狗狗也能看病?識別植物流行病,狗比試劑盒還管用

大家印象中的狗狗或是可愛呆萌,或是拆家能手,甚至厲害的警犬,可以追蹤搜救。但最近一項研究,竟然訓練狗來診斷植物流行病,併成功地利用狗來檢測出了柑橘的黃龍病,準確性超過99%。

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狗狗也能看病?識別植物流行病,狗比試劑盒還管用

美國皮爾斯堡園藝研究實驗室的植物流行病學家戈特瓦爾德發現,訓練狗鑑別柑橘的黃龍病,準確率超過99%。他說:“我們發現,經過訓練,這些狗能夠在接種樹木兩週內識別出受感染的樹木。”這些狗還能夠區分柑橘綠變病原體和其他柑橘細菌、病毒、真菌和螺旋體病原體,包括密切相關的自由桿菌種類。

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柑橘黃龍病&狗

柑橘黃龍病是由一種限於韌皮部內寄生的革蘭氏陰性細菌引起,可導致果實偏小、畸形、異色,葉片黃化,根系腐爛等症狀,是世界柑橘生產上的毀滅性病害。 該病主要分佈在亞洲、非洲、大洋洲、南美洲和北美洲的近50 個國家和地區,嚴重製約柑橘產業的健康發展。

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該病傳播迅速,診斷困難,不易醫治。它主要以柑橘木蝨為傳播媒介,還可藉助嫁接、菟絲子傳播。由於病菌存在於韌皮部中,一般藥物很難到達,柑橘一旦感病會終身帶病。常見的診斷手段有田間症狀診斷和核酸分子檢測。

所以診斷出病樹並隔離銷燬是阻止其傳播的最有效手段,而人工田間症狀診斷受其他疑似病干擾,核酸分子診斷成本較高。而犬類嗅覺靈敏度非常高(要超過人的1 200倍),甚至能嗅出精密儀器也測不出的細微氣味,所以利用狗來檢測植物病,是一個既高效,又經濟的方法。

犬的訓練敏化

該研究共選用了二十隻犬,品種包括:比利時瑪利諾犬[BM],德國牧羊犬[GS],BM×GS雜種犬和史賓格犬。經過1到3 周的適應期後,每隻犬接受了8到10周的服從和敏化訓練。敏化訓練分為三個階段。

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在第一階段,讓每隻犬嗅探四棵樹木,其中一棵被致病菌(CLas )感染。犬很快就認識到有棵樹是不同的,這時對其進行口頭獎勵。同時,訓練他們識別出正確的C Las感染樹後坐下發出 警報。重複並加強這個過程,直到培訓師確信犬已經記住了氣味特徵並準確地發出警報為止。

在第二階段,向犬展示一排10至20棵樹,其中1棵是C被Las感染並隨機放在該行中。鼓勵犬按順序詢問該行中的每棵樹,並通過發出警報來識別受感染的樹,並予以獎勵。此階段訓練犬類是在多重環境中遇到樹木時進行嗅探的,增強目標氣味特徵的烙印,並提高準確性。

第三階段,在佛羅里達州沃盧西亞縣農村建立了一個田地,該地區沒有柑橘園,很少有居民柑橘樹。然後用10×10棵柑橘類盆栽的網格組成,行間和行間3.05 m,類似於一個新建的柑橘園。在土裡放置塑料罐體,以便可以將實驗盆栽自由移動。用隨機數生成器來確定100棵樹網格中的CLas陽性樹。工作人員和犬在每行盆栽旁邊小跑,然後蛇形前進到下一行。如上所述,對犬的每個正確警報都進行獎勵。最終,犬正確發出警報的準確度達到了99.6%。

區分病原體

除此之外,訓練過後的犬還能區分識別出黃龍病病原體。在測試430棵由各種柑橘屬細菌,病毒,類病毒,支原體和螺旋體病原體感染的樹木組成的混合種群,訓練犬識別出了幾種CLas菌株:這些感染樹木的病原體來自八個國家。這表明具有高度相似性的不同病原體都可以被犬識別出。

其他感染植物

長春花和本氏菸草都與柑橘是不同植物科屬,他們也是CLas的非菊科宿主植物,將這兩種植物接種CLas後,表現出症狀並通過PCR檢測呈陽性。然後讓犬進行檢測,犬檢測的精確度同樣達到了99%以上。

然後用CLas與其他細菌進行體外共培養,用隨機分配的CLas與巨型芽孢桿菌、假單胞菌的共培養液經過稀釋後進行測試,在柑橘樹能夠感染的濃度水平,犬對CLas發出警告的準確度達到了97%以上。這也說明了犬識別CLas與宿主無關,犬可以單獨直接對病原體CLas進行識別

據此實驗,說明犬類及生物界有著巨大尚未開發的潛力,在將來的農業生產中,可能發揮出我們意想不到的作用。


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