论文部分内容阅读
在复杂的植物与昆虫互作关系中,虫害诱导植物挥发物(herbivore-induced plant volatiles,HIPVs)发挥着关键作用。它不仅能被天敌昆虫利用来搜索和定位猎物或寄主,也可被植食性昆虫利用寻找合适的寄主植物,避免植物诱导防御反应。同时,一些寡食性昆虫还可利用HIPVs聚集在一起协同克服宿主的防御屏障。我们前期研究结果表明,褐飞虱(Nilaparvata lugens)对二化螟(Chilo suppressalis)为害稻株具有显著的趋性行为,然而产生这种现象的生态学机制尚不清楚。本文围绕水稻介导的二化螟-褐飞虱-稻虱缨小蜂(Anagrus nilaparvatae)三重营养关系,开展了一系列生态学试验和生物化学试验,发现了褐飞虱可利用二化螟诱导水稻挥发物规避寄生蜂的生态关系,在此基础上进一步通过生物化学试验阐明了褐飞虱偏爱二化螟为害稻株的生态机制。具体研究结果如下:1)褐飞虱寄主选择试验表明:无论是栽培稻还是野生稻,褐飞虱均偏爱在二化螟为害的稻株上取食和产卵。明确了褐飞虱偏爱在二化螟为害稻株上取食和产卵是普遍的生态现象。2)Y型嗅觉仪试验结果显示:褐飞虱为害稻株对稻虱缨小蜂具有吸引作用,而二化螟为害稻株对稻虱缨小蜂具有驱避作用。相对于稻飞虱单独为害,二化螟与褐飞虱共同为害稻株对稻虱缨小蜂的吸引作用显著降低,甚至逆转为排斥作用。寄生蜂对二化螟和褐飞虱混合为害稻株的趋性反应行为取决于二者的虫口密度。3)稻虱缨小蜂寄生率试验表明:温室试验中,褐飞虱在人为控制下分别在健康和二化螟为害稻株上产卵,其产卵量在两处理稻株上无显著差异;在此情况下,稻虱缨小蜂对二化螟为害稻株上褐飞虱卵的寄生率显著低于对健康稻株上飞虱卵的寄生率;田间试验中,褐飞虱可在两处理稻株上自由选择产卵,源于褐飞虱对二化螟危害稻株的偏爱性,导致二化螟为害稻株上的产卵量显著高于健康稻株;结果同样显示,稻虱缨小蜂对二化螟为害稻株上褐飞虱卵的寄生率显著低于没有被二化螟为害的稻株。4)水稻挥发物分析及关键成分功能验证试验显示:不同处理的水稻挥发物之间存在显著的差异。根据GC-MS分析的结果,筛选了20种有显著差异的化合物,通过Y型嗅觉仪试验发现有5种挥发物对稻虱缨小蜂有吸引作用,7种挥发物对其有排斥作用。将这12种有反应的化合物按照不同虫害处理稻株实际挥发物释放浓度比配置成的混合物,与相应不同处理稻株对寄生蜂趋性行为的调控作用高度一致。总之,二化螟为害稻株为褐飞虱提供了躲避天敌的庇护所,这驱使褐飞虱偏爱在二化螟为害稻株上取食和产卵。本文结论进一步揭示HIPVs在植物-害虫-天敌协同进化中发挥关键作用,为深入理解三重营养关系的生态进化方向和机制提供参考,同时在应用上可为水稻抗虫性研究及稻田害虫综合防控提供新的思路和策略。