虫害诱导豆科作物挥发物：斜纹夜蛾适应性抑制与寄生蜂吸引的双重生态功能解析

本研究针对斜纹夜蛾（Spodoptera litura）危害豆科作物过程中植物释放的虫害诱导挥发物（HIPVs）功能不明确的问题，通过GC-MS分析、人工饲料添加实验和寄生蜂选择行为测试，首次揭示二十烷（eicosane）和十八烷（octadecane）可显著抑制斜纹夜蛾幼虫取食（RCR降低62–74%）、生长（RGR降低31–49%）及消化（AD降低37–52%），同时增强稻螟赤眼蜂（Trichogramma japonicum）寄生效率（7天寄生率>93%）。该发现为HIPVs介导的三营养级互作机制提供新证据，对开发绿色害虫防控策略具有重要应用价值。

　　

在农业生态系统中，植物与昆虫的相互作用构成了复杂的防御与反防御网络。当植食性昆虫侵袭作物时，植物会释放出一系列特异性挥发物，即虫害诱导植物挥发物（Herbivore-Induced Plant Volatiles, HIPVs）。这些化合物不仅能够直接抑制害虫的取食行为，还可招募天敌昆虫形成间接防御。然而，对于多食性害虫斜纹夜蛾（Spodoptera litura）在豆科作物上诱导的HIPVs组成及其生态功能，以往研究多集中于粗提物或混合组分，单一化合物的作用机制与应用潜力尚未系统解析。

针对这一科学问题，来自印度农业研究委员会-生物胁迫管理国家研究所的Ramasamy Kanagaraj Murali-Baskaran团队在《Journal of Natural Pesticide Research》上发表论文，通过整合化学生态学、行为学和营养生理学方法，揭示了豆科作物响应斜纹夜蛾危害所释放的关键挥发物——十八烷（octadecane）和二十烷（eicosane）的双重功能：既显著抑制害虫生长发育，又高效吸引卵寄生蜂稻螟赤眼蜂（Trichogramma japonicum），为利用HIPVs开发绿色防控技术提供了重要理论依据。

研究团队首先采用动态植物挥发物捕获系统结合气相色谱-质谱联用技术（GC-MS），分析了豇豆、绿豆、黑豆和大豆在斜纹夜蛾侵染后的挥发物谱。结果表明，健康植株释放的挥发物种类较少（5–10种），而受虫害胁迫的植株挥发物数量显著增加（15–25种），其中七种烃类化合物在四种豆科作物中均被一致性诱导。进一步地，研究人员选取其中七种合成挥发物（包括二十烷、十八烷等），以500 ppm浓度添加至人工饲料中，饲喂斜纹夜蛾二龄幼虫，系统评估其对幼虫生长指标的影响。同时，通过选择实验测试这些挥发物对稻螟赤眼蜂寄生行为的吸引效应。

在技术方法上，研究依托人工饲料饲养体系（以鹰嘴豆粉、酵母粉等为主要成分），结合营养指数计算（参照Waldbauer方法）评估幼虫的相对生长率（RGR）、相对取食率（RCR）和近似消化率（AD）；利用Tenax吸附剂捕获挥发物，经乙醚洗脱后进样GC-MS分析；寄生蜂选择实验采用hexane洗涤去除卵表天然信息素，外源添加合成挥发物后观察寄生率变化。

研究结果主要分为三部分：

3.1. 斜纹夜蛾诱导豆科作物挥发物谱分析

健康豆科植株挥发物组成简单，以1–2种烃类为主；虫害胁迫后挥发物种类显著增加，其中烃类占比最高（如绿豆诱导8种、豇豆14种）。七种共有诱导挥发物被鉴定为关键信号成分。

3.2. 合成挥发物对斜纹夜蛾营养性能的影响

十八烷和二十烷处理组幼虫体重增益分别降低49%和31%，取食量减少74%和62%，粪便产量下降53%和52%。营养指数分析表明，十八烷使RGR、RCR和AD分别降低49%、74%和52%，二十烷则使三者降低31%、62%和37%，证实二者具有强效拒食与消化抑制功能。

3.3. 挥发物对稻螟赤眼蜂搜寻行为的促进作用

在200 ppm和500 ppm浓度下，十八烷和二十烷处理组对寄生蜂的吸引效应无显著差异，第七天寄生率均达93%以上，与未处理对照组相当，而hexane洗涤组寄生率始终低于40%。表明这两种挥发物可有效补偿卵表天然信息素的缺失，恢复寄生蜂识别能力。

讨论部分指出，十八烷和二十烷作为斜纹夜蛾诱导豆科作物的标志性HIPVs，兼具直接防御（抑制害虫取食与生长）与间接防御（吸引天敌）的双重生态功能。这一发现突破了以往研究仅关注混合挥发物或粗提物的局限，明确了单一烃类化合物的具体作用模式。该研究不仅深化了对植物-害虫-天敌三营养级互作机制的理解，还为开发基于HIPVs的田间诱控技术（如人工合成挥发物诱芯）提供了候选分子与浓度依据，对减少化学杀虫剂依赖、推动农业可持续发展具有重要意义。

未来研究需进一步解析这两种挥发物影响斜纹夜蛾消化酶活性与解毒代谢的分子机制，并开展田间验证试验以评估其实际应用潜力。