硅介导的辣椒抗黄螨防御反应：一种增强植物物理化学屏障的生态友好策略

《Experimental and Applied Acarology》：Silicon-mediated defence response in chilli against yellow mite infestation

本研究针对化学杀螨剂抗性及环境风险问题，探讨了硅（Si）在辣椒抗黄螨（Polyphagotarsonemus latus）中的诱导防御机制。通过叶面喷施CaSiO3和K2SiO3（0.1%-1.0%浓度），发现硅显著降低螨害率（最低达2.4%），增加叶片上下表皮厚度及水杨酸（SA）、茉莉酸（JA）含量，且对天敌瓢虫无负面影响。该研究为辣椒螨害综合治理提供了安全有效的硅肥应用方案。

　　

辣椒作为全球广泛种植的经济作物，因其独特的辛辣风味和丰富的维生素含量备受青睐。然而，其生产长期受到黄螨（Polyphagotarsonemus latus）的严重威胁。这种体型微小的害虫以辣椒的嫩叶、花和幼果为食，导致叶片卷曲、黄化甚至枯死，造成显著减产。目前农户多依赖合成杀螨剂进行防治，但螨类快速繁殖和易产生抗药性的特性，使得化学防治效果日益不佳，同时还带来环境污染和农药残留等问题。在这一背景下，寻求一种既能有效控害又环境友好的替代策略成为研究热点。

硅是地壳中含量丰富的自然元素，近年研究发现其在增强植物抗逆性方面具有潜力。它可通过物理和化学双重机制强化植物防御：一方面硅在植物组织中沉积形成二氧化硅屏障，增强叶片硬度，降低适口性；另一方面它能激活植物内源防御信号通路，促进防御激素的积累。尽管硅已在甘蔗、水稻等作物害虫防控中取得成效，但其在辣椒对抗黄螨中的应用机制尚不明确。为此，来自孟加拉国加济布尔农业大学的研究团队开展了系统研究，旨在揭示硅肥处理对辣椒抗螨性的影响及其生理生态机制。该成果发表于《Experimental and Applied Acarology》。

研究团队在2022年至2023年间于加济布尔农业大学实验田进行田间试验，选用当地辣椒品种，采用随机区组设计，设置钙硅酸盐（CaSiO₃）和钾硅酸盐（K₂SiO₃）两种硅源，分别以0.1%、0.5%和1.0%浓度进行叶面喷施，以不施硅处理为对照。在辣椒苗移栽15天后开始处理，共进行三次喷施，间隔10天。主要技术方法包括：叶片侵染率调查、天敌昆虫数量统计、叶片解剖结构分析、气谱-质谱联用（GC-MS）检测防御激素SA和JA含量、果实产量统计，并借助聚类热图、主成分分析（PCA）等多元统计方法评估处理效果。

硅对辣椒叶片黄螨侵染的影响

研究结果显示，硅处理显著降低了黄螨的叶片侵染率。在第三次喷施后，所有硅处理组的侵染率均显著低于对照组（19.2±0.6%），其中CaSiO₃在0.1%硅浓度下表现最佳，侵染率最低降至2.4±0.4%。随着喷施次数增加，硅的控害效果持续增强，CaSiO₃（0.1% Si）在第三次喷施后害情减少率达87.3%。不同硅源在相同浓度下对螨害的抑制效果无显著差异，说明硅的防控效果主要取决于活性成分浓度而非具体化合物类型。

硅对瓢虫种群的影响

值得注意的是，硅处理在有效抑制螨害的同时，并未对瓢虫（黄螨的主要天敌）种群数量产生负面影响。在整个观测期内，各处理组与对照组瓢虫数量维持在每株1.2±0.5至2.5±0.4头，统计无显著差异。这表明硅作为一种防御诱导剂，具有较好的天敌相容性，有利于田间生态平衡的维持。

硅对植物特性及产量的影响

解剖学分析发现，硅处理显著增加了辣椒叶片上下表皮的厚度。其中1.0%硅浓度的CaSiO₃和K₂SiO₃处理效果最显著，上表皮厚度分别达到7.4±0.03μm和7.2±0.1μm，而下表皮厚度也增至6.2±0.01μm和6.3±0.1μm，显著高于对照（3.2±0.1μm）。叶片表皮的增厚可能增强了植物对刺吸式害虫的物理抗性。

激素检测结果表明，硅处理能诱导辣椒叶片中水杨酸（SA）和茉莉酸（JA）的积累。特别是CaSiO₃在0.1%浓度下SA和JA含量最高，分别为0.4375±0.003μg/mL和0.3643±0.00506μg/mL。硅源类型对激素诱导效果存在差异，CaSiO₃在促进防御激素合成方面优于K₂SiO₃。这些激素作为植物应激信号分子，在启动抗虫相关基因表达和次生代谢物合成中起核心作用。

产量分析进一步证实硅处理的积极作用。两次采收数据显示，硅处理植株的健康果实重量显著高于对照，其中CaSiO₃（0.1% Si）处理组在第一次和第二次采收时单株健康果重分别达345.8±5.3克和335.0±4.2克。与此同时，受害果实在对照中重量最高，说明硅处理不仅减轻了危害，还保障了辣椒的经济产量。

多元分析揭示硅处理的综合效应

通过主成分分析（PCA）和聚类热图可见，硅处理组与对照组在多个指标上呈现明显分离。叶片侵染率与SA、JA含量及叶片表皮厚度呈负相关，而健康果实产量与这些防御指标正相关。多元方差分析（MANOVA）证实处理对整体因变量组合有显著影响，说明硅处理通过多途径协同增强了辣椒的抗螨能力。

本研究系统阐明了硅在辣椒抗黄螨中的双重防御机制。一方面，硅通过增强叶片表皮厚度构建物理屏障，降低螨类取食效率；另一方面，它激活SA和JA信号通路，增强植株化学防御能力。研究还表明，硅处理对主要天敌瓢虫无负面影响，具备良好的生态兼容性。尽管CaSiO₃在诱导防御激素方面表现更优，但两种硅源在相同浓度下对螨害的防控效果相当，这为农户根据当地资源选择硅肥提供了灵活性。该成果不仅为辣椒黄螨的绿色防控提供了可靠方案，也为硅在综合害虫治理（IPM）体系中的推广应用奠定了理论基础。