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植保所研究揭示同源萜烯類化合物在調(diào)控重大農(nóng)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(chǎn)業(yè)最嚴重的威脅之一，嚴重時常導(dǎo)致稻田大面積“虱燒”，造成絕收。2020年9月15日，褐飛虱被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部列入一類農(nóng)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(zāi)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(nóng)作物與害蟲互作機制一方面可以破解害蟲適應(yīng)農(nóng)作物抗蟲性的奧秘，另一方面可以揭示農(nóng)作物對害蟲脅迫的防御機制。研究結(jié)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(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所水稻害蟲防控研究團隊在國際重要學(xué)術(shù)期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry《農(nóng)業(yè)與食品化學(xué)》（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(diào)控水稻與重大害蟲褐飛虱互作信息化學(xué)物質(zhì)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(lián)用技術(shù)（GC-EAG）和氣質(zhì)聯(lián)用分析技術(shù)（GC-MS）從水稻蟲害誘導(dǎo)揮發(fā)物（HIPVs）中鑒定出8種對褐飛虱具有嗅覺神經(jīng)生物活性的信息化合物，通過電生理和行為學(xué)實驗闡明了8種信息化合物對褐飛虱的生物學(xué)功能。研究發(fā)現(xiàn)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(yīng)的作用發(fā)生了變化，表現(xiàn)為明顯的驅(qū)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(xiàn)明顯驅(qū)避作用
研究結(jié)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(zāi)機制，同時也給了我們一個全新視角去理解“稻田在出現(xiàn)“虱燒”時總是先呈現(xiàn)大小不一的規(guī)則或不規(guī)則圓圈，最后成片倒伏”的現(xiàn)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(zāi)機制示意圖
廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)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(nóng)業(yè)大學(xué)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(nèi)容，同時該研究也受到國家自然科學(xué)基金項目（31501633）、廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新人才出國培養(yǎng)計劃項目（R3018QD-054）等項目資助。
