近日,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所糧食作物害蟲監(jiān)測與控制創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在昆蟲學(xué)中科院大類1區(qū)TOP期刊 《普通昆蟲學(xué)(Entomologia Generalis)》發(fā)表了題為:“田間模擬升溫對麥長管蚜的取食行為和寄主植物防御系統(tǒng)的影響的(Effects of field simulated warming on feeding behavior of Sitobion avenae (Fabricius) and host defense systems)”的研究論文。
論文作者譚曉玲副研究員表示,小麥蚜蟲是小麥生產(chǎn)上重要害蟲,其為害嚴(yán)重影響小麥的產(chǎn)量與品質(zhì),2020年被列入我國一類農(nóng)作物病蟲害名錄,而我國小麥蚜蟲的優(yōu)勢種名一直被誤用為麥長管蚜 Sitobion avenae (Fabricius),目前更名為荻草谷網(wǎng)蚜 Sitobion miscanchi (Takahashi)。全球氣候日趨變暖,中國是氣候變暖最顯著的國家之一。預(yù)計本世紀(jì)末,全球平均氣溫將升高至 1.5-4.5°C。氣候變暖影響農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)作物生育期和生理生化,植物生理抗性降低或者增強(qiáng),可以導(dǎo)致植食性昆蟲的取食增加或減少,從而導(dǎo)致其生長繁殖和種群數(shù)量的增加或減少,這些可以導(dǎo)致植食性昆蟲爆發(fā)或者大量減少,從而嚴(yán)重影響作物產(chǎn)量。
該研究團(tuán)隊(duì)多年來圍繞氣候變暖下的小麥害蟲成災(zāi)機(jī)制開展研究,通過在冬小麥主產(chǎn)區(qū)如河北廊坊、河南原陽和湖北武漢等關(guān)鍵地區(qū)的麥田架設(shè)紅外輻射升溫設(shè)備模擬溫度升高,研究發(fā)現(xiàn)溫度精準(zhǔn)升高2℃,麥蚜的寄生性天敵的寄生率明顯降低,麥蚜的發(fā)生量明顯增加,然而,溫度升高對于麥蚜的暴發(fā)除了受自上而下(top-down)的天敵的影響外,是否也受到自下而上(bottom-up)的植物生理抗性等的影響,其中的機(jī)制并不清楚。
該研究在前期工作基礎(chǔ)上結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn),探究田間模擬溫度升高下麥蚜暴發(fā)為害機(jī)制。幾年間調(diào)查了溫度升高對荻草谷網(wǎng)蚜種群動態(tài)和取食行為的影響,并且根據(jù)升溫條件下小麥轉(zhuǎn)錄組結(jié)果,分析了小麥水楊酸(SA)和茉莉酸(JA)防御信號途徑相關(guān)防御酶和防御基因的活性及表達(dá)情況。該研究通過田間自然精準(zhǔn)模擬溫度升高,更真實(shí)地揭示了氣候變暖通過降低小麥的SA和JA抗性途徑的相關(guān)基因和防御酶苯丙氨酸解胺酶( PAL ),β-1,3-葡聚糖( β-1,3-GA )和多酚氧化酶( PPO )的表達(dá)和活性而導(dǎo)致小麥抗性降低,從而促進(jìn)麥蚜的取食和種群增長,為未來氣候變化下的小麥主要害蟲成災(zāi)趨勢及防控提供了理論依據(jù)。
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所與中國農(nóng)業(yè)大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士生王怡為論文的第一作者,陳巨蓮研究員和譚曉玲副研究員為論文的共同通訊作者。中國農(nóng)大石旺鵬教授參與該項(xiàng)研究工作。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、科技部國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目的資助。