亞洲玉米螟對(duì)球孢白僵菌分生孢子和芽生孢子-玉米共生體的取食選擇和嗅覺(jué)反應(yīng)

隋 麗, 路 楊, 謝 敏, 鄒曉威, 李啟云,,3,*, 張正坤,*

(1. 吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所, 吉林省農(nóng)業(yè)微生物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部東北作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,公主嶺 136100; 2. 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院, 長(zhǎng)春 130118; 3. 吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院, 吉林 132101)

昆蟲(chóng)的取食行為是生理代謝中的第一個(gè)環(huán)節(jié),是指昆蟲(chóng)攝取食物以及與此相關(guān)的一系列活動(dòng)(Bernays, 1998)。一般同種昆蟲(chóng)個(gè)體的取食行為主要受兩個(gè)因素的影響:營(yíng)養(yǎng)需求和食物適合度(Dusetal., 2011)。昆蟲(chóng)借視覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)等感覺(jué)通道對(duì)植物及環(huán)境所產(chǎn)生的刺激進(jìn)行編碼內(nèi)導(dǎo),最后通過(guò)神經(jīng)中樞的綜合和解碼,并根據(jù)遺傳所形成的模板和生理形態(tài),對(duì)植物做出選擇(彩萬(wàn)志等, 2001)。植物氣味在植食性昆蟲(chóng)和天敵的生境定位、寄生或捕食行為中發(fā)揮著關(guān)鍵的作用,寄主植物的氣味是植食性昆蟲(chóng)確定寄主身份的主要感官刺激物,能夠?qū)χ彩承岳ハx(chóng)的寄主搜索、取食和產(chǎn)卵行為產(chǎn)生影響(Bruceetal., 2005; Turlings and Erb, 2018)。例如,李俊龍等(2019)研究表明,棉花揮發(fā)物中兩種化合物對(duì)紅火蟻Solenopsisinvicta具有顯著的引誘作用,是紅火蟻定位棉蚜Aphisgossypii、建立共生關(guān)系中的關(guān)鍵因素;張萌萌等(2021)研究發(fā)現(xiàn),桃樹(shù)揮發(fā)物中的反-3-己烯醇和順-3-己烯醇對(duì)東方絹金龜Sericaorientalis雌成蟲(chóng)有顯著的吸引作用,能夠?yàn)橹参镌匆T劑的開(kāi)發(fā)奠定基礎(chǔ)。因此,研究昆蟲(chóng)的選擇性行為對(duì)于明確植物-昆蟲(chóng)互作關(guān)系,二者的生態(tài)適應(yīng)性和害蟲(chóng)防治方面有著重要意義。

昆蟲(chóng)必須通過(guò)采食植物或其他動(dòng)物所產(chǎn)生的有機(jī)物以取得生命活動(dòng)過(guò)程所需要的能源,同時(shí)能夠利用高度敏感的嗅覺(jué)系統(tǒng)用以檢測(cè)并定位賴(lài)以生存的寄主(Bruce and Pickett, 2011)。植物作為自然生態(tài)系統(tǒng)中重要的生物類(lèi)群,與周?chē)h(huán)境變化有著密切的聯(lián)系,也和同一生態(tài)系統(tǒng)中的其他生物(如微生物、昆蟲(chóng))的存在緊密的相關(guān)性(Shikanoetal., 2017)?，F(xiàn)有研究表明,很多有益微生物能夠?qū)闹髦参锏谋硇秃蜕砩笜?biāo)產(chǎn)生重要影響,例如叢枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi, AMF)、外生菌根真菌(ectomy corrhizal fungi, ECM)和內(nèi)生真菌等(Compantetal., 2010)。在植物與微生物協(xié)同進(jìn)化的過(guò)程中,有益微生物能夠促進(jìn)寄主植物產(chǎn)生有利于保護(hù)自己或有利于寄主植物種群擴(kuò)散的一系列性狀,以調(diào)控昆蟲(chóng)的個(gè)體行為,這些性狀包括植物的顏色、形狀、大小等物理特性(王政等, 2014),同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生多種不同的揮發(fā)性物質(zhì),以及一些次生代謝產(chǎn)物,對(duì)前來(lái)取食的昆蟲(chóng)產(chǎn)生驅(qū)避或拒食作用(Zhuetal., 2023)。可見(jiàn),微生物能夠通過(guò)對(duì)寄主植物性狀的調(diào)控,進(jìn)而影響植食性昆蟲(chóng)的行為,這種作用對(duì)于農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中合理利用種間關(guān)系開(kāi)展綠色防控具有重要指導(dǎo)意義。

蟲(chóng)生真菌作為昆蟲(chóng)的病原性天敵,在防治農(nóng)業(yè)、林業(yè)和衛(wèi)生害蟲(chóng)領(lǐng)域發(fā)揮了巨大作用(Pedrinietal., 2007; Vega, 2009; Zhaoetal., 2023)。近年來(lái),國(guó)內(nèi)外有大量研究表明,球孢白僵菌Beauveriabassiana可以在自然狀態(tài)或人工接種條件下定殖在植物組織內(nèi),對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育、抗性和耐逆性產(chǎn)生一系列影響(Vega, 2018; Mantzoukasetal., 2022)。此外,球孢白僵菌在植物內(nèi)定殖,還能夠?qū)χ彩承岳ハx(chóng)產(chǎn)生一定的驅(qū)避性(隋麗等, 2020),并引起昆蟲(chóng)取食量降低,種群數(shù)量下降(Rasooletal., 2021)。然而,大部分研究關(guān)注的是球孢白僵菌分生孢子在植物中的定殖特性。本團(tuán)隊(duì)前期研究發(fā)現(xiàn),球孢白僵菌不同類(lèi)型孢子均能在植物中定殖且能提高寄主植物抗性(Suietal., 2022),但關(guān)于球孢白僵菌其他類(lèi)型孢子在植物內(nèi)定殖、間接調(diào)控昆蟲(chóng)的研究仍然欠缺。為明確球孢白僵菌分生孢子和芽生孢子定殖玉米對(duì)亞洲玉米螟Ostriniafurnacalis個(gè)體行為的影響,本研究測(cè)試了亞洲玉米螟響應(yīng)這兩種孢子類(lèi)型球孢白僵菌-玉米共生體的取食選擇和嗅覺(jué)反應(yīng),旨在揭示不同類(lèi)型球孢白僵菌在玉米-亞洲玉米螟互作過(guò)程中的調(diào)控作用,以期為合理利用種間關(guān)系開(kāi)發(fā)高效、環(huán)保的生物防治產(chǎn)品提供重要依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試?yán)ハx(chóng)

供試蟲(chóng)源為孵化后不超過(guò)12 h的亞洲玉米螟初孵幼蟲(chóng),以及用人工飼料飼養(yǎng)的蛻皮后不超過(guò)24 h的3齡幼蟲(chóng)。供試幼蟲(chóng)為吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所提供。

1.2 供試植物

本研究選取玉米品種為墾粘一號(hào),播種花盆規(guī)格為直徑20 cm×高14.5 cm,土壤選用丹麥進(jìn)口泥炭土,每盆裝土2 kg,根據(jù)玉米幼苗生長(zhǎng)的需求定時(shí)定量澆水。

1.3 供試菌種

球孢白僵菌菌株BbOFDH1-5由本實(shí)驗(yàn)室于2008年從吉林省德惠市采集的亞洲玉米螟僵蟲(chóng)蟲(chóng)體上分離得到。該菌株保藏在中國(guó)農(nóng)業(yè)微生物菌種保藏中心(ACCC No.32726)。本實(shí)驗(yàn)選取實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的分生孢子和芽生孢子開(kāi)展實(shí)驗(yàn)(Suietal., 2022)。

1.4 球孢白僵菌-玉米共生體構(gòu)建

玉米生長(zhǎng)至3～5葉期,采用灌根法構(gòu)建球孢白僵菌-玉米共生體(隋麗等, 2020)。每整株玉米接種球孢白僵菌孢子懸液20 mL,孢子懸液濃度為1.0×108個(gè)孢子/mL,每隔24 h灌根1次,共灌根3次,第3次灌根24 h后取樣。玉米幼苗共分為3組處理,分別為:處理1:對(duì)照組,以0.05% Tween-80代替球孢白僵菌孢子懸液;處理2:球孢白僵菌分生孢子(aerial conidia, AC)處理組;處理3:球孢白僵菌芽生孢子(blastospore, BS)處理組。

1.5 亞洲玉米螟取食選擇性和非選擇性試驗(yàn)

采用葉碟法(隋麗等, 2020)測(cè)定亞洲玉米螟初孵和3齡幼蟲(chóng)對(duì)1.4節(jié)構(gòu)建的AC和BS處理組球孢白僵菌-玉米共生體取食選擇率(圖1)。

圖1 葉碟法測(cè)定亞洲玉米螟初孵幼蟲(chóng)和3齡幼蟲(chóng)在非選擇性(A)和選擇性(B)條件下對(duì)球孢白僵菌-玉米共生體玉米葉片的取食選擇率

1.5.1非選擇性試驗(yàn):選取直徑為15 cm塑料培養(yǎng)皿,放置1張直徑14 cm濾紙于培養(yǎng)皿底部, 加2 mL 蒸餾水保持濾紙濕潤(rùn),每個(gè)培養(yǎng)皿沿四周等距離分別放置9片1 cm×1 cm的1.4節(jié)構(gòu)建的對(duì)照組、AC處理組和BS處理組玉米新鮮葉片,在培養(yǎng)皿中心接入9頭亞洲玉米螟初孵幼蟲(chóng)或3齡幼蟲(chóng)(3齡幼蟲(chóng)以人工飼料飼喂,試驗(yàn)前做2 h的饑餓處理)(圖1: A),初孵幼蟲(chóng)和3齡幼蟲(chóng)分別重復(fù)10次。接蟲(chóng)后立即將培養(yǎng)皿用遮光布覆蓋,移入(26±1) ℃、相對(duì)濕度(60±10)%、光周期14L∶10D的養(yǎng)蟲(chóng)室,分別在接蟲(chóng)后1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10和12 h時(shí)統(tǒng)計(jì)幼蟲(chóng)所在位置(葉片、培養(yǎng)皿壁或?yàn)V紙)及幼蟲(chóng)數(shù)量,計(jì)算幼蟲(chóng)取食選擇率,分析亞洲玉米螟幼蟲(chóng)在不同處理組中,取食行為的變化情況。取食選擇率(%)=(取食該處理組植物葉片的幼蟲(chóng)數(shù)/幼蟲(chóng)總數(shù))×100。

1.5.2選擇性試驗(yàn):將一張直徑14 cm濾紙鋪在培養(yǎng)皿底部中央并浸潤(rùn),等距離交替放置1.4節(jié)構(gòu)建的對(duì)照組、AC處理組和BS處理組1 cm×1 cm分生玉米葉片,共6片(圖1: B),試驗(yàn)設(shè)20次重復(fù)。其余處理及調(diào)查方法同1.5.1節(jié),分析不同處理玉米葉片對(duì)亞洲玉米螟幼蟲(chóng)取食行為的影響。

1.6 亞洲玉米螟嗅覺(jué)選擇試驗(yàn)

利用Y型嗅覺(jué)儀(XLM3-30-300XLM3-30-150,南京雪萊生物科技有限公司)測(cè)定亞洲玉米螟初孵幼蟲(chóng)和3齡幼蟲(chóng)對(duì)不同孢子類(lèi)型球孢白僵菌-玉米共生體的嗅覺(jué)選擇性(圖2)。測(cè)試前,用75%的無(wú)水乙醇和正己烷對(duì)嗅覺(jué)儀管道、中央活動(dòng)室和味源瓶進(jìn)行沖洗,檢查裝置的氣密性,確保轉(zhuǎn)子流量計(jì)氣體流速穩(wěn)定,然后打開(kāi)抽氣泵,通氣5 min使氣體揮發(fā),保持內(nèi)部空氣無(wú)污染。選取1.4節(jié)構(gòu)建的對(duì)照組、AC處理組和BS處理組長(zhǎng)勢(shì)一致、葉面積大致相同、無(wú)病害、無(wú)害蟲(chóng)的玉米葉片,剪成面積為1 cm×1 cm的小葉片。實(shí)驗(yàn)時(shí)將等重量的玉米葉片放置在樣品裝載器位置,三臂分別放入對(duì)照組、AC處理組和BS處理組的玉米新鮮葉片。打開(kāi)中央活動(dòng)室的頂蓋,將亞洲玉米螟初孵幼蟲(chóng)或3齡幼蟲(chóng)(3齡幼蟲(chóng)以人工飼料飼喂,實(shí)驗(yàn)前做2 h的饑餓處理)從中央端口引入,然后蓋上頂蓋,打開(kāi)氣泵,氣體流速控制在300 mL/min,通氣3 min,使氣味充滿(mǎn)Y型管道。當(dāng)幼蟲(chóng)在越過(guò)某臂2/3處判定該試蟲(chóng)對(duì)該側(cè)氣味源作出選擇。計(jì)時(shí)20 min未做出選擇,記錄為0(不計(jì)數(shù))。每組20頭幼蟲(chóng),重復(fù)10次。每組完成后,用乙醇和正己烷清洗中央活動(dòng)室,并隨機(jī)交換3個(gè)處理位置,以免產(chǎn)生位置效應(yīng)。其中,嗅覺(jué)選擇系數(shù)大于0,表示試蟲(chóng)對(duì)味源物質(zhì)有趨性,數(shù)值越大、趨性越強(qiáng),最大值為1;嗅覺(jué)選擇系數(shù)小于0,則表示試蟲(chóng)對(duì)味源物質(zhì)有負(fù)趨性。嗅覺(jué)選擇系數(shù)=(味源管中蟲(chóng)數(shù)-對(duì)照管中蟲(chóng)數(shù))/總的反應(yīng)昆蟲(chóng)的數(shù)量;嗅覺(jué)選擇反應(yīng)率(%)=(味源管中蟲(chóng)數(shù)/總的測(cè)試?yán)ハx(chóng)數(shù)量)×100。

圖2 本研究使用的Y型嗅覺(jué)儀

1.7 數(shù)據(jù)分析

采用IBM SPSS Statistics 25軟件進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)及方差齊性檢測(cè),并通過(guò)Duncan氏新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較及顯著性差異分析,運(yùn)用LSD法進(jìn)行多重比較分析,利用GraphPad 8.0.2軟件做圖。

2 結(jié)果

2.1 不同類(lèi)型球孢白僵菌-玉米共生體對(duì)亞洲玉米螟取食選擇的影響

在非選擇性條件下,亞洲玉米螟初孵幼蟲(chóng)對(duì)分生孢子(AC)處理組和芽生孢子(BS)處理組玉米葉片的取食選擇率與對(duì)照組玉米葉片的取食選擇率差異顯著(圖3: A),接蟲(chóng)后3～12 h時(shí)初孵幼蟲(chóng)對(duì)BS處理組玉米葉片的取食選擇率顯著低于對(duì)對(duì)照組的取食選擇率(P<0.05),接蟲(chóng)后4～12 h時(shí)初孵幼蟲(chóng)對(duì)AC處理組玉米葉片的取食選擇率顯著低于對(duì)對(duì)照組的取食選擇率(P<0.05),3～5 h時(shí)初孵幼蟲(chóng)對(duì)BS處理組玉米葉片的取食選擇率顯著低于對(duì)AC處理組的取食選擇率(P<0.05)。3齡幼蟲(chóng)對(duì)AC和BS處理組玉米葉片的取食選擇率總體低于對(duì)對(duì)照組的取食選擇率(圖3: B),其中接蟲(chóng)后3～5 h時(shí)3齡幼蟲(chóng)對(duì)BS處理組玉米葉片的取食率顯著低于對(duì)照組的(P<0.05),6～7 h時(shí)3齡幼蟲(chóng)對(duì)AC和BS處理組玉米葉片的取食選擇率差異不顯著,8～10 h時(shí) 3齡幼蟲(chóng)對(duì)AC和BS處理組中玉米葉片的取食選擇率顯著低于對(duì)照組(P<0.05);接蟲(chóng)后1, 2, 3, 5, 6, 7, 8和12 h時(shí)3齡幼蟲(chóng)對(duì)AC和BS處理組間玉米葉片的取食選擇率差異不顯著。

圖3 非選擇性條件下亞洲玉米螟初孵幼蟲(chóng)(A)和3齡幼蟲(chóng)(B)對(duì)球孢白僵菌-玉米共生體及對(duì)照組玉米葉片的取食選擇率

在選擇性條件下,亞洲玉米螟初孵幼蟲(chóng)對(duì)分生孢子(AC)處理組和芽生孢子(BS)處理組玉米葉片的取食選擇率與對(duì)對(duì)照組玉米葉片的取食選擇率差異顯著(圖3: A),接蟲(chóng)1～12 h時(shí)初孵幼蟲(chóng)對(duì)AC和BS處理組玉米葉片的取食選擇率均顯著低于對(duì)對(duì)照組玉米葉片的取食選擇率(P<0.05),且對(duì)BS處理組玉米葉片的取食選擇率顯著低于對(duì)AC處理組玉米葉片的取食選擇率(P<0.05)。3齡幼蟲(chóng)對(duì)AC和BS處理組玉米葉片的取食選擇率總體低于對(duì)對(duì)照組玉米葉片的取食選擇率,隨著接蟲(chóng)時(shí)間的延長(zhǎng)各組取食選擇率均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)(圖3: B);3齡幼蟲(chóng)對(duì)AC和BS處理組間玉米葉片取食選擇率差異不顯著(P>0.05)。

2.2 不同類(lèi)型球孢白僵菌-玉米共生體對(duì)亞洲玉米螟初孵幼蟲(chóng)和3齡幼蟲(chóng)嗅覺(jué)反應(yīng)的影響

亞洲玉米螟初孵幼蟲(chóng)對(duì)分生孢子(AC)處理組和芽生孢子(BS)處理組與對(duì)對(duì)照組玉米葉片的嗅覺(jué)選擇系數(shù)和選擇反應(yīng)率存在顯著差異(圖5)。初孵幼蟲(chóng)對(duì)于對(duì)照組玉米葉片的嗅覺(jué)選擇系數(shù)為0.2599,對(duì)AC和BS處理組玉米葉片的嗅覺(jué)選擇系數(shù)分別為-0.6155和-0.4676(圖5: A),對(duì)AC和BS處理組玉米葉片的選擇反應(yīng)率顯著低于對(duì)對(duì)照組玉米葉片的(P<0.01),分別降低69.5%和71.2%,對(duì)AC和BS處理組之間玉米葉片選擇反應(yīng)率差異不顯著(P>0.05)(圖5: B)。

圖5 Y型嗅覺(jué)儀檢測(cè)亞洲玉米螟初孵幼蟲(chóng)對(duì)球孢白僵菌-玉米共生體及對(duì)照組玉米葉片的嗅覺(jué)選擇系數(shù)(A)和嗅覺(jué)選擇反應(yīng)率(B)

亞洲玉米螟3齡幼蟲(chóng)對(duì)分生孢子(AC)處理組和芽生孢子(BS)處理組與對(duì)對(duì)照組玉米葉片的嗅覺(jué)選擇系數(shù)和選擇反應(yīng)率存在顯著差異(圖6),3齡幼蟲(chóng)對(duì)于對(duì)照組玉米葉片的嗅覺(jué)選擇系數(shù)為0.2113,表明對(duì)照組氣味源物質(zhì)對(duì)于亞洲玉米螟3齡幼蟲(chóng)有趨性;對(duì)于AC和BS處理組玉米葉片的嗅覺(jué)選擇系數(shù)分別為-0.5950和-0.6170(圖6: A),表明玉米螟3齡幼蟲(chóng)對(duì)于AC處理組和BS處理組氣味源物質(zhì)有負(fù)趨性。3齡幼蟲(chóng)對(duì)AC和BS處理組玉米葉片的選擇反應(yīng)率顯著低于對(duì)對(duì)照組玉米葉片的(P<0.01),分別降低66.5%和68.3%,對(duì)AC和BS處理組之間的選擇反應(yīng)率差異不顯著(P>0.05)(圖6: B)。

圖6 Y型嗅覺(jué)儀檢測(cè)亞洲玉米螟3齡幼蟲(chóng)對(duì)球孢白僵菌-玉米共生體及對(duì)照組玉米葉片的嗅覺(jué)選擇系數(shù)(A)和嗅覺(jué)選擇反應(yīng)率(B)

3 討論

蟲(chóng)生真菌的植物內(nèi)生性已經(jīng)得到國(guó)內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注。近年來(lái)有一系列研究表明,蟲(chóng)生真菌在植物中定殖能夠減少植食性昆蟲(chóng)對(duì)植株的危害,并間接對(duì)昆蟲(chóng)的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生不利影響,包括抑制昆蟲(chóng)生長(zhǎng)、延長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期、降低存活率等(Mantzoukas and Grammatikopoulos, 2020; 秦華偉等, 2021)。本團(tuán)隊(duì)前期研究表明,球孢白僵菌不同類(lèi)型孢子定殖能夠提高植物抗病性(Suietal., 2022),本研究結(jié)果表明,不同類(lèi)型球孢白僵菌孢子在玉米植株中定殖,能夠?qū)喼抻衩酌∈承袨楹托嵊X(jué)反應(yīng)產(chǎn)生顯著影響,提高植物抗蟲(chóng)性,提示球孢白僵菌內(nèi)生定殖在生物防治領(lǐng)域具有應(yīng)用潛力。

本研究發(fā)現(xiàn),在亞洲玉米螟取食選擇和非選擇條件下,初孵幼蟲(chóng)和3齡幼蟲(chóng)在未接種球孢白僵菌葉片對(duì)照組中的選擇率均高于接種球孢白僵菌處理組(圖3, 4),該結(jié)果與本團(tuán)隊(duì)前期研究結(jié)果(隋麗等, 2020)相似,即球孢白僵菌在植物中定殖能夠減少植食性昆蟲(chóng)的侵食。Russo等(2019)的昆蟲(chóng)選擇性試驗(yàn)也表明,玉米螟幼蟲(chóng)對(duì)球孢白僵菌內(nèi)生定殖玉米葉片的消耗量較少;還有研究利用昆蟲(chóng)選擇性試驗(yàn)明確了蟲(chóng)生真菌定殖植物對(duì)不同種類(lèi)昆蟲(chóng)[例如,蚜科昆蟲(chóng)(Aphididae),玉米葉蛾Helicoverpazea]取食行為的驅(qū)避作用?，F(xiàn)有研究結(jié)果證明,球孢白僵菌-玉米共生體能夠通過(guò)減少昆蟲(chóng)采食量,對(duì)昆蟲(chóng)產(chǎn)生負(fù)效應(yīng),從蟲(chóng)生真菌定殖植物影響昆蟲(chóng)取食行為的角度解析了蟲(chóng)生真菌對(duì)植食性昆蟲(chóng)的間接調(diào)控作用。影響昆蟲(chóng)取食植物最主要的是植物的化學(xué)成分,其次是形態(tài)和結(jié)構(gòu)(欽俊德, 1987)。Behie等(2017)的研究發(fā)現(xiàn),蟲(chóng)生真菌在植物中定殖能夠增加植株內(nèi)氮元素以及一些微量元素的含量;還有研究發(fā)現(xiàn)蟲(chóng)生真菌定殖能夠提高寄主植物對(duì)養(yǎng)分的利用率(Shrivastava, 2015; Quesada-Moraga, 2020)。我們推測(cè),植物組織內(nèi)養(yǎng)分含量的變化是影響昆蟲(chóng)取食行為的主要原因。此外,植物次生代謝物和超氧化物的產(chǎn)生、植物甾醇譜的變化以及間接系統(tǒng)反應(yīng)的誘導(dǎo)也可能是引起昆蟲(chóng)行為改變的關(guān)鍵因素(Castillo Lopez and Sword, 2015),但關(guān)于這些方面的研究較少,在后續(xù)研究中仍有待于驗(yàn)證。

植物揮發(fā)物的組成成分與比例構(gòu)成了植物具有種屬特異性的“化學(xué)氣味指紋譜”,這與昆蟲(chóng)定位取食植物有很大相關(guān)性(欽俊德,1995)。植物揮發(fā)性物質(zhì)的化學(xué)組分及釋放易隨著季節(jié)、植物的年齡、生理狀況、空間分布及環(huán)境因子(如光照、土壤等)的不同而發(fā)生組分的改變(李建光, 2001),同時(shí)植物受到機(jī)械損傷、害蟲(chóng)侵害、病原微生物及鄰近植物誘導(dǎo)等也會(huì)影響揮發(fā)性物質(zhì)的釋放和組分變化,進(jìn)而起到化學(xué)防御作用,這正是植物與環(huán)境協(xié)同進(jìn)化的結(jié)果(Hartmann, 1996; Sharifietal., 2018)。本研究通過(guò)Y型管實(shí)驗(yàn)分析明確了球孢白僵菌定殖玉米對(duì)亞洲玉米螟幼蟲(chóng)嗅覺(jué)反應(yīng)的影響,結(jié)果表明球孢白僵菌芽生孢子和分生孢子定殖葉片對(duì)亞洲玉米螟幼蟲(chóng)均具有負(fù)趨性(圖5, 6)。鑒于揮發(fā)物是形成植物氣味的主體,我們推測(cè)球孢白僵菌定殖改變了寄主植物揮發(fā)物的組成,進(jìn)而引起昆蟲(chóng)的嗅覺(jué)反應(yīng)發(fā)生改變。Zhu等(2023)的研究也證明了這一結(jié)論,該研究發(fā)現(xiàn),球孢白僵菌在玉米中定殖,能夠通過(guò)改變玉米植株揮發(fā)物成分,影響亞洲玉米螟的產(chǎn)卵行為,明確了蟲(chóng)生真菌能夠通過(guò)調(diào)節(jié)植物揮發(fā)物組成,提升植物防御性能,誘導(dǎo)植物-昆蟲(chóng)之間的互作關(guān)系發(fā)生變化。本團(tuán)隊(duì)在前期研究中發(fā)現(xiàn),球孢白僵菌定殖能夠增加植物防御酶活性(Suietal., 2020),本研究則證明了球孢白僵菌定殖能夠引起昆蟲(chóng)嗅覺(jué)反應(yīng)發(fā)生改變,對(duì)植食性昆蟲(chóng)產(chǎn)生驅(qū)避作用,從而提高植物抗蟲(chóng)性。

綜上所述,球孢白僵菌芽生孢子和分生孢子在玉米植株中定殖均能對(duì)亞洲玉米螟的取食行為和嗅覺(jué)反應(yīng)產(chǎn)生負(fù)效應(yīng),說(shuō)明球孢白僵菌能夠通過(guò)調(diào)控昆蟲(chóng)的個(gè)體行為,對(duì)寄主植物起到保護(hù)作用。本研究進(jìn)一步明確了蟲(chóng)生真菌-植物-昆蟲(chóng)三者之間的生態(tài)適應(yīng)性,為開(kāi)發(fā)安全、高效的生防微生物制劑奠定了基礎(chǔ),同時(shí)能夠?yàn)檗r(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中綠色防控技術(shù)提供技術(shù)支持。