树木之王的回归

20世纪70年代初，弗吉尼亚理工学院的植物病理学家加里·格里芬（Gary Griffin）在蓝岭山脉狩猎时，偶然发现了一样比他打算猎取的松鸡更有价值的东西。“我走过一棵巨大的栗树，”他回忆道，“它已经死了，但树皮仍然完好无损。”换作别人，他可能看都不会多看一眼这棵枯木。但对于格里芬来说，这些宏伟的老树——无论生死——都是他拯救这一雄伟物种免遭悲惨结局计划的关键。

除非你达到了一定的年龄，否则你所知道的栗子很可能都是作为观赏植物进口的、矮小的亚洲品种。相比之下，美国栗树曾是如同加州红杉般巨大的参天大树。它们占据了东部林地的四分之一以上，其粗壮、笔直的树干提供了异常坚固且耐腐蚀的木材。然后在20世纪初期的几十年里，一种病害摧毁了美国栗树。这种病害在100年前的纽约动物园的树木上被发现，并迅速蔓延到美国栗树的自然分布区，从缅因州到密西西比州。超过30亿棵树死亡。一些幸存下来的变成了被损害的树桩，长出新芽，但新芽最终也会被侵袭并反复枯萎。

栗树病害是由一种真菌Cryphonectria parasitica引起的，这种真菌可能是在19世纪末从日本购入的栗树上引入的。栗子插条的邮购销售可能在疾病被认识到很久之前就已经将真菌广泛传播。真菌在树皮内外生长，形成大而可见的疮口，称为溃疡，阻碍了树液的流动。如果溃疡完全环绕树干，它们就会有效地勒死树木，树木会从这一点向上死亡。“从功能上讲，这和用斧头环剥树木没什么区别，”摩根敦西弗吉尼亚大学的森林病理学家威廉·麦克唐纳（William MacDonald）说。

在四种栗树——中国栗、日本栗、欧洲栗和美国栗——中，美国栗树最容易感染Cryphonectria病害。由于亚洲品种似乎对真菌具有天然抵抗力，美国农业部的林学家在20世纪初开始将亚洲栗树和美国栗树进行杂交，希望能培育出一种抗病害的杂交品种。亚洲-美国杂交品种确实能产生抗病树木，但它们也比纯美国栗树矮小得多。在森林中，矮小的杂交品种无法与枫树、山毛榉、白蜡树和橡树竞争。它们缺乏纯种栗树的精神和体格。“美国栗树是一种了不起的树，”麦克唐纳说。“在感染病害之前，它能与任何树木竞争。”

20世纪80年代，美国栗树基金会启动了一项计划，将中国-美国杂交品种反复回交美国栗树。育种者希望，每一代回交的后代中，有一小部分能保留中国栗树的高度抗病性，同时外观和习性更像美国栗树。“我们正在逐步稀释中国栗树的基因，除了我们正在选育的抗病基因，”基金会弗吉尼亚州梅多维尤育种农场的植物病理学家弗雷德·赫巴德（Fred Hebard）说。“回交的整个目的就是尽可能多地去除中国栗树的基因。”

赫巴德说，到目前为止，这个计划是有效的。每一代都有少数后代对病害具有很强的抵抗力，并且随着 successive 回交，这些树木展现出更多的美国栗树特征。但这个过程极其缓慢。需要手工授粉数百棵树；必须收获并播种数千粒种子。每一代幼苗都要等到至少三岁才能进行抗性测试。测试包括用钻孔器将真菌注入树皮，然后等待溃疡出现。在基金会工作了15年后，赫巴德终于种下了第三代回交后代的种子。它们还太小，无法接种，即使它们最终又大又抗病，也还需要10到20年的时间才能证明它们在野外具有竞争力。“我们需要多少次回交？我们还不知道，”赫巴德说，“直到我们看到100英尺高、直径两三英尺、在森林中生长得非常好的树木，我们才能知道。”

为了加快进程，纽约州立大学锡拉丘兹分校的生物技术专家威廉·鲍威尔（William Powell）和森林遗传学家查尔斯·梅纳德（Charles Maynard）正在转向基因工程。他们的计划是制造一种转基因栗树，使其具有抑制真菌生长的基因。理想情况下，他们可以将亚洲栗树的抗性基因导入美国栗树。但这些基因尚未确定，所以鲍威尔和梅纳德正在寻找替代方案。他们最喜欢的候选基因是一种小麦基因，其酶产物可以破坏侵蚀栗树树皮的Cryphonectria酸。在转基因栗树组织的试管研究中，该基因保护了木质素的形成，木质素是树皮的化学骨架。

但是，鲍威尔和梅纳德在试管阶段就遇到了困难。许多商业种植的树木——包括果树和松树、杨树、柳树等木材树种——都可以进行组织培养，转移到土壤中，然后长成整片种植园。“对栗树来说，事实证明非常非常困难，”梅纳德说，他自20世纪80年代末以来一直在研究这个问题。他发现唯一可以培养和重新种植的栗树组织来自未成熟的坚果，而从带刺的栗子壳中取出坚果“就像拆卸一只豪猪”。纽约州立大学的科学家们已经收获了超过10,000个坚果，但只有不到千分之一的坚果形成了可以诱导成整株植物的培养物。“一旦整株植物在培养中建立起来——有茎和叶——就很难生根，一旦生根，就很难在土壤中生长，”梅纳德说。

因此，生物技术捷径变成了漫长的迂回。即使成功了，一些科学家也肯定会抗议在公共森林中种植转基因生物。格里芬希望通过培育纯种、抗病害的美国栗树来避免这种情况。他的项目的第一步是找到最古老、最高大、最坚韧的树木。在俄亥俄州东南部的一个奶牛场有一棵，在弗吉尼亚州布莱克斯堡附近几个小时路程的一个牧场里也有一棵——这些树在病害最初爆发时就已经存在。他发现的蓝岭枯木是他见过的最大的之一，而且它仍然保留着树皮意味着它最近才死亡。虽然一棵死树在育种计划中用处不大，但附近有两棵粗大的活栗树，格里芬认为它们是近亲。“我们认为它们必须拥有一些相同的基因，”他说。“一定是松鼠把一些坚果带到了附近。”

一些植物病理学家质疑，幸存的美国栗树是否真的具有遗传抗性，并怀疑它们的杂交是否能增强这种假定的性状。格里芬说，虽然幸存者不像亚洲栗树那样具有抵抗力，但它们确实有一些天然防御机制。例如，当它们的枝条嫁接到活树桩上并接种真菌时，嫁接的枝条比平均感染的美国栗树表现得更好。格里芬认为，地理上遥远的幸存者可能各自拥有独特的抗性基因。通过杂交，他希望结合这些不同的基因，培育出更强韧的后代。“我们的最终目标是获得一种比任一亲本都具有更高抗性的树木，”他说。格里芬的妻子露西尔（Lucille）也参与部分运营的美国栗树合作基金会（American Chestnut Cooperators Foundation）在一个靠近格里芬办公室的种植园里，培育了100多棵栗树幸存者的后代。他说，现在判断他的项目是否成功还为时过早。

与此同时，格里芬和其他人正在探索拯救栗树的第四种策略，即控制病害真菌。20世纪50年代，欧洲栗树也曾被病害严重破坏，但在意大利，它们仍然被栽培并开始复苏。意大利栗树上的Cryphonectria感染了一种病毒，这种病毒限制了溃疡的形成。患有病毒感染真菌的树木茁壮成长，受损的真菌传播到欧洲其他地区，并随着传播复兴了栗树。康涅狄格农业站（Connecticut Agricultural Station）的病理学家在新黑文（New Haven）收集了患病欧洲真菌的样本，并识别了该病毒。但欧洲真菌由于病毒感染而变得过于虚弱，无法与美国菌株竞争。而且在多年的许多试验中，即使将欧洲真菌直接注入美国栗树的溃疡中，欧洲真菌也很难将病毒传染给美国Cryphonectria。“我仍然认为这有成功的潜力，如果我们能弄清楚如何传播它并使其保持稳定，”麦克唐纳说，他一直在威斯康星州一个稀有的栗树林进行生物防治实验。

格里芬认为，栗树最好的机会在于多种方法的结合。例如，在一个林地里，他和弗吉尼亚的其他研究人员将最大的幸存树木的枝条嫁接到芽丛上，然后将嫁接的枝条接种了带有病毒的真菌菌株。那是20世纪80年代初。如今，最大的嫁接枝条已超过60英尺高，胸径达20英寸，几乎没有被病害杀死的分枝。“这些树木表现得非常好，”他说。

但是，即使受损真菌在单棵树上繁盛，它也不会像在欧洲那样传播给其他树木。通过生物防治得以存活的树木都是一棵一棵手动接种的，有时甚至是一个溃疡一个溃疡地接种。这是一项充满爱的事业，其结果是今天的研究人员可能无法亲眼见证。然而，没有人想放弃。

“林业工人喜欢大树，”梅纳德说。“我们可能会折腾杨树和柳树——这能支付房租。但我们喜欢大树：红杉、冷杉。还有栗树。”