利用多元回归模型解析橄榄挥发物和脂肪酸如何影响Bactrocera oleae（Rosii）的产卵偏好

《Journal of Applied Entomology》：Deciphering How Olive Volatiles and Fatty Acids Shape Bactrocera oleae (Rosii) Oviposition Preference Using Multivariate Regression Models

本研究分析不同橄榄品种的挥发性有机物（VOCs）、脂肪酸（FA）和生育酚（tocopherols）对橄榄蝇产卵选择的影响。通过GC-MS和HPLC分析，发现α-蒎烯、copaene和非anal等VOCs具有吸引作用，而D-柠檬烯和o-二甲苯则具有 repellent效应。开发的多变量模型显示VOCs预测能力优于FA和生育酚，为抗性品种选育提供依据。

　　橄榄果蝇（*Bactrocera oleae*）是橄榄树的主要害虫，对全球橄榄生产造成严重威胁，损失估计高达15%。这种害虫的行为受到多种信号的影响，包括视觉、嗅觉、听觉、味觉和触觉信号，这些信号不仅决定了其交配和繁殖的成功，还影响其寻找适宜后代发育条件的能力。近年来，研究重点逐渐转向橄榄果的化学成分，尤其是挥发性有机化合物（VOCs）在这些行为过程中的作用。VOCs作为低分子量、高蒸气压的化合物，能够在常温下轻易蒸发，对植物与周围环境的互动至关重要。VOCs不仅参与植物的通讯和繁殖机制，还可能影响其防御反应。在本研究中，我们进一步探讨了橄榄果蝇与特定化学特征之间的关系，特别是VOCs、其前体脂肪酸（FA）以及脂质抗氧化剂——生育酚（tocopherols）之间的联系，以期开发出能够预测橄榄果蝇侵染倾向的模型，从而在橄榄育种计划中筛选出抗虫性更强的品种。

橄榄果蝇的卵产行为受到橄榄果实化学特征的显著影响。在本研究中，通过分析来自西班牙和希腊的四个橄榄品种，我们发现不同品种之间在化学成分上存在显著差异。其中，已知抗虫性较强的品种“Hojiblanca”和“Kalamon”表现出较高的D-柠檬烯（D-limonene）浓度，而饱和脂肪酸（SFA）含量较低。此外，一些特定的VOCs，如α-蒎烯（α-pinene）、 Copaene、壬醛（nonanal）和邻二甲苯（o-xylene），以及某些次要脂肪酸，被发现是构建多变量模型以预测橄榄果蝇卵产倾向的关键预测因子。这些模型能够帮助识别哪些化学特征最能影响果蝇的行为，从而提高橄榄育种计划的有效性。

在实验方法方面，研究采用了一种标准化的采样和果蝇偏好测试流程。研究地点位于西班牙塞维利亚的莫龙德拉弗龙特拉（Morón de la Frontera），该地区具有适宜的气候条件，总灌溉量约为120毫米。实验对象包括两个先进的橄榄品种选择（US-06-1388和US-06-194）以及两个传统品种（“Hojiblanca”和“Kalamon”）。果实采样过程严格控制在相同成熟度下进行，以确保实验结果的可比性。通过头空固相微萃取（HS-SPME）和气相色谱-质谱联用（GC/MS）技术，我们对VOCs进行了详细分析，同时通过皂化提取法对脂肪酸和生育酚的组成进行了测定。这些化学成分的分析结果表明，不同品种之间在VOCs的种类和含量上存在显著差异，而这些差异与果蝇的卵产行为密切相关。

在VOCs的分析中，我们发现每个品种释放的VOCs种类和数量有所不同。例如，US-06-1388释放了25种VOCs，而“Kalamon”仅释放了19种。这种差异可能是由于品种遗传、农业实践、果实成熟度以及地理位置和气候条件的综合作用。此外，不同品种在VOCs的总含量上也表现出显著差异，其中“Hojiblanca”和“Kalamon”释放的VOCs总量远高于US-06-194。尽管这些总量差异较大，但它们似乎并未直接决定果蝇的卵产倾向，而是一些特定的VOCs，如D-柠檬烯、o-xylene、α-蒎烯、Copaene和壬醛，显示出更强的吸引力或排斥力。例如，D-柠檬烯被发现具有显著的排斥作用，而壬醛则被证实为吸引果蝇的重要化合物。

脂肪酸的分析结果也揭示了品种间的显著差异。饱和脂肪酸（SFA）在“Kalamon”中含量最低，而在US-06-1388中含量最高。而单不饱和脂肪酸（MUFA）则在“Hojiblanca”中表现出较高的比例，说明其脂肪酸组成可能在抗虫性方面具有积极作用。相比之下，多不饱和脂肪酸（PUFA）的含量在不同品种间变化不大，但某些品种如“Kalamon”表现出较高的PUFA水平，这可能与其较高的抗虫性有关。然而，这些脂肪酸的具体作用机制尚未完全明确，需要进一步研究。

生育酚的含量同样在品种间存在显著差异，其中“Hojiblanca”和US-06-1388的生育酚总量较高，而“Kalamon”和US-06-194的生育酚含量较低。这些结果表明，生育酚可能在橄榄果蝇的侵染过程中起到一定作用，但具体机制仍需深入探讨。虽然生育酚的含量与果蝇的卵产行为没有明显的正相关或负相关，但β-生育酚在所有模型中均被识别为一个关键变量，这可能意味着其在果蝇行为中的作用较为复杂。

在建立预测模型方面，我们采用了多变量线性回归模型（MLRMs）来分析VOCs、脂肪酸和生育酚对橄榄果蝇卵产行为的影响。模型显示，基于VOCs的预测模型在解释果蝇行为方面表现更为优越，其相关系数（R）和均方根误差（RMSE）均优于基于脂肪酸和生育酚的模型。这表明VOCs在果蝇行为中的作用更为直接和显著。此外，模型还揭示了不同化学成分之间的相互作用，说明单一化合物可能不足以完全解释果蝇的卵产倾向，而是需要综合考虑多种成分的共同作用。

本研究的结果对橄榄育种计划具有重要指导意义。通过识别出与果蝇卵产行为显著相关的化学成分，可以为培育抗虫性更强的橄榄品种提供科学依据。此外，这些模型也为理解橄榄果蝇与橄榄果实之间的化学相互作用提供了新的视角，有助于开发更有效的害虫防控策略。然而，需要注意的是，这些模型的预测能力可能受到果实成熟度和年份等因素的影响，因此在实际应用中需要进一步验证和优化。

总的来说，本研究揭示了橄榄果蝇与橄榄果实化学成分之间的复杂关系，特别是VOCs、脂肪酸和生育酚在影响果蝇行为中的作用。这些发现不仅有助于提高橄榄生产的安全性和可持续性，也为未来的研究提供了新的方向，例如进一步探索不同化学成分的协同效应以及它们在果蝇行为中的具体作用机制。通过这些研究，我们有望开发出更加精准的橄榄育种方法，从而减少橄榄果蝇对橄榄产业的威胁。