Lecanicillium 可促进肾豆的生长，并增强其对 Frankliniella occidentalis（缨翅目：蓟马科）侵害的抵抗力

《Biological Conservation》：Lecanicillium enhances kidney bean growth and confers resistance against Frankliniella occidentalis (Thysanoptera: Thripidae) infestation

本研究探讨了Lecanicillium attenuatum和Lecanicillium cauligalbarum两种内生真菌对花生芽生长及蓟马（Frankliniella occidentalis）的影响。结果表明，两种真菌均能定殖于植物组织，显著促进植物株高、鲜重及根系生物量，并降低蓟马成虫和幼虫的存活率及繁殖能力，验证了其作为生物防治剂的潜力。

　　在当今农业领域，害虫的控制一直是保障作物产量和质量的重要课题。随着化学农药的广泛应用，害虫对药物的抗性逐渐增强，这不仅增加了防治成本，也带来了环境污染和生态失衡等问题。因此，寻找更为环保、可持续的害虫控制方法成为科研人员关注的重点。在这一背景下，一些研究开始探索利用植物内生真菌作为生物防治手段的可能性。内生真菌是指那些能够在植物体内定殖而不引起明显病害的微生物，它们不仅能够促进植物生长，还能增强植物对病原体和害虫的抵抗力。本文探讨了两种内生真菌——Lecanicillium attenuatum 和 L. cauligalbarum 对西花蓟马 (Frankliniella occidentalis) 的影响，特别是在其对植物生长和害虫控制方面的潜力。

西花蓟马是一种全球分布的农业害虫，广泛危害多种作物。此前的研究已经表明，L. attenuatum 和 L. cauligalbarum 对西花蓟马具有一定的致病性。然而，关于这两种真菌是否能够在植物体内定殖，并通过这种方式持续抑制西花蓟马的生长和繁殖，仍然缺乏深入研究。本研究旨在填补这一知识空白，评估这两种真菌在植物内的定殖能力及其对西花蓟马的控制效果。研究发现，使用 L. attenuatum 进行处理的豆类植物，其所有植物组织中均出现了真菌的定殖。此外，在处理20天后，植物的高度、鲜重、主根生物量和长度均显著增加。通过行为测试和发育生物测定，进一步验证了这些真菌对西花蓟马的负面影响，包括降低其存活率、缩短其发育周期和减少其繁殖能力。

行为测试显示，接种了Lecanicillium的植物能够有效驱赶成年西花蓟马。在发育生物测定中，发现无论是L. attenuatum还是L. cauligalbarum，都能显著影响西花蓟马的生长、发育和繁殖过程。具体而言，与对照组相比，接种了这两种真菌的植物上，成虫的存活率明显降低，仅有约57.8%或53.3%的若虫能够发育为成虫。此外，雌性西花蓟马在接种了L. attenuatum或L. cauligalbarum的植物上产卵量显著减少，分别为16枚和17枚/雌虫，远低于对照组的93枚/雌虫。这些结果表明，L. attenuatum 和 L. cauligalbarum 作为植物内生真菌，具有显著的生物防治潜力，可以用于控制西花蓟马的种群数量。

植物内生真菌的定殖和其对植物的促进作用是近年来研究的热点。这类真菌通常在植物健康组织中定殖，形成一种共生关系。它们不仅能够提高种子的发芽率，还能帮助植物应对盐分和重金属等环境胁迫，产生具有抗虫特性的次级代谢产物，并抑制植物病原体的生长。作为重要的生物防治剂，内生真菌与植物之间存在密切的相互作用。一些内生真菌还具有促进植物生长和增强其抗虫能力的双重功能。然而，不同种类的内生真菌在植物定殖能力、促进生长效果和抗虫能力方面存在显著差异。此外，同一种类的真菌不同菌株的定殖能力和抗虫效果也可能不同，而接种技术对定殖效率也有重要影响。

为了验证L. attenuatum和L. cauligalbarum的定殖能力，研究人员采用了一种带有绿色荧光蛋白（EGFP）的L. attenuatum菌株进行实验。通过使用荧光显微镜观察，确认了该菌株能够在豆类植物的根部和根毛末端定殖。同时，通过对植物组织进行无菌处理和分离培养，进一步证明了这两种真菌能够在豆类植物中成功生长。此外，定量PCR（q-PCR）分析显示，L. attenuatum 在叶片中的表达量最高，其次是根部，而茎部的表达量最低。这些结果表明，L. attenuatum 能够在植物体内有效定殖，并且其定殖能力在不同植物部位有所差异。

在评估这些内生真菌对豆类种子发芽和植物生长的影响时，研究发现接种了L. attenuatum和L. cauligalbarum的种子，其主根长度和侧根数量均显著增加。具体而言，L. cauligalbarum处理的种子，主根长度和侧根数量分别增加了1.51倍和1.41倍；而L. attenuatum处理的种子则分别增加了2.20倍和1.52倍。在种植20天后，两种真菌处理组的植物高度、鲜重、主根长度和根部生物量均显著高于对照组。虽然L. cauligalbarum处理的植物略微高于L. attenuatum处理的植物，但两者的差异并不显著。这些结果表明，L. attenuatum 和 L. cauligalbarum 均能有效促进豆类植物的生长，这为它们在农业中的应用提供了理论依据。

此外，研究还探讨了这些内生真菌对西花蓟马行为和发育的影响。通过使用四臂嗅觉仪，评估了西花蓟马对不同处理植物的选择性。结果表明，西花蓟马对接种了L. attenuatum或L. cauligalbarum的植物表现出较低的趋性，这可能与其释放的挥发性化合物和植物体内代谢产物有关。在发育生物测定中，发现西花蓟马在接种了这两种真菌的植物上，其发育时间、存活率和繁殖能力均显著降低。例如，与对照组相比，L. attenuatum处理组的西花蓟马的卵发育时间、第一龄若虫阶段、前蛹阶段、前成虫阶段和总预产卵阶段均显著缩短，而其繁殖能力也明显下降。这些结果表明，L. attenuatum 和 L. cauligalbarum 不仅能够抑制西花蓟马的生长和发育，还能显著降低其繁殖能力，从而有效控制其种群数量。

为了进一步了解这些内生真菌对西花蓟马种群动态的影响，研究构建了二性繁殖生命表。结果显示，西花蓟马在接种了L. attenuatum或L. cauligalbarum的植物上，其内在增长率（r）和有限增长率（λ）均显著低于对照组。具体而言，L. attenuatum处理组的r值为0.0787 ± 0.0132，而L. cauligalbarum处理组的r值为0.0732 ± 0.0185，远低于对照组的0.1947 ± 0.0044。同样，λ值也表现出类似的趋势，表明这些真菌对西花蓟马的繁殖能力有显著抑制作用。此外，净繁殖率（R₀）和平均世代时间（T）在两种真菌处理组中均显著降低，进一步证明了它们在控制西花蓟马种群方面的潜力。

研究还发现，这些内生真菌的定殖可能通过多种机制实现。一方面，它们能够促进植物体内抗虫相关基因的表达，提高植物的免疫反应；另一方面，它们可能通过改变植物的代谢产物和挥发性化合物的组成，间接影响西花蓟马的行为和发育。例如，一些研究指出，内生真菌能够激活植物体内的激素信号通路，如生长素和乙烯，从而促进植物的生长和抗虫能力。此外，内生真菌还可能通过调节土壤中的营养成分和微生物群落，间接改善植物的健康状况，使其更难以被西花蓟马侵害。

在实际应用中，内生真菌的接种方法对定殖效果和防治效果具有重要影响。本研究采用的是种子浸泡法，这种方法能够有效促进真菌在植物体内的定殖。然而，不同接种方法或接种部位可能对同一种类的真菌产生不同的定殖效果。因此，未来的研究需要进一步探索不同接种方式对真菌定殖和抗虫效果的影响，以优化其在农业中的应用。此外，土壤环境和气候条件也可能影响内生真菌的定殖能力，因此在田间应用时，需要考虑这些因素，以确保其防治效果的稳定性和持久性。

尽管本研究提供了重要的实验数据，表明L. attenuatum和L. cauligalbarum在控制西花蓟马方面具有潜力，但这些结果在复杂田间环境中的适用性仍需进一步验证。由于植物内生真菌的定殖和作用机制较为复杂，其在不同作物和不同环境条件下的表现可能有所不同。因此，未来的研究应关注其在实际田间条件下的定殖能力和抗虫效果，以及其对不同害虫种群的适应性。此外，研究还应探讨这些真菌是否能够通过多代传播，持续抑制西花蓟马的种群增长，以实现长期的生物防治效果。

总之，本研究为利用内生真菌控制西花蓟马提供了重要的科学依据。L. attenuatum 和 L. cauligalbarum 不仅能够促进豆类植物的生长，还能显著抑制西花蓟马的生长、发育和繁殖，从而减少其对作物的危害。这些结果为开发基于内生真菌的生物防治剂提供了新的思路和方法。未来的研究应进一步揭示这些真菌与植物之间的相互作用机制，包括其如何激活植物的免疫反应、如何改变植物的代谢产物以及如何影响害虫的行为和生理特性。同时，还需要探索其在不同作物和环境条件下的应用潜力，以推动其在农业生产中的实际应用。