PNAS | 北卡罗来纳州立大学提出利用新工具预防植物病害大流行对于维护全球粮食安全迫在眉睫！

植物病害不会在国境线上停留，数英里的海洋也不会阻止其传播。美国北卡罗来纳州立大学植物病理学Jean Ristaino教授领导的研究团队在PNAS上发表的一篇题为The persistent threat of emerging plant disease pandemics to global food security的文章表明，这就是为什么植物疾病监测、改进的检测系统和全球预测性疾病模型对于缓解未来疾病爆发和保护全球食品供应是必要的。

科研人员的想法是尽早发现这些植物病害爆发源，并在其成为大流行病之前阻止其蔓延。一旦发生流行病，就很难控制，他把这种努力比作为阻止COVID-19的传播而进行的努力。人们已经看到信息共享、数据分析和建模在应对COVID-19大流行病中是多么重要。这些类型的工具也可以被用来帮助建立对未来植物病害爆发的复原力--从确定全球作物贸易网络的风险到地方公民科学监测。虽然一些病害已经处于某种全球监测之下，例如小麦锈病和晚疫病（这是一种影响马铃薯并造成爱尔兰饥荒的重要病害），但其他作物病害并没有得到常规监测。有一些现有的监测网络，但它们需要由政府间机构连接和资助，并扩大到全球监测系统，科研人员可以利用电子传感器改善病害监测，这些传感器可以帮助快速检测，然后跟踪新出现的植物病原体。

齐心协力保护农作物

为了防止植物病害的大流行，需要广泛的学者的努力，所谓的融合科学。这意味着经济学家、工程师、作物科学家、作物病害专家、遗传学家、地理学家、数据分析师、统计学家和其他人一起工作，以保护作物、种植作物的农民和以这些作物为食的人们。科研人员正在研究建立植物病原体传播的风险模型，并帮助预测，然后防止爆发。对病害传播进行建模和预测可以帮助更精确地调动缓解策略，以阻止大流行病。

植物病害的爆发正在增加

全球植物病害爆发的频率越来越高，威胁着全球粮食供应。根据2019年发表的一篇论文，由于植物病虫害，小麦、水稻和玉米等主要粮食作物的平均损失在21%到30%之间。以香蕉为例，特别是香芽蕉品种，它对一种名为Fusarium odoratissimum Tropical race 4的特定病原体没有抵抗力，这种病原体导致巴拿马病。这种病原体从亚洲迅速蔓延到非洲、中东，最近又进入南美洲，影响到美洲种植的主要出口香蕉类型。

气候变化加剧了病害的爆发

气候变化可能会加剧这些爆发。例如，在非洲，撒哈拉地区的气候变化和干旱影响了蝗虫的数量和范围，而蝗虫则破坏了撒哈拉以南非洲更南部的农作物。气候数据可以帮助推动病害的预测和传播模型。更频繁的降雨可以让空气中的植物病原体传播，真菌孢子可以随着飓风移动，这就是大豆锈病从南美传到北美的原因--通过风暴。也有提前出现的情况，由于春天较暖，病原体在生长季节比平时更早出现。

此外，食品贸易的全球性质正在推动一些植物病害大流行。新的有害植物病原体的出现给粮食供应增加了其他风险，而粮食供应已经因为全球粮食需求的增长而变得紧张。全球化意味着农业和食品供应越来越多地跨越国界相互联系。分析这些作物贸易网络，再加上各国之间更多的信息共享，可以帮助确定来自病虫害的风险。所以，有必要将全球人类健康和植物健康科学家联系在一起，共同工作。粮食安全和生计与农业有关，人类健康与我们消费的食物有关。

图1. 威胁粮食安全的几种新出现的重要植物病害，包括（A）由P. infestans引起的马铃薯晚疫病，（B）由H. vastatrix引起的咖啡锈病，（C）由F. oxysporum f. sp. cubense（TR4）在香蕉上引起的巴拿马病，以及（D）由东非CMV引起的木薯花叶病

图2. 新兴植物病害监测网络所需的关键组件和数据分析

图3. 利用地理空间分析技术绘制的美国马铃薯和番茄上由P. infestans引起的晚疫病报告

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