根瘤菌共生作用以及豆科植物氮素含量的增加对豌豆叶象甲（鞘翅目：曲蠹科）对寄主植物的接受度及其取食偏好的影响

《Canadian Journal of Plant Science》：Effects of Rhizobium symbiosis and nitrogen augmentation of faba bean on host acceptance and feeding preference of the pea leaf weevil (Coleoptera: Curculionidae)

根瘤菌共生和氮肥处理通过影响营养与防御平衡调控豌豆叶象甲取食行为及鹰嘴豆产量。实验室和田间实验表明，根瘤菌接种植株更受成虫偏好，其产量提升源于增强的间接抗虫性，而氮肥处理虽降低根瘤形成，但成虫取食增加导致产量未改善，反而可能因营养-防御权衡加剧虫害风险。研究揭示了共生微生物在调节植物-昆虫互作中的双重作用机制。

　　在自然界中，豆科植物与根瘤菌之间的共生关系是维持生态系统中氮循环的重要机制。根瘤菌能够帮助豆科植物固定大气中的氮，从而提升其生长和繁殖能力。然而，这种共生关系不仅影响植物的营养供给，还可能通过改变植物的防御机制间接影响植食性昆虫的取食行为和种群动态。以豌豆叶象甲（*Sitona lineatus*）为例，这是一种专食性昆虫，其成虫主要在地表取食豆科植物的叶片，而幼虫则在根瘤中取食，这使得豌豆叶象甲与根瘤菌之间的关系变得尤为复杂。本研究通过实验室和田间实验，探讨了根瘤菌共生以及土壤氮素补充对豌豆叶象甲的宿主选择、取食偏好、幼虫发育和豆科植物产量的影响。

在实验室条件下，豌豆叶象甲的成虫对根瘤菌处理过的和未处理的豌豆植株没有明显的取食偏好。然而，在田间实验中，成虫更倾向于选择根瘤菌处理过的豌豆植株。这一现象表明，根瘤菌可能通过增强植物的防御能力，间接影响成虫的宿主选择行为。尽管实验室中的成虫未表现出对根瘤菌处理植物的偏好，但田间环境中根瘤菌处理的植株可能提供了更强的化学防御，从而影响了成虫的取食选择。此外，根瘤菌处理的豌豆植株产量更高，而无论其是否影响根瘤数量。这表明，根瘤菌共生不仅提高了植物的营养供给，还可能通过增强植物的防御能力来减少植食性昆虫的损害，从而在一定程度上保护了作物产量。

另一方面，氮素补充对豌豆叶象甲的成虫取食和产卵行为产生了显著影响。在实验室实验中，氮素补充的植株上，成虫的取食量增加，而雌性成虫则更倾向于在氮素补充的植株周围产卵。这可能是因为氮素补充提高了植株的营养价值，使得成虫在取食和繁殖方面获得更大的收益。然而，氮素补充并未有效保护豆科植物的产量，反而降低了根瘤的形成，从而减少了幼虫的发育资源。这说明，虽然氮素补充可能在短期内提高了成虫的取食和繁殖效率，但长期来看，它可能削弱了根瘤菌共生对植物的保护作用。

在田间实验中，研究者发现，根瘤菌处理的植株上，成虫的数量并没有显著差异，但成虫更倾向于在未处理的植株上取食，这可能是因为根瘤菌处理的植株具有更强的化学防御能力。同时，根瘤菌处理的植株上产卵的数量与未处理植株相似，这表明氮素补充并未改变成虫的产卵偏好。然而，氮素补充的植株上，幼虫的发育数量明显减少，而根瘤的数量也相应减少。这表明，氮素补充可能通过抑制根瘤菌的共生作用，间接影响了豌豆叶象甲幼虫的发育。尽管如此，根瘤菌处理的植株仍然能够保持较高的产量，这可能是因为根瘤菌增强了植物的防御能力，从而减少了成虫对植株的取食损害。

豌豆叶象甲的成虫和幼虫对豆科植物的取食和产卵行为对农业生产造成了严重威胁。因此，理解根瘤菌共生和氮素补充如何影响豌豆叶象甲的宿主选择和种群动态，对于制定有效的害虫管理策略至关重要。本研究发现，根瘤菌共生可能通过增强植物的防御机制，间接减少成虫的取食行为，从而保护作物产量。然而，氮素补充虽然提高了成虫的取食和繁殖效率，却削弱了根瘤菌对幼虫发育的促进作用，这可能导致植株的产量受损。因此，需要进一步研究根瘤菌共生和氮素补充之间的相互作用，以及它们如何共同影响豌豆叶象甲的宿主选择和种群动态。

此外，本研究还发现，根瘤菌处理的植株上，成虫的取食行为受到抑制，这可能是因为根瘤菌激活了植物的防御信号通路，如茉莉酸、乙烯和脱落酸等。这些植物激素的增加可能提高了植物的化学防御能力，从而降低了成虫的取食偏好。然而，成虫在氮素补充的植株上取食量增加，这表明氮素补充可能提高了植株的营养价值，从而吸引了更多的成虫。这种营养与防御之间的权衡关系，可能是豌豆叶象甲宿主选择行为的重要驱动因素。

在田间实验中，研究者还发现，根瘤菌处理的植株上，成虫的数量并没有显著变化，但它们的取食行为明显受到抑制。这可能是因为根瘤菌处理的植株具有更强的化学防御能力，使得成虫更倾向于选择其他类型的植株。然而，氮素补充的植株上，成虫的取食行为和产卵行为显著增强，这表明氮素补充可能通过提高植株的营养价值，吸引了更多的成虫。这种现象可能对农业生产造成更大的威胁，因为氮素补充虽然短期内提高了成虫的取食和繁殖效率，但长期来看，它可能削弱了根瘤菌对幼虫发育的促进作用，从而影响植株的产量。

综上所述，根瘤菌共生和氮素补充对豌豆叶象甲的宿主选择和种群动态具有复杂的影响。根瘤菌处理的植株可能通过增强植物的防御能力，间接减少成虫的取食行为，从而保护作物产量。然而，氮素补充虽然提高了成虫的取食和繁殖效率，却削弱了根瘤菌对幼虫发育的促进作用，这可能导致植株的产量受损。因此，需要进一步研究根瘤菌共生和氮素补充之间的相互作用，以及它们如何共同影响豌豆叶象甲的宿主选择和种群动态。这将有助于制定更加有效的害虫管理策略，以减少豌豆叶象甲对豆科作物的损害，提高农业生产效率。