除蟲(chóng)菊

　　近日，華中農(nóng)大“雙*”園藝學(xué)科園藝植物生物學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王彩云教授課題組在New phytologist雜志上在線發(fā)表題目為“Defense of pyrethrum flowers：Repelling herbivore and recruiting carnivore by producing aphid alarm pheromone”（蚜蟲(chóng)報(bào)警素介導(dǎo)的除蟲(chóng)菊花兒驅(qū)避草食昆蟲(chóng)，招募捕食性昆蟲(chóng)的防御機(jī)制）的研究。

　　早在上世紀(jì)80年代初，科學(xué)家在其它植物的葉片中發(fā)現(xiàn)了E-beta法尼烯報(bào)警信息素，并猜測(cè)它能自然驅(qū)避蚜蟲(chóng)，并吸引捕食性昆蟲(chóng)天敵。但這一假說(shuō)只在轉(zhuǎn)基因模式植物中得到驗(yàn)證，至今仍缺乏有效的田間證據(jù)。除蟲(chóng)菊以其花頭產(chǎn)生天然除蟲(chóng)菊酯而著稱，成為世界上*集約化種植的植物源殺蟲(chóng)劑植物。王彩云課題組通過(guò)長(zhǎng)達(dá)十幾年的研究，發(fā)現(xiàn)我國(guó)云南紅河、玉溪等地區(qū)規(guī)?；N植的田間除蟲(chóng)菊（Tanacetumcinerariifolium，pyrethrum）每年2-3月份除蟲(chóng)菊進(jìn)入初花期，在沒(méi)有食物源蚜蟲(chóng)的情況下，花頭能吸引大量的瓢蟲(chóng)造訪。同時(shí)，當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶習(xí)慣將除蟲(chóng)菊套種在果園和菜園里，認(rèn)為這種套作方式可減少農(nóng)作物或果蔬上的害蟲(chóng)，降低農(nóng)藥的使用量。這一現(xiàn)象很難用深藏于花發(fā)育后期子房和瘦果的非揮發(fā)性除蟲(chóng)菊酯解釋。

　　我們研究發(fā)現(xiàn)，除蟲(chóng)菊初花期花頭高量釋放的揮發(fā)性蚜蟲(chóng)報(bào)警信息素E-beta-法尼烯（E-beta-farnesene，EbF）與其吸引瓢蟲(chóng)密切相關(guān)。EbF在其初花期的花托和花梗部位特異性地高量表達(dá)并合成，組織染色發(fā)現(xiàn)其只在靠近維管束的皮層細(xì)胞特異性積累。同步比較觀測(cè)還發(fā)現(xiàn)，其他菊科植物如菊花的幼嫩花梗和花托也是*易受蚜蟲(chóng)侵害的部位。隨著除蟲(chóng)菊花朵的開(kāi)放，高量?jī)?chǔ)存的EbF從花頭釋放到環(huán)境中，一方面報(bào)警蚜蟲(chóng)，使其遠(yuǎn)離除蟲(chóng)菊；另一方面吸引蚜蟲(chóng)天敵瓢蟲(chóng)，充當(dāng)初花期花頭防御蟲(chóng)害的“護(hù)花使者”。這一特征具有模擬蚜蟲(chóng)報(bào)警的現(xiàn)象，蚜蟲(chóng)體內(nèi)EbF是受到攻擊后由腹管釋放的報(bào)警信號(hào)分子，具有警示同伴盡快停止取食、躲避危險(xiǎn)的作用；同時(shí)，蚜蟲(chóng)天敵如瓢蟲(chóng)很可能截獲了這個(gè)信號(hào)進(jìn)行食物源定位。研究還表明，一旦有蚜蟲(chóng)識(shí)破這一“騙局”來(lái)取食除蟲(chóng)菊，蚜蟲(chóng)口器在刺探過(guò)程中將少量攝取花兒皮層細(xì)胞儲(chǔ)存的EbF并從蚜蟲(chóng)蜜露中釋放出來(lái)，蜜露中的EbF又進(jìn)一步對(duì)蚜蟲(chóng)起到“假報(bào)警”（falsealarm）的效果，使其離開(kāi)取食點(diǎn)。

　　除蟲(chóng)菊、蚜蟲(chóng)與瓢蟲(chóng)三者之間的分子生態(tài)關(guān)系構(gòu)成了一個(gè)非常復(fù)雜的化學(xué)模擬防御系統(tǒng)，是生物間長(zhǎng)期進(jìn)化與適應(yīng)的結(jié)果。除蟲(chóng)菊花頭高量較純的E-beta-法尼烯的合成、儲(chǔ)藏與釋放規(guī)律的研究，不僅更新了以往其它植物主要在營(yíng)養(yǎng)器官、誘導(dǎo)條件下植物與昆蟲(chóng)互作的研究報(bào)道，而且為非揮發(fā)性除蟲(chóng)菊酯途徑難以解釋的“瓢蟲(chóng)現(xiàn)象”與“套種模式”提供更有力的理論支撐。這一研究不僅闡述了除蟲(chóng)菊直接與間接的雙重防御機(jī)理，也開(kāi)拓了我們利用除蟲(chóng)菊天然抗蟲(chóng)特性進(jìn)行生物防治的新思路。同時(shí)，這一研究也具有探究新型復(fù)合產(chǎn)業(yè)種植模式的環(huán)保意義。

　　園藝林學(xué)學(xué)院博士研究生李進(jìn)進(jìn)和荷蘭瓦赫寧根大學(xué)的楊司馬.馬丁博士（Dr.MaartenJongsma）為該論文的共同*作者，王彩云教授和楊司馬.馬丁博士為共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（Nos. 31572163和31372103）、中國(guó)博士后科學(xué)基金（2018M640720）和華中農(nóng)業(yè)大學(xué)自主創(chuàng)新項(xiàng)目（No. 2662019FW016）的支持。

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