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植物可感知环境胁迫并释放 HIPVs/OIPVs 响应昆虫侵害。为明确玉米对不同密度玉米叶蝉(Dalbulus maidis)成虫、伤害类型及持续时间的挥发性响应,研究发现其释放的挥发物组成和量受植株阶段、虫密度、伤害类型及时长影响,为揭示植物 - 昆虫互作机制提供依据。
尽管植物无法移动,但其具备感知环境的复杂系统。面对生物和非生物胁迫时,植物可检测到昆虫取食或产卵造成的损伤,并释放被称为草食动物诱导植物挥发物(herbivore-induced plant volatiles, HIPVs)或产卵诱导植物挥发物(oviposition-induced plant volatiles, OIPVs)的挥发性化合物作为响应。玉米叶蝉(Dalbulus maidis (DeLong and Wolcott))是一种刺吸式昆虫,通过传播植物病原体导致美洲玉米种植者面临严重产量损失,给当地农业生产带来挑战。
本研究评估了玉米植株是否会在两个不同营养生长阶段,对无病原体的D. maidis成虫的不同密度、伤害类型及不同伤害持续时间作出挥发性物质释放的调整。结果表明,玉米叶蝉造成的伤害会诱导 HIPVs 和 OIPVs 的释放,且该响应受到植株阶段、昆虫密度、伤害类型和伤害持续时间的影响。密度主要影响挥发性物质诱导的量,伤害持续时间决定了诱导的混合物组成,而植株阶段则对所有这些方面都有影响。所有测试因素一致诱导的化合物包括(E)-4,8 - 二甲基 - 1,3,7 - 壬三烯((E)-4,8-dimethyl-1,3,7-nonatriene, DMNT)、(E,E)-4,8,12 - 三甲基 - 1,3,7,11 - 十三碳四烯((E,E)-4,8,12-trimethyl-1,3,7,11-tridecatetraene, TMTT)、(E)-β- 石竹烯((E)-β-caryophyllene)和(E)-β- 法尼烯((E)-β-farnesene)。然而,产卵伤害仅诱导了两种挥发物:壬醛(nonanal)和癸醛(decanal)。
这项研究着重展示了玉米如何通过释放不同的 HIPVs 和 OIPVs 混合物来作出响应,表明玉米会根据所承受的胁迫强度调整其挥发性物质的释放。这些发现可在多营养级互作研究中进一步探索,有望为理解利用这些挥发物作为环境线索的天敌昆虫行为提供参考。