食力/汪星人也能協助檢測柑橘病害 準確率達99%

▲犬隻透過靈敏的嗅覺於野外監測柑橘黃龍病患病植株的特殊氣味。(圖/citrusindustry)
▲犬隻透過靈敏的嗅覺於野外監測柑橘黃龍病患病植株的特殊氣味。(圖/citrusindustry)

圖文/食力 foodnext
撰文/蔡幸儒

與人類配合執行任務的「工作犬」,不管是為視障人士領路的導盲犬,或是機場邊境檢疫的檢疫犬,這些「汪星人」們早已成為人類工作的好夥伴。但你知道嗎?靠著靈敏的嗅覺,汪星人們居然還能嗅出影響柑橘產業甚巨的細菌性病害「柑橘黃龍病(Citrus Huanglongbing)」!

柑橘黃龍病(Citrus Huanglongbing):早在1925年於中國華南地區便有危害紀錄 ,後也進入台灣,為台灣最重要的柑橘病害,又被稱為「立枯病(Likubin)。其主要病原菌為Libaerobacter asiaticum,但因為該病原菌演化複雜,使其病徵狀況、對溫度敏感度也常因為產區環境而有所不同。目前傳播途徑主要有二,一是在無性繁殖的接穗嫁接法、高壓法過程傳播,其二便是經由「柑橘木蝨(Diaphorina citri)」將病菌傳播至正常植株。

重創美國柑橘產區,柑橘黃龍病「無藥可醫」!

全球各地,包含中國、印度、美國等地的柑橘產區,近年來柑橘黃龍病在各地都造成不同程度的經濟損害,其中在美國佛羅里達州、加州造成的危害更是嚴重。佛羅里達州的柑橘產業為僅次於觀光業的第二大產業,不僅年產值近90億美元,其柑橘產量更佔全美80%,但2005年以來,在柑橘黃龍病肆虐下,產量占比一路下滑,至今已佔不到全美產量的42%。且此病蟲害疫情更一路從佛羅里達州蔓延至加州等地。

柑橘黃龍病不僅可危害各種柑橘類作物,且不分樹齡、砧木種類等皆具感染風險,感染後的植株初期葉脈先是黃化,隨著病菌擴散全株漸漸轉為枯黃,最終更容易導致枝條枯死、全株死亡。更重要的是其近乎「無藥可醫」!

引進生物防治法、投入抗生素藥物研究!產學聯防黃龍病!

柑橘黃龍病所造成的產業影響,使得美國當地農業單位及產業人士不得不正視問題。不僅陸續引進柑橘木蝨的天敵「亮腹釉小蜂」進行生物防治、避免病菌隨著柑橘木蝨活動傳播,研究人員也紛紛投入抗生素等藥物試驗。加州柑橘種植業者更共同集資啟動「柑橘病蟲害預防計畫」以聯防此一病害。



▲加州當地柑橘種植業者資助啟動「柑橘病蟲害預防計畫」,由該州農糧單位統一計畫統籌,旨在消除柑橘作物病蟲害。(影片/Citrus Pest & Disease Prevention Program/Youtube)

嗅覺超靈敏!狗狗聞出黃龍病準確率高達99%

在各方長年的努力下,仍無法完全斷絕柑橘黃龍病的危害,美國農業研究局(Agriculture research service,ARS)2020年2月發表的最新研究中,終於為柑橘黃龍病的檢測找到更快速、有效的方法。

研究人員從犬隻靈敏的嗅覺系統中找到新靈感!在培訓20隻檢測犬,在1~3週適應期後,進行8~10週左右的服從及對於染病樹木的氣味靈敏度訓練。其整體訓練過程,以類似於炸藥嗅探犬的訓練方式進行,過程中受訓犬隻只要嗅出受感染樹的特殊氣味,便會坐下表示「受感染」。

▲該研究中的20隻訓練犬經過訓練後,得以檢測出感染黃龍病的柑橘樹。(圖/Gottwald等人,PNAS)

▲該研究中的20隻訓練犬經過訓練後,得以檢測出感染黃龍病的柑橘樹。(圖/Gottwald等人,PNAS)

在一連串的訓練及確認後,參與此研究計畫的植物疫病專家Timothy R. Gottwald更發現到,在柑橘樹感染病菌兩週後,訓練後的犬隻便可以透過嗅覺辨認出該棵柑橘樹是否受到感染。此外,根據研究人員進一步以「聚合酵素連鎖反應(PCR)鑑定法」確定檢測犬檢測結果更發現,這些訓練犬甚至能準確地區分目標病原與其他病原的差別,準確率更高達99%。



▲其中一隻受訓犬明確地避開患有其他病原的柑橘樹,只對感染了柑橘黃龍病的植株有反應。(影片/UF IFAS Panhandle Ag Extension/Youtube)

經濟效益大贏傳統監測模式!南加州全面執行中!

此外,研究團隊還透過流行病學的模組,推估後續10年的防疫策略發展,發現以往透過PCR及目測監控的方式,因為監測耗費時間較長、準確率相對較低,大約最終只能保留小於2%與0%的健康植株。但透過犬隻監測,僅有小於8%的病株需要砍除,仍可保留92%以上的健康植株正常收成。

目前在台灣,也積極找尋抗病樹種,以及針對柑橘木蝨採用化學治療等防治方式,但美國此套犬隻監測執行模式自2018~2019年期間在南加州開始嘗試執行,研究人員認為現階段的成果令人振奮,未來也不排除訓練這些「汪星人」們識別其他種病原體,或擴大應用至其他農作疫病檢測。這項研究的進展不僅為全球柑橘產業帶來新的契機,也再次證實了,不管是寵物犬或是工作犬,狗狗都是人類最好的夥伴!

延伸閱讀
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參考資料
Citrus Greening Disease caused falling production in Florida, but production is forecast to stabilize in 2019/20
加州柑橘業以蟲剋蟲應付黃龍病- 美國之音
Antibiotic Ineffective Against Citrus Greening: Study
Canine olfactory detection of a vectored phytobacterial pathogen, Liberibacter asiaticus, and integration with disease control

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