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yb469app揭示高浓度CO?与高温提升豚草对天敌的防御能力

文章来源:农业入侵生物预防与监控创新团队      作者:周忠实   点击数: 次      发布时间:2022-07-29

全球气候变暖在各个方面直接或间接的影响着生物体,极端的气温是气候变暖的显著特征。逐年升高的CO2是一种重要的温室气体,研究发现当植物暴露在高温和高浓度的CO2下时,植物体内的酚类和萜烯类物质会发生强烈变化。但是,植物的这些变化如何影响到寄主昆虫仍需要进行进一步研究。

研究人员分别在高浓度CO2(EC+AT)、热浪(AC+HW)、高浓度CO2和热浪综合处理(EC+HW)和对照(AC+AT)四个处理条件下种植豚草,结果显示当豚草生长在EC+HW处理条件下时,其叶片光合作用强度、总叶面积、株高、叶片总酚和单宁含量均显著升高。

周忠实研究员介绍:当豚草的天敌昆虫广聚萤叶甲取食了经过EC+HW处理的豚草后,其未成熟期(从卵发育至羽化)的发育历期显著延长、存活率显著降低,同时成虫寿命及产卵量显著下降。对取食EC+HW处理后豚草的广聚萤叶甲体内消化酶和解毒酶活性进行测定发现,其胰蛋白酶、脂肪酶、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、乙酰胆碱酯酶(AchE)和羧酸酯酶(CarE)均显著上升。进一步对生命表数据进行分析表明,取食EC+HW胁迫的豚草后,广聚萤叶甲种群内禀增长率和净繁殖率显著降低,且世代周期显著延长。说明高EC+HW胁迫有利于豚草生长,而取食经EC+HW胁迫的豚草后广聚萤叶甲种群发展十分不利。

随后,研究人员通过对EC+HW处理后的豚草叶片进行非靶向代谢组测序分析,发现共有88种代谢物质显著上调,将其中显著上调的几种物质饲喂给广聚萤叶甲后,其死亡率显著上升,表明经EC+HW处理后,豚草体内的次生防御物质含量增加,导致广聚萤叶甲取食后,其死亡率上升,对种群增长不利。上述结果意味着全球气候变暖的背景下,入侵菊科植物可能对食草昆虫的防御能力会进一步增强,这种变化削弱了生防昆虫对入侵植物的控制能力,从而加剧入侵植物的入侵。

本项研究结果已于2022年7月27日在线发表于Frontiers in Plant Science杂志上,博士生田震亚和博士后马超为共同第一作者;yb469app周忠实研究员为论文的通讯作者;yb469app郭建英研究员、博士生赵晨晨、田镇齐和张燕、广西农业科学院植物保护研究所陈红松研究员和高旭渊副研究员参与了部分工作。该研究得到国家自然科学基金项目(32172494, 31672089)的支持。


论文链接:https://doi.org/10.3389/fpls.2022.907764



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