13日,記者從中國農業(yè)科學院植物保護研究所獲悉,該所高玉林研究員團隊聯(lián)合國內外科研團隊,揭示了不同馬鈴薯品種揮發(fā)物存在差異性,并通過特異性氣味受體調控馬鈴薯塊莖蛾的寄主選擇行為,從分子水平闡明了馬鈴薯塊莖蛾差異化識別寄主的化學通訊機制,為構建基于品種本身或信息化學物質的“推—拉”綠色防控體系,提供了分子靶標和理論基礎。該成果在線發(fā)表于國際綜合性期刊《美國科學院院刊》。
馬鈴薯塊莖蛾是全球茄科作物的重要害蟲,可同時危害種植期、貯藏期的馬鈴薯植株或薯塊。長期以來,其防控主要依賴化學農藥,防效效果差且存在環(huán)境與安全隱患。

研究團隊對46個馬鈴薯品種開展系統(tǒng)評價,發(fā)現(xiàn)不同品種在幼蟲密度、產卵量和受害程度上存在顯著差異。通過揮發(fā)物分析與行為測定,鑒定出多種具有明確行為活性的揮發(fā)性有機化合物。其中,反式橙花叔醇、β-紫羅蘭酮對雌蛾具有引誘作用,3-蒈烯、惕各酸芐酯表現(xiàn)為顯著的產卵抑制或驅避效應。這些關鍵化合物在馬鈴薯感蟲性品種、抗蟲性品種中的相對含量存在明顯差異,表明雌蛾是通過識別品種特異揮發(fā)物組合來決定產卵去向的。
氣味受體是指感受、識別空氣中揮發(fā)性氣味分子的器官或氣味受體基因。為揭示雌蛾識別氣味信號的機理,研究團隊解析了馬鈴薯塊莖蛾的嗅覺受體系統(tǒng),分析了6個氣味受體的配體特異性,其中3個受體對關鍵揮發(fā)物表現(xiàn)出高度專一性。實驗結果表明,氣味受體PopeOR01缺失后,雌蛾對反式橙花叔醇的觸角電生理響應、產卵偏好顯著喪失;氣味受體PopeOR73敲除后,個體對3-蒈烯的驅避反應明顯減弱。
基于此,研究團隊還構建了“馬鈴薯品種揮發(fā)物組成—氣味受體特異識別—雌蛾產卵決策—害蟲發(fā)生程度”調控模型,這些研究結果為設計新型引誘劑或驅避劑、精準調控害蟲嗅覺等提供了分子框架。
“推—拉”策略是指通過利用植物釋放的引誘物、驅避物,調控害蟲行為,被認為是害蟲綠色防控的重要手段。高玉林表示,上述研究深化了對昆蟲—寄主植物化學通訊機制的認識,為抗蟲品種選擇、構建“推—拉”防控體系提供了關鍵科學依據(jù),對實現(xiàn)農業(yè)害蟲綠色防控具有重要意義。
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