《Crop Protection》：A disease complex: crop losses and economic impact of corn stunt diseases on Brazilian corn production
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玉米茎枯病（由MBSP和CSS引起）通过玉米叶蝉传播，导致巴西2010-2024年间玉米产量年均损失22.7%（约3.18亿吨）和经济损失65亿美元，虫icide成本上升19%。研究强调需加强监测、系统评估和产业链协作。
查尔斯·马丁斯·奥利维拉（Charles Martins Oliveira）|蒂亚戈·多斯·桑托斯·佩雷拉（Tiago dos Santos Pereira）|拉里萨·佩雷拉·莫鲁（Larissa Pereira Mouro）|玛丽亚·克里斯蒂娜·卡纳莱（Maria Cristina Canale）
Embrapa Cerrados，BR 020公路18公里处，普拉纳尔蒂纳（Planaltina），巴西利亚/DF，73.310-970
摘要
玉米是全球主要的谷物之一，因其高产量、适应性强以及在食品、工业和能源领域的广泛应用而受到重视。它在缓解粮食短缺方面发挥着关键作用，尤其是在粮食不安全的国家。巴西的玉米产量位居世界第三，并且是主要的出口国，为全球供应链做出了贡献。然而，自2015年以来，巴西日益受到玉米矮缩病害的威胁，这些病害的病原体（玉米丛生矮缩植原体（MBSP）和玉米矮缩螺旋体（CSS）由玉米叶蝉（Dalbulus maidis）（半翅目：蝉科）传播。这些病害目前没有有效的治疗方法，在高发病率条件下可能导致作物完全失败。本研究利用官方数据和与玉米生产行业相关方的实地调查，估算了巴西因玉米矮缩病害造成的经济损失和产量损失。研究结果表明，2020年至2024年间，玉米矮缩病害导致的平均产量损失为22.7%，相当于每年约3180万吨，由此造成的年均经济损失约为65亿美元。用于控制D. maidis的杀虫剂成本增加了19%（2020/21–2023/24年），每公顷成本超过9美元。这些结果凸显了玉米矮缩病害对玉米生产的严重影响，强调了建立完善的监测系统、进行系统的损失评估以及在整个生产链中协调应对措施的必要性，以减轻其影响并适应这一复杂病原体系统带来的持续挑战。
引言
玉米（Zea mays L.）是全球产量最高的谷物之一，这主要归功于其单位面积的高产量以及对不同生态系统的广泛适应性。它被广泛用于人类和动物的营养，并作为生产生物燃料、化学化合物、生物塑料和其他材料的原料。此外，对于全球低收入国家中面临粮食不安全问题的人口来说，玉米也是主要的食物来源（Shiferaw等人2011年，García-Lara和Serna-Saldivar 2019年，Grote等人2021年，Ristaino等人2021年，FAOSTAT 2024年）。在巴西农业产业中，玉米的产量仅次于大豆（Conab 2024a），位居第二。巴西是全球第三大玉米生产国（USDA 2024a），2023/2024年的产量达到1.157亿吨（Conab 2024a），产值约为220亿美元。过去几十年里，巴西玉米产量的增长得益于生产系统的变革，包括种植窗口的扩大、年度收获次数的增加、植株空间分布和密度的优化、高产杂交种的遗传改良、现代技术的采用以及投入品的广泛使用（Klein和Luna 2019年，2022年，Oliveira和Frizzas 2022年）。然而，多年来巴西玉米生产系统的变化可能导致害虫和病害的相对重要性发生转变（Oliveira等人2014年，Bedendo和Lopes 2021年）。
玉米矮缩病害与属于软壁菌纲（Mollicute）的限韧皮部细菌有关，包括玉米矮缩螺旋体（CSS，Spiroplasma kunkelii）和玉米丛生矮缩植原体（MBSP，'Candidatus Phytoplasma asteris'），目前尚无根治这些病害的管理措施（Pérez-Lopez等人2018年，Oliveira和Frizzas 2022年）。当这些病害在高发病率条件下发生时，尤其是在对这些病原体高度敏感的遗传材料（品种或杂交种）中，可能导致高达100%的产量损失（Nault 1980年，1990年，Oliveira和Sabato 2017年，Oliveira等人2002年，2005年，Sabato 2017年，Oleszczuk等人2020年）。与玉米矮缩病害相关的软壁菌通过玉米叶蝉Dalbulus maidis（半翅目：蝉科）传播，这种昆虫与病原体之间存在持续且可传播的关系（Nault 1980年，Nault 1997年，Orlovskis等人2015年）。这种昆虫还能传播玉米细条纹病毒（MRFV，Marafivirus）和玉米条纹花叶病毒（MSMV，Geminiviridae）（Gámez 1969年，Nault 1980年，1990年，Vilanova等人2022年）。由于这两种病毒的症状通常较为微妙且有时可逆，因此长期以来未被充分重视（Canale等人2023年，Andrade等人2024年）。此外，最近发现了MSMV，但对其在玉米矮缩病害病原体系统中的作用了解甚少。玉米矮缩病害是一个典型的“植物病害复合体”例子，其中两种限韧皮部病原体（S. kunkelii和'Ca. P. asteris'）通过共同的传播媒介D. maidis感染同一宿主（Z. mays），这可能加剧病害的严重性和管理的复杂性（Lamichhane等人2024年）。
这些细菌引起的玉米矮缩病害症状多样，患病植株的叶片常呈现红色或黄色，尤其是在叶缘和顶端区域（Nault 1980年，Orlovskis等人2017年，Sabato 2017年）。在田间条件下，仅凭叶片症状通常无法区分这两种软壁菌，同一植株上常常同时存在混合感染（Sabato 2017年），因此这些病害统称为玉米矮缩病害。
自1970年以来，巴西就检测到了导致玉米矮缩病的病原体，自1990年以来该国MBSP、CSS和MRFV出现了零星和局部爆发（Costa等人1971年，Bedendo等人2000年）。因此，玉米矮缩病害和玉米叶蝉D. maidis》曾被视为巴西玉米种植中的次要植物检疫问题。然而，过去几十年玉米生产系统的变化导致玉米植株在田间几乎全年存在，从而改变了这一病原体系统，最近在其他南美国家也是如此（Carloni等人2013年，Rybicki 2015年，Jones和Medina 2020年，Ribeiro和Canale 2021年，Oliveira和Frizzas 2022年，Pozebon等人2022年，Virla 2024年）。自2015年以来，玉米矮缩病害的严重爆发每年都在各个生产区域造成作物损失，对全国产量产生了重大影响，已成为玉米生产的主要威胁（Sabato 2017年，2018年，Oliveira等人2020年，Oliveira和Frizzas 2022年）。鉴于巴西是全球最大的玉米出口国之一（USDA 2024b），该国的生产问题可能会影响全球玉米供应链。
尽管过去十年间玉米矮缩病害对玉米生产链的负面影响已被广泛认可，但值得注意的是，目前还没有科学研究评估这些病害在主要生产区域的经济和产量影响及其对巴西经济的影响。有一项孤立的研究估计，2000年巴拉那州（Paraná）第二季玉米种植期间，玉米矮缩病害造成的损失约为1650万美元（Oliveira等人2003年）。估算农业中由生物因素造成的经济损失对于制定公共政策至关重要，这些政策有助于了解这些细菌对农业和环境的相对重要性。此类数据还可以为制定有害物种（害虫、病害、杂草）的管理策略以及评估植物保护措施的有效性提供依据（Walker 1983年，Oerke和Dehne 2004年，Oliveira等人2014年）。
本文估算了巴西主要玉米生产地区因玉米矮缩病害（MBSP和CSS）造成的经济损失和产量损失。
数据来源
首先分析了1976年至2024年巴西玉米产量（千克/公顷）、谷物产量（吨）和种植面积（公顷）的历史数据（Conab 2024b）（图1），旨在识别过去近五十年来玉米作物歉收（谷物产量和/或产量减少）的情况及其与玉米矮缩病害发生的可能关联。随后，估算了巴西玉米作物因玉米矮缩病害造成的经济损失和谷物产量损失。
巴西玉米生产趋势
在玉米产量的历史数据中，1976/1977年至2011/2012年间，玉米的种植面积变化不大，介于1000万至1400万公顷之间。2011/2012年至2015/2016年间，种植面积保持在约1500万公顷左右，此后增长加快，2022/2023年度的种植面积达到约2230万公顷（图1A，B）。全国总产量和平均生产力的增加表明...
讨论
当易感植株被致病性强、导致植株功能紊乱的病原体感染时，将会造成损害，这会影响植株的表型，进而影响其产量（Bergamin Filho等人2018年）。除了直接的产量和质量损失外，种植者还会因不得不选择产量较低、成本更高的品种而遭受经济损失，同时还需要承担化学品、机械和劳动力的费用...
作者贡献声明
拉里萨·佩雷拉·莫鲁（Larissa Pereira Mouro）：撰写 – 审稿与编辑，数据整理。蒂亚戈·多斯·桑托斯·佩雷拉（Tiago dos Santos Pereira）：撰写 – 审稿与编辑，数据整理。玛丽亚·克里斯蒂娜·卡纳莱（Maria Cristina Canale）：撰写 – 审稿与编辑，初稿撰写，可视化处理，验证，方法论研究，调查。查尔斯·马丁斯·德·奥利维拉（Charles Martins de Oliveira）：撰写 – 审稿与编辑，初稿撰写，可视化处理，验证，方法论研究，调查，数据整理，概念构建
未引用的参考文献
Agrofit, 2025; Alves等人，2020; Bedendo和Lopes, 2019; Castilhos等人，2022; CEPEA/CNA, 2024; Dively等人，2018; EPEA, 2024; Erenstein, 2010; 粮农组织（Food and Agricultural Organization），2018; García等人，2023; Lamichhane, 2025; Lira等人，2020; Oliveira等人，2017; Pérez-López等人，2018; QGIS开发团队，2024; Yang等人，2023; Yu等人，2003; Zhou等人，2024.
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究工作。
数据可用性
数据可应要求提供。
利益冲突声明
? 作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究工作。
致谢
“科学本质上是对日常思维的精炼”——阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）
