北京市农林科学院植保所发文解析天敌产卵行为对害虫生物防治的增效作用

发布时间：2024年02月22日 13:37　　浏览次数：303

2024年2月16日，北京市农林科学院植物保护研究所应用昆虫研究室团队在国际知名昆虫学期刊Journal of Pest Science（中科院一区，IF2022=4.8）上在线发表题为“Host plants benefit from non‑predatory effects of zoophytophagous predators against herbivores”的研究论文。该研究发现寄主植物可以在杂食性捕食者的非捕食效应中获益，降低后续侵染的害虫西花蓟马的适合度，对害虫的生物防治起到增效作用。

在植物和昆虫的长期协同进化过程中，植物已经进化出一系列复杂、多样的防御机制来抵御昆虫的攻击。探索寄主植物、植食性昆虫和捕食者之间的相互作用关系是增强生物防治的重要方法。前期研究发现杂食性捕食者可以通过取食为害诱导植物的防御反应，降低害虫的适合度。杂食性捕食者东亚小花蝽Orius sauteri是一种重要的捕食性天敌昆虫，可以捕食蓟马、粉虱、蚜虫、叶螨和鳞翅目害虫的卵及低龄幼虫等，在我国已被广泛用于防治农业生产中蓟马等多种害虫，具有很好的应用前景。重要的是，东亚小花蝽特殊的产卵行为与植物密不可分。东亚小花蝽雌成虫将它的卵产到植物组织中，会对植物组织造成破坏性的物理和生理损伤。那么东亚小花蝽在植物上的特殊产卵行为是否也可以通过诱导植物防御反应影响害虫的适合度呢？

图1东亚小花蝽在植物上的产卵行为

因此我们针对东亚小花蝽产卵行为与植物诱导防御反应的关系开展了系列研究，发现对随后植食性昆虫的为害产生负面影响。在实验室和田间条件下的番茄植株上预侵染东亚小花蝽雌成虫（取食和产卵行为）显著降低了西花蓟马的适合度、繁殖和选择偏好，而雄成虫（仅有取食行为）侵染的这种趋势相对较弱，这可能是由于东亚小花蝽雌成虫特殊的产卵行为造成的。转录组学分析发现，与未处理的番茄植株相比，MAPK信号通路、植物激素信号转导通路和植物-病原菌相互作用的防御相关通路在东亚小花蝽雌成虫侵染的植株中显著富集。进一步发现，茉莉酸（JAs）通路的三个关键基因，AOS（丙二烯氧合酶）、JAZ2（茉莉酸JAZ蛋白）和PI-1（蛋白酶抑制剂）显著上调，而雄成虫处理组并未有以上表现，所以东亚小花蝽雌成虫的产卵行为激活了植物的防御反应，进而降低了西花蓟马的适合度。基于此，在害虫综合治理（IPM）过程中，可以通过早期释放杂食性捕食者东亚小花蝽激活植物的防御反应，增效害虫的生物防治作用，使寄主作物从捕食者的非捕食效应中获益。

图2东亚小花蝽侵染番茄后降低西花蓟马的适合度

北京市农林科学院植保所和南京农业大学农学院联合培养博士研究生朱正阳为文章的第一作者，北京市农林科学院植保所王甦研究员和邸宁副研究员为文章的共同通讯作者。北京市农林科学院植保所赵尔成研究员、客座研究生刘俊秀，南京农业大学农学院徐志刚教授，法国国家农业食品与环境研究院Coline C. Jaworski副研究员、Nicolas Desneux研究员，中国农科院植保所高玉林研究员参与了该研究。本研究得到了北京市生态循环低碳发展创新团队（BAIC08-2023-YJ02），北京市农林科学院创新能力建设项目（KJCX20210402，KJCX20230417，KJCX20230115）等项目的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1007/s10340-024-01749-2