然而,当褐飞虱与二化螟共同为害水稻时,可显著抑制二化螟为害诱导的水稻防御反应,相关防御基因下调,蛋白酶抑制剂含量也显著下降,完全消除对后来二化螟幼虫适合度的负面影响 。
同时,他们发现,二化螟雌成虫进化了积极利用这一适合度利益的产卵策略,即当无褐飞虱存在情况下,二化螟雌成虫躲避其幼虫为害的稻株,倾向将卵产在健康稻株上;而当褐飞虱存在情况下,二化螟成虫更偏爱在褐飞虱单独为害或二者共同为害的稻株上产卵 。
进一步研究发现,二化螟幼虫为害及其成虫产卵可诱导水稻释放大量信息挥发物,吸引稻螟赤眼蜂;而褐飞虱的加入为害,可改变水稻挥发物的组分及含量,降低对稻螟赤眼蜂的吸引作用,甚至逆转为排斥作用,使二化螟卵被寄生率分别降低45%和32% 。
“这些结果表明,褐飞虱和二化螟共同为害水稻,不仅削弱了水稻的直接抗虫防御反应,也影响了水稻的间接防御反应 。”李云河说 。
提供害虫防治新思路
李云河表示,二化螟和褐飞虱均为植食性害虫,水稻作为其共同的食物资源而介导了二者之间的相互作用 。一般来说,同种昆虫之间可以通过多种方式进行相互识别和交流,而异种昆虫间鲜有直接相互识别的例子 。
“该发现进一步丰富了我们对虫害诱导挥发物功能的认知 。该研究在理论方面有助于深入理解植物介导的昆虫种间协同进化机制,在实践方面对害虫防控也有重要意义 。比如,我们可以鉴定出影响褐飞虱产卵的挥发性物质,开发褐飞虱产卵引诱剂和排斥剂,用于防治褐飞虱 。”李云河说 。
团队还发现稻纵卷叶螟和二化螟、稻纵卷叶螟和褐飞虱之间不存在互利关系 。“究其原因,应该是不同昆虫间生态位重叠度不同 。”刘清松说 。
二化螟和褐飞虱进化了协作调控水稻防御反应,提升稻株营养成分,抑制防御物质产生,互助提升生存适合度,从而实现种间“互利共存” 。
“这一发现打破了人们对共享寄主昆虫种间竞争排斥关系的普遍认知 。同时,拓展了物种‘生态位分异理论’的内涵,为科学制定害虫生态防控新策略和新技术奠定了重要理论基础 。”李云河说 。
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