堪萨斯大学的Ben Sikes发现生物安全措施可以减少真菌病原体在国家边界的传播。在这里,赛克斯研究了黑脚的多孔菌——badius,它会导致树木上的白腐。
5月31日发表在《公共科学图书馆·生物学》(PLOS Biology)杂志上的一项新研究调查了一个多世纪以来的真菌病原体,发现目标明确的生物安全措施减少了不受欢迎的真菌在一个国家的传播,即便是在全球贸易日益增长的情况下也是如此。
“尽管贸易密切相关的新从真菌病原体入侵我们,如果我们有针对性的生物安全我们可以开始打破这种联系,”主要作者本杰明•赛克斯说的生态与进化生物学助理教授堪萨斯州堪萨斯大学和助理科学家生物调查。“因为全球化和从其他国家进口的产品将持续增长,大多数数据显示,世界各地有大量新的入侵物种。”问题是,你能慢下来吗?这项工作表明,通过实施有针对性的生物安全措施,可以减缓这种联系。
西克斯是一名微生物生态学家,他的研究主要集中在土壤真菌上。他分析了一个新西兰的植物病原体和疾病数据库,该数据库可以追溯到19世纪。
他说:“人们可以通过大量途径将植物病原体带到新西兰或像美国这样的国家。”“很多都是进口农产品。人们带来种子或植物材料——即使是土壤或木材也可能含有病原体,这些病原体原本就存在于这些植物上,或者一旦它们通过这些材料。如果不进行适当的筛选,这些病原体就会建立并开始扩散到当地的农作物和植物物种。
据赛克斯说,“生物安全”一词是一种“真正的大伞”,它是近年来在新研究中总结出来的。该研究主要集中在边境监测、植物检疫和外来植物病害检疫的后果。
他说:“在入境口岸有边境检查人员,就像我们的美国农业部一样。”“如果他们从哥斯达黎加进口一批香蕉到美国,就会有一个人来检查,寻找明显的症状,并对来自原产国的最多产的疾病进行检测。”他们可能还会有检疫期,进口产品需要在一定时间内存放,以确保它们没有虫害。
据库大学的研究人员说,入侵病原体在世界各地的影响是“巨大的”,可能包括经济和生态影响。
赛克斯说:“对于我们正在研究的真菌病原体,它们每年给农作物造成的经济损失高达数十亿美元,甚至可能高达产量的20%。”“即使是像堪萨斯州这样的农业州,我猜在大多数年份里也会有数亿美元。”病原体并非都是进口的;有些是本地化。然而,进口的病原体也可能是当地生态的问题。栗树枯萎病是美国东部栗树死亡的一个很好的例子——它是一种来自亚洲的真菌枯萎病。它改变了人们对森林的看法。20世纪早期生活在美国东部的人们现在都认不出这片森林了,因为每三棵树中就有一棵栗子树。
Sikes和他的同事们使用了来自新西兰的数据,该数据将其国内生产总值的0.3%用于生物安全措施,以评估该国的计划是否有效减缓了真菌病原体的引入和传播。赛克斯说,新西兰是一个独特的例子,因为他们的许多作物不是本国的。
他说:“因为新西兰所有的农作物都不是从那里来的,几乎所有的坏疾病都不是从那里来的,所以也可以进口。”来自进口病原体的危险大约是新西兰最高的。而在像美国或亚洲这样的大洲,现有病原体的危害可能要高得多。
研究人员从一个位于新西兰的已知植物病原体协会的数据库中提取出了1880年的数据,确定了新的真菌病原体到达的速度,并在过去133年里建立了131个经济上重要的植物物种。
赛克斯说:“我们在新西兰有这样的能力,因为那里有记录,而且新西兰是一个相对年轻的国家。”“他们是生物安全领域的世界领导者,重要的是他们要知道这些措施是否有效,是否值得花钱。”
研究人员发现,随着包括新西兰在内的世界各国之间的贸易变得更加全球化,进入该国的病原体数量直接增加。然而,在新西兰实施了特定的生物安全措施以针对这些病原体的路径之后,病原体开始在某些特定的行业(如农作物)中逐渐消失。
赛克斯说:“我们发现,随着时间的推移,不良事件的数量呈指数级增长。”“但在20世纪80年代前后,如果我们同时观察所有的植物,这个速度就会开始放缓。”新事物越来越少。当你深入探究原因时,它是由行业之间的两种对抗趋势造成的。对于我们在堪萨斯州所熟悉的农作物和牧草物种——比如玉米和小麦——它们的致病菌数量在六七十年代开始减少。大约在10年前,他们制定了重要的生物安全措施,如查看种子以确保它们是病原体和无虫害的,并创建了一个相当于美国农业部(USDA)的农产品调查机构。与此同时,新出现的病原体数量也在减少。
相比之下,赛克斯表示,新西兰其他缺乏目标生物安全的主要产业,新病原体的发病率也在不断上升。
“林业和果树每年仍有许多新的病原体,而且这种情况还在加速——它们的模式随着贸易的加速而发展。”
作为这项工作的一部分,赛克斯和他的同事模拟了新病原体的到来和国家的检出率。从这些数据中,研究小组能够预测有多少病原体存在,但在新西兰这样的国家仍未发现。
赛克斯说:“这是我们第一次可以量化这些东西进入一个国家的速度,这实际上是非常困难的。”“考虑到大量投资美国或说,德国在生物安全,我们现在可以说,“你找到了这许多事情,你看这很多次了,根据我们所知道的,这是关于许多事情你会发现如果你能够找到他们。”