大米為主食。

水稻的全生育期大約為4-5個月。在這期間，水稻經歷了從種子—小秧苗—分蘗—拔節—孕穗—抽穗—揚花乃至最終完熟結實的一系列環節。

這期間有大量的細菌、真菌、病毒病害的發生，例如水稻白葉枯病、水稻條紋葉枯病、水稻紋枯病等等。

水稻條紋葉枯病發病田塊

（圖片來源：參考文獻[2]）

而最為嚴重，也被稱為水稻癌癥的水稻稻瘟病更是在水稻全生育期均可發病，并且一旦在結實期間大規模爆發穗莖瘟和谷粒瘟，就會讓整片農田顆粒無收。

水稻稻瘟病發病葉片：葉瘟\谷粒瘟

（圖片來源：參考文獻[3]）

稻瘟病是一種典型的植物真菌病害，其最早發生可追溯至我國明代宋應星于《天工開物》中的一段記載：“凡苗吐穡（即抽穗）之后，暮夜鬼火游燒，……凡禾穡葉遇之，立刻焦炎?！?/strong>

古人不明稻瘟病是何物，將感病植物形象比作被“鬼火”灼燒，而今我們知道，這其實是稻瘟菌的孢子在其中作祟。

稻瘟菌侵染植物依靠的就是其產生的一個個小分生孢子（下圖中（b）小圖所示），它們借助著自然界的微風降落，亦或依附于田間穿梭的農民伯伯們身上，從而飄落在健康的植物葉片上。

水稻稻瘟病病原物

（圖片來源：參考文獻[4]）

這些病原微生物通過環境造成的傷口或者直接透過表皮侵入葉片，產生附著胞，形成侵染絲，最終進入到植物的內部組織完成侵染，通常4-5天即可展現癥狀。

若在水稻日益拔長，開花接穗之時，稻瘟菌侵染到穗部籽粒，會對水稻產量造成毀滅性打擊。

給植物看病，我們該怎么做？

針對發病如此迅速且危害嚴重的植物病害，到底怎樣防治才能最為有效？

其實，防治植物病害就如同醫生給人類看病一般，首先醫生會建議患者通過體育鍛煉增強自己的免疫力。對植物來說，可以通過外源施加肥料增加植物營養吸收，從而提高自身免疫，增強對病原物的抗性。

一旦植物已經感染了病菌，便需要對其進行鑒定，判斷是細菌、真菌還是病毒攻擊導致植物“生病”，利用相應的藥物對癥下藥。

通常情況下，如果是細菌性病害，我們可以對植物做一個橫切，將切面至于水中，如果此時水里滲透出大量的菌膿物質，便可以判斷其遭受了細菌的攻擊。

而真菌性病害往往會如稻瘟菌一般產生大量的孢子，可以通過肉眼很明顯地判斷出真菌的存在。

病毒性病害是最難確認的一種，因為它引起的植物發病癥狀會和一些非侵染性的病害（植物缺素、高溫脅迫等）相似，對其鑒定往往需要借助一些分子生物學的手段，在實驗室條件下確認。

由于植物病毒通常是活體寄生，有80%以上都由媒介昆蟲進行傳播，它們聰明地利用了昆蟲介體的取食過程，隨著昆蟲唾液一同進入健康植物體內從而完成侵染。

病毒感染植物后往往會改變其體外釋放的化合物種類，降低其體內抗蟲物質的產生，從而幫助昆蟲取食，可謂是**“雙商俱佳”**的表現。

因此，如若一些疑似發病的植物上存在著很多能夠傳播病毒的昆蟲，也能夠幫助輔助判斷病毒病的存在。

昆蟲傳播植物病害

（圖片來源：作者）

第三，對癥下藥。對細菌性和真菌性的病害，往往需要佐以合適的農藥以適當的劑量進行噴施，就能有效減緩病害毀滅性爆發，避免大幅減產。而對于病毒病害，目前沒有有效的特效藥進行清除，只能通過控制病毒的媒介昆蟲傳播來防治病毒病害的大規模爆發。

當然，農藥的使用往往給人們帶來了大量擔憂，過度地依賴和使用農藥對環境及人類自身健康有著較大的威脅。

因此，科學家們也在不斷探索和創新防治病害的新型綠色方法。

中國科學院院微生物所葉健課題組于2023年6月30日發表了有關病害防治的成果，他們發現利用近紅外光（NIR）照射植物之后就能夠增強植物對于病毒病的抗性，提高植物的免疫反應，創造性地提出利用光療法來進行病毒病害的綠色防控，為植物病毒防控的物理學工具箱增添綠色法寶。

結語

植物與微生物的“愛恨糾葛”從古一直延續至今，二者都為了彼此的生存而做著源源不斷的努力和進化。

作為人類，我們往往希望植物能在斗爭中占據“上風”，但別忘了，小小的微生物也具有著極高的“智商”，隨時準備迎接新的挑戰。

我們在享受豐收喜悅的同時，也不能掉以輕心，謹防病害在秋收中蔓延。

參考文獻：

【1】Agrios, G.N., 2005. Plant pathology (Fifth Edition). Academic Press, 3-75. doi:doi.org/10.1016/B978-0-08-047378-9.50007-5. (2005).

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【3】Boddy, L., 2016. Pathogens of Autotrophs, The Fungi, pp. 245-292.

【4】Skamnioti, P., Gurr, S.J., 2009. Against the grain: safeguarding rice from rice blast disease. Trends in Biotechnology 27, 141-150. doi:10.1016/j.tibtech.2008.12.002 (2009).

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【6】Zhang, X., Wang, D., Zhao, P., Sun, Y., Fang, R.X., Ye, J., 2023. Near infrared light and PIF4 promote plant antiviral defense by enhancing RNA interference. Plant Commun, 100644. doi:10.1016/j.xplc.2023.100644 (2023).

來源: 中國科普博覽

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