宿主关联信号对Steinernema siamkayai跳跃行为的影响及其在生物防治中的意义

本研究针对昆虫病原线虫(EPNs)的宿主搜寻机制，以泰国本土种Steinernema siamkayai为对象，系统探究了昆虫气味、CO2 等宿主关联信号对其跳跃行为的影响。研究发现S. siamkayai对昆虫气味表现出比模式种S. carpocapsae更强的定向跳跃响应，且CO2 是触发跳跃的关键信号分子。该成果为热带地区土壤表层害虫的生物防治策略提供了重要理论依据，论文发表于《Biological Control》。

　　

在热带农业生态系统中，土壤表层活动的昆虫害虫如小菜蛾(Plutella xylostella)和斜纹夜蛾(Spodoptera litura)常造成严重经济损失。传统化学农药不仅导致环境污染，还易引发害虫抗药性。昆虫病原线虫(Entomopathogenic nematodes, EPNs)作为天然生物防治剂，其感染期幼虫(IJs)通过独特的"伏击型"觅食策略捕捉宿主，其中跳跃行为是附着移动宿主的关键机制。然而，关于泰国本土种Steinernema siamkayai的跳跃行为调控机制及其与经典模式种S. carpocapsae的差异，学界仍缺乏系统认知。

为阐明这一问题，国外研究人员通过设计精密的跳跃行为观测系统，比较研究了昆虫气味、CO₂
等宿主关联信号对两种线虫跳跃距离、方向及响应时间的影响。研究采用50mm玻璃培养皿六分区装置，结合微管泵精确控制刺激物递送，使用体视显微镜记录个体线虫的跳跃轨迹。实验样本为用大蜡螟(Galleria mellonella)幼虫培养的IJs，设置昆虫气味、去除CO₂
的昆虫气味、纯CO₂
、空气流动及空白对照五组处理，每组重复5次。

在跳跃距离方面，研究发现S. siamkayai在无刺激条件下的平均跳跃距离达5.5±1.9mm（约13倍体长），显著超过S. carpocapsae的3.8±0.7mm（6倍体长）。值得注意的是，宿主关联信号虽未显著改变跳跃距离，但S. siamkayai对昆虫气味的响应率(73.5%)比S. carpocapsae(54.1%)高出35%。当去除CO₂
后，两种线虫的定向跳跃比例均下降50%，证实CO₂
是关键的化学趋向信号。

行为动力学分析显示，S. siamkayai在CO₂
刺激下的跳跃响应时间仅9.2±1.9秒，比空白对照缩短55%。与之对比，S. carpocapsae对空气流动表现出更强响应，而S. siamkayai对此几乎无反应。这种差异提示两种线虫可能演化出不同的信号感知策略：S. siamkayai更依赖化学信号，而S. carpocapsae能整合机械与化学信号。

讨论部分指出，S. siamkayai较小的体型（0.435±0.03mm）通过优化能量储存机制实现了超比例跳跃。其快速响应特性特别适合捕捉热带地区活跃的土壤表层害虫，如近期研究证实的秋行军虫(Spodoptera frugiperda)。相比引进物种，本土种S. siamkayai对泰国气候适应性更强，该研究为其田间应用时机选择提供了科学依据——建议在害虫从叶面向土壤迁移阶段施放，可最大限度发挥其化学趋向优势。

这项研究首次系统比较了两种伏击型EPNs的跳跃行为差异，揭示CO₂
在宿主定位中的核心作用。成果不仅丰富了昆虫-线虫互作理论，也为发展基于行为调控的精准生物防治技术奠定了基础。后续研究可结合转录组学进一步解析其化学受体机制，推动新一代"智能型"生防制剂的研发。