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植保所研究揭示同源萜烯類化合物在調控重大農業(yè)害蟲褐飛虱與水稻互作中發(fā)揮重要作用
褐飛虱Nilaparvata lugens(St?l)水稻產業(yè)最嚴重的威脅之一，嚴重時常導致稻田大面積“虱燒”，造成絕收。2020年9月15日，褐飛虱被農業(yè)農村部列入一類農作物病蟲害名錄。褐飛虱致害性變異是造成褐飛虱暴發(fā)成災重要原因，但其機制尚不明晰。近年來，探索植物與昆蟲互作機制成為研究熱點，研究農作物與害蟲互作機制一方面可以破解害蟲適應農作物抗蟲性的奧秘，另一方面可以揭示農作物對害蟲脅迫的防御機制。研究結果有助于我們制定綠色、可持續(xù)的害蟲防控策略。
田間褐飛虱危害造成的大面積“虱燒”
2021年4月19日，廣東省農業(yè)科學院植物保護研究所水稻害蟲防控研究團隊在國際重要學術期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry《農業(yè)與食品化學》（Q1/IF：4.19）上發(fā)表題為“Chemical Identity and Functional Characterization of Semiochemicals That Promote the Interactions between Rice Plant and Rice Major Pest Nilaparvata lugens”（調控水稻與重大害蟲褐飛虱互作信息化學物質的鑒定及功能分析）的最新研究成果。該研究利用氣相-觸角電位儀聯用技術（GC-EAG）和氣質聯用分析技術（GC-MS）從水稻蟲害誘導揮發(fā)物（HIPVs）中鑒定出8種對褐飛虱具有嗅覺神經生物活性的信息化合物，通過電生理和行為學實驗闡明了8種信息化合物對褐飛虱的生物學功能。研究發(fā)現感蟲水稻品種揮發(fā)性信息化合物在在褐飛虱危害前后均顯著高于抗蟲水稻品種，健康水稻植株揮發(fā)性信息化合物（UIRVs）對褐飛虱具有明顯的吸引作用，受褐飛虱危害后，其揮發(fā)性信息化合物（IRVs）對褐飛虱行為反應的作用發(fā)生了變化，表現為明顯的驅避作用。
褐飛虱為害后水稻揮發(fā)性信息化合物（IRVs）對褐飛虱表現明顯驅避作用
研究結果揭示了一種褐飛虱在稻田遷入、為害、擴散、再為害、再擴散的水平擴散與成災機制，同時也給了我們一個全新視角去理解“稻田在出現“虱燒”時總是先呈現大小不一的規(guī)則或不規(guī)則圓圈，最后成片倒伏”的現象。同時，這8種被鑒定出來的信息化合物也可開發(fā)為“植物保護劑”用于未來稻田褐飛虱推拉防控策略（Push and Pull strategy）之中。
田間褐飛虱水平擴散與成災機制示意圖
廣東省農業(yè)科學院植物保護研究所為該論文第一單位，張振飛研究員為第一作者，山東農業(yè)大學劉勇教授為該論文的共同第一作者，英國洛桑研究所周警疆博士為通訊作者，英國洛桑研究所John pickett教授、Christine Woodcock博士、Vincent Portaluri等為共同作者。該研究屬于中英國際合作重大項目（BB/L001683）“New pest resistance in rice, by breeding and gene modification (GM) for constitutive and inducible levels of defense homoterpenes”的重要研究內容，同時該研究也受到國家自然科學基金項目（31501633）、廣東省農業(yè)科學院科技創(chuàng)新人才出國培養(yǎng)計劃項目（R3018QD-054）等項目資助。
