桃蚜经Rickettsiella转染后对捕食者行为响应的改变及其生物防治意义

本期推荐一项关于内共生菌调控害虫行为的最新研究。为解决桃蚜(Myzus persicae)生物防治效率问题，研究人员通过转染Rickettsiella endosymbiont，首次系统评估了该内共生菌对蚜虫微生境选择、叶片表面生产力及对异色瓢虫(Hippodamia variegata)捕食响应行为的影响。研究发现感染组蚜虫表现出更稳定的叶片表面选择行为，且在捕食压力下更倾向于向叶片正面(adaxial surface)聚集。该研究为利用内共生菌增强天敌防治效果提供了新的理论依据。

　　

在农业害虫防治领域，桃蚜(Myzus persicae)作为全球性的重要害虫，不仅通过直接取食造成作物损失，更是多种植物病毒的主要传播媒介。长期以来，化学农药的使用虽在一定程度上控制了蚜虫危害，却带来了环境污染、非靶标生物伤害及抗药性演化等突出问题。尤其值得注意的是，桃蚜已对多种杀虫剂产生抗性，这使得寻找替代防治策略变得尤为紧迫。

自然界中，天敌昆虫如瓢虫等通过捕食作用调节蚜虫种群，但其防治效果常受环境因素和蚜虫行为适应的制约。蚜虫能够根据植物结构选择微生境，例如通过在不同叶片表面（正面adaxial与背面abaxial）之间移动来规避不利条件或天敌威胁，这种行为灵活性可能降低接触式农药和天敌捕食的效率。

近年来，昆虫内共生菌(endosymbionts)调控宿主特性的功能受到广泛关注。这类寄生在昆虫体内的细菌能够影响宿主的繁殖力、抗热性等生理特性，其中Wolbachia等内共生菌已成功应用于蚊媒疾病控制。在蚜虫中，一种名为"Candidatus Rickettsiella viridis"的内共生菌（简称Rickettsiella）被发现能引起宿主体色变深（深绿色），并降低蚜虫的繁殖力。然而，该内共生菌是否以及如何影响蚜虫的行为策略，特别是其对天敌的响应和微生境选择行为，尚未有系统研究。

为此，澳大利亚墨尔本大学的研究团队在《Annals of the Entomological Society of America》发表论文，通过实验室研究探讨了转染Rickettsiella对桃蚜行为表型的改变，特别是其对瓢虫捕食者的行为响应及叶片表面选择偏好，为发展基于内共生菌的蚜虫绿色防控技术提供了新的见解。

本研究主要采用以下技术方法：1) 利用显微注射技术构建Rickettsiella转染桃蚜品系(RCL+)与未转染对照品系(RCL-)；2) 通过整株植物实验观察蚜虫在不同叶片表面的分布偏好；3) 采用剪辑笼法(clip cages)测定蚜虫在不同叶片表面的繁殖适合度；4) 设计捕食行为实验量化异色瓢虫(Hippodamia variegata)对感染/未感染蚜虫的选择偏好；5) 应用qPCR技术检测内共生菌感染状态及密度。

Leaf Surface Preference（叶片表面偏好）

通过连续5天观测蚜虫在小白菜叶片正反面的分布发现，两组蚜虫均随时间推移逐渐向叶片背面(abaxial surface)迁移，但感染组(RCL+)蚜虫在不同日期间表现出更稳定的分布模式（方差显著低于对照组）。尽管两组在平均偏好程度上无显著差异，但对照组蚜虫个体间行为差异更大，表明Rickettsiella感染提高了蚜虫微生境选择的一致性。

Leaf Surface Productivity（叶片表面生产力）

通过剪辑笼控制实验发现，蚜虫在叶片正面与背面的繁殖力无显著差异，感染内共生菌也未改变其繁殖表现。这表明叶片两面营养条件相似，Rickettsiella对蚜虫繁殖力的影响不依赖于微生境选择。

Aphid Response to Predators（蚜虫对捕食者的响应）

在引入异色瓢虫后，两组蚜虫数量均显著下降，但混合群体中感染与未感染蚜虫的比例未发生显著变化，说明瓢虫未对任一类型表现出明显偏好。然而，在仅有感染蚜虫的群体中，捕食者的存在使蚜虫更显著地向叶片正面聚集，而未感染组则无此行为变化。这表明Rickettsiella感染改变了蚜虫在危险环境下的微生境决策策略。

Predator Choice Assay（捕食者选择实验）

在直接选择实验中，瓢虫未显示出对感染或未感染蚜虫的显著偏好，但更倾向于攻击位于叶片正面的蚜虫。这表明视觉线索（如蚜虫体色）可能不是瓢虫捕食决策的主要因素，而微生境位置的影响更为关键。

本研究揭示，Rickettsiella内共生菌感染虽未改变桃蚜的基本叶片表面偏好和繁殖能力，但显著提高了其行为一致性，并改变了其在捕食风险下的空间分布策略。这种行为的调整可能带来生态代价，例如增加暴露于极端温度或降雨的风险，但也可能通过降低移动频率而减少被天敌发现的机会。

从应用角度看，Rickettsiella与瓢虫捕食作用在降低蚜虫种群方面可能具有协同效果：内共生菌降低蚜虫繁殖力，而天敌直接减少种群数量。本研究首次在整株植物系统中证明了内共生菌感染对蚜虫行为表型的微妙影响，为开发结合微生物与天敌的联合生物防治策略提供了重要理论依据。后续研究需进一步明确这些行为变化在田间条件下的生态意义及实际防治价值。