揭秘小菜蛾与半闭弯尾姬蜂的植物选择偏好:为农业生物防治点亮新希望

【字体: 时间:2025年05月07日 来源:Arthropod-Plant Interactions 1.2

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  为解决小菜蛾(Plutella xylostella)虫害及生物防治问题,研究人员开展了小菜蛾及其寄生蜂半闭弯尾姬蜂(Diadegma semiclausum)对芸苔属植物选择偏好的研究。结果发现萝卜和欧洲山芥对小菜蛾产卵更具吸引力,半闭弯尾姬蜂在萝卜上繁殖成功率更高,该研究为筛选诱集作物提供依据。

  在农业的大舞台上,植物与昆虫之间时刻都在上演着复杂而微妙的 “互动剧”。小菜蛾,作为农业界臭名昭著的 “破坏分子”,是一种世界性分布的害虫,对众多农作物造成了严重的损害。它尤其钟情于芸苔属植物,像卷心菜、西兰花等都是它的 “心头好”。长期以来,人们主要依赖化学农药来对抗小菜蛾,但随着时间的推移,小菜蛾逐渐对多种农药产生了抗性,这使得防治工作变得愈发艰难。与此同时,生态环境也因大量使用农药而受到了严重破坏,生物多样性减少、土壤和水源污染等问题接踵而至。
在这样的困境下,生物防治作为一种绿色、可持续的防治手段,受到了越来越多的关注。半闭弯尾姬蜂作为小菜蛾的自然天敌,在生物防治中具有巨大的潜力。然而,想要充分发挥它的作用,就必须深入了解它与小菜蛾在植物选择上的偏好,以及植物挥发性有机化合物(VOCs)在这一过程中扮演的角色。

基于此,来自芬兰东芬兰大学等机构的研究人员展开了一项深入研究。他们希望通过这项研究,找出对小菜蛾和半闭弯尾姬蜂具有吸引力的植物,为设计高效的间作系统(如诱集作物系统)提供科学依据,从而提升农业生物防治的效果。该研究成果发表在《Arthropod-Plant Interactions》杂志上。

研究人员为开展此项研究,运用了多种关键技术方法。首先是动态顶空采样结合气相色谱 - 质谱联用(GC - MS)技术,用于收集和分析植物释放的挥发性有机化合物;其次,通过 Y - 管测试来探究昆虫对不同植物气味的嗅觉定向行为;最后,利用笼养实验研究小菜蛾和半闭弯尾姬蜂的产卵选择偏好。

研究结果主要通过以下几个方面呈现:

  • 小菜蛾的嗅觉定向:研究发现,小菜蛾雌虫对完整卷心菜的挥发性物质表现出明显的趋向性,但对其他测试植物气味的选择差异并不显著。不过,小菜蛾对萝卜挥发性物质的趋向性与对卷心菜的趋向性接近显著差异,这暗示萝卜可能对小菜蛾具有一定的吸引力。
  • 半闭弯尾姬蜂的嗅觉定向:半闭弯尾姬蜂雌虫不仅对完整卷心菜的挥发性物质有趋向性,而且对完整萝卜和西兰花的挥发性物质的趋向性显著高于对完整卷心菜的趋向性。此外,它对被小菜蛾幼虫取食后的萝卜和西兰花的挥发性物质也表现出明显的趋向性。这表明半闭弯尾姬蜂能够区分不同植物以及植物在不同状态下释放的挥发性物质。
  • 小菜蛾的产卵选择:在产卵实验中,小菜蛾在萝卜和欧洲山芥上的产卵量明显多于在卷心菜和西兰花上的产卵量。这一结果直接表明萝卜和欧洲山芥对小菜蛾产卵具有更强的吸引力,是潜在的诱集作物候选者。
  • 半闭弯尾姬蜂的繁殖成功:半闭弯尾姬蜂在寄生取食萝卜的小菜蛾幼虫时,其繁殖成功率显著高于寄生取食卷心菜的小菜蛾幼虫。这说明萝卜不仅对小菜蛾有吸引力,还能为半闭弯尾姬蜂提供更有利的繁殖环境。
  • 植物的 VOCs 特征:通过主成分分析(PCA)发现,萝卜和欧洲山芥的挥发性物质成分与其他植物存在明显差异,而卷心菜和西兰花的挥发性物质成分更为相似。萝卜在完整和被小菜蛾取食后,均具有较高的((E,E) - α) - α - 法呢烯排放,且在被取食后会诱导产生水杨酸甲酯(MeSa)。这些挥发性物质的差异可能是导致昆虫对不同植物选择偏好的重要原因。

综合研究结论和讨论部分,该研究意义重大。一方面,明确了萝卜和欧洲山芥对小菜蛾产卵具有更强的吸引力,同时半闭弯尾姬蜂在萝卜上的繁殖成功率更高,这为在卷心菜种植中选择合适的诱集作物提供了有力的理论支持,有助于优化农业间作系统,提高生物防治效果。另一方面,研究还发现植物挥发性物质在昆虫的选择行为中起着关键作用,但目前尚不能完全区分植物化学物质与其他植物特征(如植物结构)对昆虫行为的影响。未来还需要进一步深入研究,以更全面地了解植物 - 昆虫 - 天敌之间的相互作用机制,为农业害虫的可持续治理提供更坚实的理论基础和实践指导。

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