卷曲泛黄的叶子下，正发生一场“大战”

出品：科普中国

作者：高凯星（中国科学院微生物研究所）

监制：中国科普博览

走在路上，树梢一片片泛黄皱缩的叶子，是否曾引起你的注意？你可曾设想叶子里正在发生什么样的事？除了四季更替带来的枯黄凋落，病虫的大肆侵虐也是树叶枯黄的重要原因之一。

受病害侵染的桃叶

（图片来源：veer）

亘古亘今，人类同植物尤其是农作物病虫害的斗争从未停息过，早在汉代《五行志》中就记载了后梁开平元年（公元907年）爆发的一场蝗灾：“许、汝、蔡、陈、颍五州生，有野禽群飞蔽空，食之皆尽。”所到之处，寸草不生。

而《佑山杂说》中也记载了曾爆发的一场水稻病害：“五六月，禾苗盛长，至七月，即蹲缩黄萎，粪多者尤甚。”造成了当年的大饥荒。

古人围蝗虫

（图片来源：参考文献1）

这些古籍记载说明了人类自古往今都在和病虫害做着较量，病虫的肆虐让人类饱受饥荒折磨，想要长久以往地解决病虫的威胁，我们就必须了解它们是怎么突破植物防线进入细胞并造成危害的。

“病害界一霸”——植物真菌

对于昆虫，我们不难理解，它们可以依靠自身得天独厚的条件——口针来刺破植物细胞/组织，吸取汁液和营养，那么，小小的植物病原菌又有什么样的本领来“窃取”植物营养呢？

一般来说，植物病原菌可以分为：真菌、细菌、病毒和线虫四大类，每一类都有侵入植物细胞吸取营养的独门诀窍，延续后代。

首先，让我们来看看真菌这个“病害界一霸”是如何渗入植物细胞窃取营养的。

植物真菌是占据植物病原80%的大家族，它们繁殖时会产生各式各样的小孢子，这些聪明的孢子会依靠大自然的力量（风、雨、土壤等）或者农间田事操作依附到合适的植物身上去。

显微镜下的孢子形态

（图片来源：作者拍摄）

这些孢子会萌发产生一条条菌丝，这些菌丝会同蝌蚪变青蛙一样“变态”发育，特化出多样的侵入植物的结构，能附着细胞、固定菌体甚至捕食线虫等来汲取养分，孕育后代。

真菌孢子附着在植物表面

（图片来源：sciencephotolibrary）

极具观察力的“捡漏王”——植物细菌

不同于真菌，细菌是一类原核生物，没有真菌那样天生好身手，当它们碰到植物时，无法通过菌丝结构来帮助自己侵入植物细胞，但它们却是最具有观察力的捕猎者。

或许是知道自己无法主动造成伤害，细菌天生最会寻找漏洞，无论是植物自己的气孔、水孔、蜜腺，还是昆虫叮咬留下的痕迹，抑或是人类不经意间刮破的伤口，都能被细菌发现并利用。

它们靠着这些大自然创造好的条件，成功潜入“食物”内部，轻松完成自己的侵染，并且会在植物内部用来运输水分、养分等物质的维管束组织中蔓延扩散。

许多细菌还依靠昆虫作为传播介体，双方互利共生，实现自身在植物间的大范围传播。

病毒界的大家族——植物病毒

在新冠病毒肆虐的当下，相信大家对于病毒二字一定不会陌生，作为病毒界的一大家族，植物病毒对粮食安全也有着巨大的隐患。早在2004-2006年间，我国江苏等地爆发的水稻条纹病毒曾引起我国水稻大面积受损甚至绝收，对国民粮食保障造成巨大威胁。

那么，植物病毒也可以像新冠一样通过空气等途径传播吗？答案是否定的。

由于植物并不能像人类一般自主活动，所以植物病毒在长期进化中并不同于动物病毒。大部分病毒选择了像部分细菌一样，通过昆虫这一重要介体来帮助自己传播并侵入植物细胞。

当昆虫在吸取患病植物的汁液时，会将病毒粒子一并吸入并暂存在体内，当攻击到下一株健康的植株时，狡猾的病毒会随着昆虫叮咬释放的唾液一道进入植物细胞，借助宿主的能量繁殖完成后续的致病过程。

相信看到这，大家都有疑问，昆虫是老好人吗？免费帮助病毒传播不需要回报？

答案，也是否定的。

大量的研究表明，在面对感染和未感染病毒的同种植物面前，昆虫往往偏好取食前者，这是因为病毒的介入会阻碍植物释放驱虫的化学物质，减少了对昆虫的趋避作用，实现了昆虫-病毒的互惠共生关系，有利于二者共同侵染植物。真是让人不禁感慨这些小生命的大智慧！

植物中的寄居者——植物线虫

看到植物线虫，许多读者们可能会问：植物线虫不是虫子吗？怎么同病原物扯上了关系？

其实不然，线虫在分类学上属于线虫动物门，昆虫则属于节肢动物门，二者本身就不属一类。但相较于病原菌，线虫和昆虫的亲缘关系确实会更近。

显微镜下的植物线虫

（图片来源：veer）

那为什么植物线虫被植物保护学家们归为植物病原物呢？原因有三：

1.它们造成的危害症状与植物病原物相似；

2.它们的个头小，需要借助显微镜观察；

3.植物线虫的发生、研究、防治同植物病原物类似。

线虫对植物的危害方式类似于昆虫，依靠口针来获取养分，但形式各有千秋。有些只将头部刺入植物组织取食，有些整个虫体都进入组织内取食。它们都能给植物带来巨大的伤害。

结语

当把泛黄卷曲的叶片置于微观镜头下，我们或许可以看到植物细胞正在和一个个病原物做着斗争，双方都在为了让自己更好地活下去而努力着，大自然的鬼斧神工在小小的细胞内体现的淋漓尽致！

编辑｜王婷婷

参考文献:

[1] 周尧. 中国早期昆虫学研究史. 科学出版社: 北京, 1957, 125-132；

[2] Wei TY, Yang GJ, Liao FL et al. Genetic diversity and population structure of rice stripe virus in China. Journal of General Virology. 2009, 90: 1025-1034.

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