了解破坏橄榄树和葡萄园的细菌

总结

木质部坏死菌（Xylella fastidiosa）是一种导致植物疾病的细菌，包括橄榄树快速衰退综合症（OQDS），每年造成的经济损失超过5.5亿欧元。该细菌可通过木质部在植物体内传播，导致水分胁迫和元素缺乏，引发各种疾病症状。控制该细菌的措施主要集中在预防、控制和治疗方法的研究上。

欧盟 t20种重点植物害虫， 木质小球藻 是一种引起多种植物疾病的细菌。 

它会导致致命的橄榄快速衰退综合症（OQDS），这种疾病在过去 15 年里在欧洲广泛爆发，估计每年造成的经济影响超过 5.5 亿欧元。

欧洲和全球的细菌起源

木质部病菌 (Xylella fastidiosa) 是已知的仅有的两种木质部病菌之一；另一种是台湾木质部病菌 (Xylella taiwanensis)，它会导致台湾岛上的亚洲梨叶片焦枯。

X. fastidiosa 是一种生长在植物水分运输组织（木质部）中的需氧革兰氏阴性细菌，已知其可引起全球多种植物疾病。 

细菌可以通过木质部在植物中自由移动，并不断繁殖。 

一旦它们的数量达到临界水平，产生的生物膜就会阻塞木质部，导致水分胁迫和锌、铁等元素的缺乏，从而引发与病原体有关的疾病的许多症状。

第一次有关于这种疾病的报道出现在 1892 年，当时一场不明瘟疫摧毁了加州约 14,000 公顷（34,600 英亩）的葡萄园。 

本篇 ““阿纳海姆病”后来被命名为皮尔斯病，以纪念研究此次疫情的细菌学家牛顿·皮尔斯。 

皮尔斯正确地推测这种疾病是由微观传染源引起的，尽管他无法分离或识别特定的传染源。

被认为是病毒^th 1973世纪初，X. Fastidiosa才被确认为一种细菌，直到1987年才由Wells等人正式描述并命名为Xylella fastidiosa。 

自那时起，已有 696 个植物科的 88 种植物被确定为该病原体的适宜宿主。

已知由木霉菌引起的疾病中，有几种对农业和经济具有重大影响。其中包括前面提到的皮尔斯病（目前该病每年给加州酿酒业造成的损失估计达104亿美元（92万欧元）、橄榄叶焦枯病和橄榄叶枯病。

橄榄树病会导致橄榄叶、嫩枝和树枝枯萎干燥，使树木无法结果，最终导致树木倒塌死亡。

最坏情况预测模型显示，到 5.6 年，仅意大利一国的经济总损失就将高达 2070 亿欧元，而且据估计，该国疫情已经导致 100,000 万个工作岗位流失。

由于木质部杆菌（Xylella fastidiosa）具有破坏性，且能够快速适应新环境和宿主，因此在欧盟，木质部杆菌被列为检疫性生物。法律禁止其进入欧盟领土或在欧盟领土内移动。

木质部杆菌如何传播以及目前在哪里发现

木质部坏死菌原产于中美洲，通过以木质部为食的叶蝉科和沫蝉科昆虫在宿主植物之间传播。 

这类昆虫仅能进行短距离（约100米）的初级飞行，但有记录显示，它们在风力作用下可以飞行更远的距离。细菌的传播也已被证实可以通过根部嫁接在地下进行。

长距离传播最常通过受感染植物的移动发生。据信，病原体就是通过这种方式传播的。 引入意大利 和其他欧洲国家。

2013 年 - 月，苛养木杆菌 (Xylella fastidiosa) 发现感染橄榄树 位于意大利南部的普利亚大区。 

这是欧盟境内首次报告出现这种细菌。该病害导致橄榄树产量急剧下降，到2015年-月，已蔓延至整个莱切省以及普利亚大区的其他地区。

意大利发现的亚种已被鉴定为X. fastidiosa subsp. pauca，该菌株明显偏爱橄榄树和温暖的气候。由于其破坏力极强，该亚种已被美国列入《农业生物恐怖主义保护法》。

为应对意大利疫情，欧洲食品安全局（EFSA）于2015年-月召开了一次特别科学研讨会。 

来自世界各地的 100 多名科学家参加了此次活动，以确定主要的知识差距并讨论有关该病原体的研究重点。 

同月，欧洲食品安全局根据在普利亚大区进行的实验得出结论，葡萄藤可能是该地区木质部杆菌的宿主。

到 2015 年 - 月，这种病原体已经到达法国大陆的普罗旺斯-阿尔卑斯-蓝色海岸地区，在那里发现亚种 X. fastidiosa subsp. multiplex 已经感染了从南非引进的植物桃金娘叶紫露草。 

次年，这种细菌在 科西嘉岛 和德国。2017年，在西班牙的 马略卡 和伊比沙岛，随后又到达西班牙大陆。

此后，人们在伊比利亚半岛、黎巴嫩和 以色列 在中东地区。

气候变化在木耳病传播中的作用

大量研究表明 气候变化 增加了植物病害爆发的风险，其中温度和湿度的变化是主要驱动因素。

随着全球气温上升，许多病原体的地理范围扩大，使新的地区和植物物种面临此前仅限于温暖气候的疾病。 

较高的温度通常有利于真菌和细菌物种的增殖和繁殖，尤其是在湿度较高的情况下。 

此外，更高的最低气温会延长生物体的季节性活跃期，增强其越冬和在环境中生存的能力。这不仅适用于病原体，也适用于其媒介。

除了有利于许多病原体的生长之外，较高的温度还会通过热和水胁迫等过程削弱植物的天然防御机制，使它们更容易受到感染，更容易遭受更大的损害和更高的死亡率。

具体来说，针对木质部叶枯病菌（Xylella fastidiosa），近期一个气候驱动的流行病学模型通过评估病原菌及其主要媒介——草地沫蝉（Philaenus spumarius，又称草地沫蝉或草地沫蝽）所偏好的气候条件，分析了不同气候变化情景下欧洲地区对该病害的脆弱性。这种昆虫此前已被确定为在意大利橄榄园传播该细菌的媒介。

研究发现，全球平均气温上升 1.5°C 会使欧洲陆地总面积面临风险的比例增加到 0.32%，而全球平均气温上升 4°C 会使欧洲陆地总面积面临风险的比例增加到 1.87%。 

在所分析的升温范围内，确定了3°C升温的临界点。研究人员发现，超过这一阈值后，病原体向地中海北部地区扩散的风险显著增加，使其能够迅速蔓延至此前未受影响的地区。

作者还断言，在 1990 世纪 - 年代中期之前，除地中海岛屿外，欧洲的气候条件很可能阻止了这种细菌在大陆上定居。

控制木霉的努力

由于目前尚无已知的治疗病害植物的方法，目前的控制措施侧重于预防和控制。 

最常用的有效策略是全面清除可能成为细菌宿主的受感染植物物质，并控制昆虫媒介种群。

除了彻底清除已知受感染的植物物质外，EFSA 还建议建立 “至少 100 米的“缓冲区”，所有易受影响的植物物种也将被移除和销毁。

由于病原体的毒性，专家建议在此过程中清除和运输所有有机物质时采取保护措施。

控制昆虫媒介的过程同样复杂，不仅需要消灭生物本身，还需要消灭它们的栖息地。 

由于这类昆虫的杂食性和多阶段生命周期，这一点至关重要。例如，已知Philaenus spumarius至少以170种寄主植物为食，并在孵化后经历五个不同的发育阶段。

苛养木杆菌的治疗和研究

改变种植方法、采用杀菌处理以及旨在改善寄主生理状态的干预措施，已显示出抑制病害发展，甚至有助于恢复收割的潜力。然而，迄今为止，尚无任何方法能够成功根除受感染植物中的病原体。

由于木聚糖的检疫状态，治疗方法的研究受到严重限制，尤其是在欧盟内部。欧盟的其他限制包括禁止使用抗生素进行植物保护。因此，研究领域因地理区域而异。

在美国，抗生素的使用已被授权用于植物，可以从使用土霉素、四环素和链霉素等抗生素治疗皮尔斯病的叶面治疗试验以及使用微注射土霉素治疗美国榆树中由木聚糖引起的叶焦病的试验中获得信息。 

尽管这些试验已证明症状有所缓解，但没有一项试验能够成功消除感染，并且在停止治疗后症状会复发。

欧洲的一项重要举措是 Biovexo项目这是欧盟“地平线 2020”研究与创新计划下于 2020 年启动的一项生物基产业联合承诺 (BBI-JU) 创新行动。

BIOVEXO 专门针对橄榄种植中的木质部病菌，正在开发两类主要的环保型生物农药： “X生物农药”，直接针对病原体，以及 “V 型生物杀虫剂”，其目标是消灭作为病原体主要传播媒介的沫蚋。 

正在试验的组成物质是细菌菌株、微生物代谢物、植物提取物和昆虫病原真菌。

巴西最近的一项研究采用了一种新颖的方法，涉及 N 乙酰半胱氨酸，这是一种常见的粘液溶解药物，用于治疗扑热息痛过量以及在人类肺炎和支气管炎等疾病中稀释浓稠粘液。 

虽然其作用机制尚未完全了解，但初步结果显示，当通过灌溉应用于水培作物或大田作物时，该药物能够有效破坏细菌生物膜。

鉴于生物膜在保护细菌免受抗菌治疗并最终导致细菌耐药性方面所起的作用，这一研究领域可能会出现增长，因为分解保护性生物膜基质可以显著提高直接针对木质部杆菌的治疗效果。

这项研究表明，在将来某一天有可能找到一种能够准确、系统地杀死整个宿主体内病原体的方法之前，隔离和销毁受感染的植物可能仍然是唯一最有效的控制方法。