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来自亚洲的真菌,把40亿棵北美栗树团灭了

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地球是一个奇迹
环境|北美
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40亿棵美国栗子树被一种致命的真菌杀死,科学家对其进行了基因改造,以保证它得以存活。|国家地理图片集

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当年轻的雷克斯·曼恩(Rex Mann)开始在阿巴拉契亚(Appalachia)的森林里工作时,这里充满着死亡的寂静。

40亿棵树消失

“我们称它们为灰色的幽灵,”这位现年77岁的退休护林员说,北卡罗来纳州(North Carolina)曾广泛分布着一种美洲栗树(American chestnut tree),预估在20世纪存活40亿棵,占该地区树木总数的四分之一。

然而,19世纪末以来,一种入侵的亚洲真菌杀死了它们,40亿棵美洲栗树功能性灭绝。该事件被认为是北美最严重的环境灾难之一。

科学家们说,通过调整该树种的DNA,他们已经创造出了一种抵抗该真菌的树木,为重生做好了准备。如果这种方法对美洲栗树有效,也许对其他同样受影响的树木也有效。

“有人说,我们在扮演上帝,”美国栗子基金会纽约分会(American Chestnut Foundation)主席艾伦·尼科尔斯(Allen Nichols)说。“我想说的是:多年来我们一直扮演魔鬼的角色,我们需要开始扮演上帝,否则我们将失去更多。”

致命真菌

栗枯病(The chestnut blight)是由一种阴险的真菌引起的,这种真菌会在树干和枝干上留下橙色的溃疡,让人联想到瘀伤。

随着树皮老化,这种名为“栗疫病菌”(Cryphonectria parasitica)的真菌会从树皮的裂缝中进入树干,在那里它们释放草酸(oxalic acid),杀死树木组织。

尽管美洲栗树可以从根部再生,但真菌入侵的速度远大于再生的速度,树木很快就濒临绝境了。

为了拯救栗子,护林员尝试过喷洒杀菌剂,甚至把感染的栗树烧成灰烬,以阻断传播。在20世纪30年代,科学家将美国栗树品种与中国栗树杂交,试图培育出一种抗疫的品种。

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在实验场里,一位科学家正在收获了改良的栗子。繁殖抗栗枯病的栗子需要几十年的时间。|国家地理图片集

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“经过30多年的育种工作,我们发现,对抗栗枯病比我们想象的更复杂,”该基金会的森林科学家汤姆·塞利(Tom Saielli)说。

科学家们认为,多达9个基因区域共同作用才使栗树具有抵抗真菌的能力,抗栗枯病的正确基因组合是什么?这使得育种成为一种挑战——因为每一代的繁殖都需要数年时间。

转基因的争议

基因工程为培育真正对抗栗枯病的栗树提供了一条捷径,但颇具争议。

20世纪90年代,纽约州立大学锡拉丘兹市环境科学与林业学院的查尔斯·梅纳德(Charles Maynard)和比尔·鲍威尔(Bill Powell)开始了这一探索,他们使用的是当时新兴的“基因技术”。

鲍威尔说,“我们去钓鱼之前必须先造一艘船,测试基因序列就是这艘船。”当他得知一种小麦基因可以增强番茄的抗病能力时,他恍然大悟。该基因产生草酸降解酶(简称oxo)——一种可以分解“栗疫病菌”产生的酶。

2014年,梅纳德和鲍威尔成功地将这种小麦基因添加到栗树的基因组中。他们将改良后的树命名为达林58(Darling 58),并在锡拉丘兹试验田种植的树木证明了其对栗枯病的耐受性。

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纽约州立大学环境科学和林业(ESF)实验室中的转基因栗树树苗。|国家地理图片集

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鲍威尔相信达林58是安全的,但转基因树木引起了未知的恐惧,在美国受到了严格的监管,不允许该作物在森林中种植。

鲍威尔和他的同事已要求农业部、食品药品监督管理局和环境保护局取消对达令58的管制,将转基因树木释放到野外。

“一旦这些树木出现在森林里,一切都无法挽回了。”全球公平生态计划(Global Justice Ecology Project)执行董事安妮·彼得曼(Anne Petermann)说。一些原住民活动家还担心,这些树木将侵犯他们不让转基因生物(GMO)进入其土地的权利。

一棵开创性的树

尽管各界表示担忧,但科学家相信,基因工程是保持森林生态系统完整的强大工具。
在普渡大学(Purdue University),研究人员研究如何对白蜡树(ash trees)进行基因改造,以击退白蜡窄吉丁(emerald ash borer),这是一种极具破坏性的甲虫。
在加拿大,科学家开发了一种转基因杨树(poplar),可以避免卷叶蛾(budworm)的侵扰。在锡拉丘兹(Syracuse)的Powell实验室,科学家们正在研究将新基因嵌入矮栗树(chinquapin trees)中。

对于美国栗树的守护者来说,比如曼恩,他的父母目睹了这棵树的死亡经过,但他的孙子们可能会看到它的回归,恢复栗树将证明环境破坏是可以纠正的。

他说:“很多人甚至不知道这些死亡和破坏已经在我们的森林里发生了,我认为我们没有权利袖手旁观,让这一切消失。”


撰文:SARAH GIBBENS
编译:Arvin
编辑:Arvin
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