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植物利用化合物组合能更有效防御害虫
日期:2019-01-02 作者:编译:赵静娟 来源:农科智库 点击:
     密歇根州立大学(Michigan State University, MSU)学者安德里亚·格莱斯麦尔(Andrea Glassmire)和她的同事们经过研究证明,植物的混合化学武器相比一体式的防御机制更能将害虫打个措手不及。这一深刻结论已经超越了生态学只研究植物具有的单一化合物的惯例,并为农业病虫害的管理提供了新方法。该研究成果已发表于近期的《生态快报》(Ecology Letters)。
    MSU昆虫学系(Department of Entomology)博士后学者格莱斯麦尔和内华达大学雷诺分校(University of Nevada, Reno)的同事们发现,新热带灌木植物kelleyi胡椒(黑胡椒野生近缘种)的化学防御机制及其相关的昆虫病虫害之间存在着重要的关系。
    由于植物无法移动,因此它们防御啃食型害虫的方式是运用多种化合物组合。但是,即便进食昆虫会遇到多种植物化合物,生态学一直以来都偏向研究单一化合物的作用。结果显示,无论防御组合是含有同样的化合物还是不同的混合化合物都十分重要。
    “如果我们能弄明白减少昆虫啃食最有效的防御组合的具体类型,就能把这些发现推广到农业系统里,以减少杀虫剂的使用。”格莱斯麦尔说道。
    格莱斯麦尔和同事们一起在厄瓜多尔的安第斯山脉(Andes Mountains)进行田间实验,将植物悬挂在不同高度的森林树木下,接触不同范围的日光,以此研究植物的化学防御机制。
    研究结果显示,kelleyi胡椒拥有防御组合且含有多种防御化合物,相比较拥有防御束却仅含有一种防御化合物的植物来说,减少病虫害的效果更好。防御化合物的组成成分则取决于植物能获得多少日光。到处都是树荫的森林使得植物能接收到的日光有着细微的差别,因此防御束也有所不同。奇怪的是,比起接收日光多的植物,接收日光少的植物反而防御机制更有效。因此,拥有不同的混合化合物的kelleyi胡椒能将病虫害减少37%。因为对于昆虫来说,啃食含有不同混合化合物的植物要比啃食含有相同混合化合物的植物要困难。
    如果能探明植物如何根据不同的地理景观生成不同的化学防御,就能对农业产生重要意义。格莱斯麦尔和同事们的研究结果表明,进食昆虫很难适应拥有不同化合物并能减少病虫害的相邻植物。由于单一作物耕作的农业体系中所有作物都是一样的,因此防御束缺乏差异。
    “我很期待能看到未来这一发现的应用能为农民带来帮助,”格莱斯麦尔说道,“在韦策尔(Wetzel)实验室,我们用商用西红柿和野生西红柿培育出的模式作物体系来研究植物的防御组合,这可以为以后防治农业病虫害创造出新的方法。”
该研究的共同作者为内华达大学雷诺分校的凯西·菲尔宾(Casey Philbin)、罗拉·理查兹(Lora Richards)、克里斯朵夫·杰弗里(Christopher Jeffrey),以及MSU的约书亚·斯奴克(Joshua Snook)。赞助方为国家科学基金会(National Science Foundation)、地球观察研究所(Earthwatch Institute),以及的希区考克基金(Hitchcock Fund)项下的化学生态研究(Chemical Ecology Research)的慷慨捐赠。
(来源:密西根州立大学  北京市农林科学院农业信息与经济研究所报道)
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