虫害诱导的水稻挥发物对褐飞虱的驱避作用

水稻叶片在遭受害虫的危害时 ,释放一些特异性的挥发性物质。这些挥发性信息物质在调节植物、植食性昆虫及其天敌的相互关系中有重要作用。利用“Y”型嗅觉仪研究了褐飞虱对虫害诱导的 11种水稻挥发物 (浓度为 2 μL化合物溶解在 10 0 μL丙酮溶液中 )的行为反应。结果表明 ,(E) 2 己烯醛、 (E) 2 己烯 1 醇、 2 庚醇和水杨酸甲酯等 4种化合物对褐飞虱成虫有显著的驱避作用 ,而 (Z) 3 己烯 1 醇、 2 庚酮、柠檬烯、罗勒烯、芳樟醇、β 子丁香烯和橙花叔醇等 7种物质对褐飞虱成虫的选择行为无显著影响。浓度梯度的实验表明 ,浓度 (不同体积的待测化合物用 10 0 μL丙酮稀释 )较低的(E) 2 己烯醛 (0 5 μL、 1μL)和芳樟醇 (0 5 μL、 1μL、 5 μL)对褐飞虱成虫的选择行为无显著影响 ,而较高浓度的 (E) 2 己烯醛 (5 μL、 10 μL)和芳樟醇 (10 μL)

虫害诱导的植物挥发物在引诱天敌中的研究进展

为明确虫害诱导的植物挥发物(HIPVs)如何引诱天敌进行害虫防御,本文综述了虫害诱导的植物挥发物的研究现状和影响因素,并探讨了它们如何通过吸引天敌来防御害虫的机制。研究表明,植物在受到虫害时释放特定的挥发物,这些物质可以吸引害虫的天敌,从而减少害虫数量。挥发物的释放受多种因素影响,包括植物种类、害虫类型、环境条件等。同时,这些挥发物的作用途径与昆虫的化学感受基因密切相关。近年来,国内外对植物挥发物引诱天敌作用机制的研究越来越深入,特别是挥发物成分鉴定、行为选择以及天敌昆虫化学感受基因的鉴定与功能研究。通过分析总结,展望了利用植物挥发物和相关基因引诱天敌进行生物防治的发展前景,为将来的绿色植保和可持续农业的发展提供进一步的理论支撑。

褐飞虱对二化螟为害诱导水稻挥发物的行为反应

前期研究发现,二化螟为害稻株对褐飞虱具有显著的引诱作用。为了鉴定对褐飞虱寄主选择行为具有显著调控作用的水稻挥发物,本文通过H型嗅觉仪研究了二化螟为害诱导水稻释放的15种重要水稻挥发物对褐飞虱寄主选择行为影响。结果显示,β-石竹烯、2-壬酮、大根香叶烯D和(3E)-4,8-二甲基壬-1,3,7-三烯对褐飞虱有显著的引诱作用;水杨酸甲酯、2-十一烷酮和(3E,7E)-4,8,12-三甲基十三-1,3,7,11-四烯对褐飞虱有显著的排斥作用;而α-蒎烯、2-十三烷酮、十三醛、苯甲酸苯甲酯、异氟尔酮、2-十五烷酮、邻伞花烯烃和肉豆蔻酸异丙酯对褐飞虱行为选择没有显著影响。结果表明,二化螟为害诱导稻株不仅释放对褐飞虱具有引诱作用的化合物,同时也释放对褐飞虱具有排斥作用的化合物,褐飞虱对二化螟为害稻株的偏爱性源于二化螟诱导水稻释放的不同化合物的综合作用。研究鉴定的对褐飞虱寄主选择行为具有显著调控作用的水稻挥发物为研制褐飞虱驱避剂和引诱剂奠定了基础。

虫害诱导的水稻挥发物对褐飞虱寄主选择行为的影响

用固相微萃取（SPME）、Tenax-TA吸附剂法结合气相色谱（GC）以及气相色谱-质谱联用（GC-MS）等技术,从不同诱导处理水稻植株（机械损伤、褐飞虱危害（具刺吸式口器）、斜纹夜蛾危害（具咀嚼式口器））及健康植株中分离鉴定了16种挥发性物质.不同处理水稻挥发物化学成分与含量有明显差别,受斜纹夜蛾伤害的水稻,其挥发物的含量与种类最多,其次为受褐飞虱伤害3和5d的植株,健康植株、机械损伤植株以及受褐飞虱伤害1和2d的水稻植株的挥发物种类少且含量低.在双向选择实验中,褐飞虱对健康植株、机械损伤植株以及褐飞虱危害植株的定向选择行为无显著差异,斜纹夜蛾诱导的水稻挥发物对褐飞虱具有明显的拒避作用.

虫害诱导的水稻挥发物抑制水稻病原菌的生长

虫害诱导的植物挥发物在调节植物、植食性昆虫及其天敌的相互关系以及植物与植物之间的化学通讯中有重要作用.为了阐明植物挥发物功能的多样性,研究了虫害诱导的水稻挥发物对植物病原菌生长的影响.结果表明,供试的7种虫害诱导的水稻挥发物对稻瘟病菌Pyricularia grisea Sacc.和水稻纹枯病菌Rhizoctonia solani Kuhn.的生长均有抑制作用.挥发物的种类以及不同的处理浓度导致了抑制作用间的差异,其中绿叶性气味物质(E)-2-己烯醛和(E)-2-己烯-1-醇对病原菌抑制作用最强,另外萜烯类物质中芳樟醇对其也有明显的抑制.虫害诱导的挥发物对植物病原菌生长的抑制说明了植物间接防御物质具有对植物病原菌直接防御的功能,植物挥发物在植物病虫害防治中的潜力巨大.

水杨酸与过氧化氢信号途径在褐飞虱诱导的水稻挥发物释放中的作用

以水稻、褐飞虱及其卵期重要寄生蜂稻虱缨小蜂为模式系统,研究了水杨酸与过氧化氢信号转导途径在褐飞虱为害诱导的水稻挥发物释放中的作用.结果表明,褐飞虱为害能迅速地导致水稻体内水杨酸(为害后1h)和H2O2(为害后1.5h)含量的上升,早于褐飞虱为害诱导水稻释放引诱稻虱缨小蜂挥发物所需的时间.外用水杨酸和H2O2处理的试验结果表明,水稻生理浓度范围内的水杨酸处理能诱导水稻释放引诱稻虱缨小蜂的挥发物,而H2O2则只有在远高于水稻生理浓度时才能诱导.水杨酸或H2O2处理的稻株挥发物对寄生蜂的引诱作用要弱于褐飞虱为害的稻株,并且在挥发物组成相方面亦与后者存在比较明显的差异,尽管它们之间显示了一些相似的变化.这些结果说明水杨酸信号转导途径参与了褐飞虱为害诱导的水稻挥发物的释放,而H2O2信号转导途径在其中的作用则可能相对较小;同时,也表明了这些挥发物的释放除了水稻体内水杨酸信号转导途径的参与外,还可能涉及到其它的信号转导途径.

双斑长跗萤叶甲取食玉米叶片的挥发物分析

【目的】分析双斑长跗萤叶甲取食前后的玉米叶片挥发物组成和含量,为进一步研究玉米叶片挥发物对双斑萤叶甲的防御机制提供科学依据。【方法】采用固相微萃取和气相色谱-质谱联用仪检测并分析健康玉米叶片及双斑长跗萤叶甲不同取食时间(6、24、36和48 h)下玉米叶片挥发物组分变化。【结果】双斑长跗萤叶甲取食0、6、24、36和48 h后,分别检测到29、30、33、36、26种挥发物,主要为醛类、萜类、醇类及酮类等化合物。1-石竹烯、顺-11-十六醛、α-石竹烯、正己醛等20种挥发物随该虫取食为害后消失;新收集到2-己烯醛、(E)-2-己烯醛、α-蒎烯、β-月桂烯等42种化合物。α-蒎烯、2-己烯醛、β-蒎烯等物质是虫害6及24 h释放的主要化合物;十六醛、十四醛、正十五碳醛、β-紫罗酮、(E)-3-己烯-1-醇是虫害36 h释放的主要化合物;β-红没药醇、橙花叔醇、(1R)-α-蒎烯、β-罗勒烯、β-檀香烯、β-月桂烯、葎草烯是虫害48 h释放的主要化合物。【结论】双斑长跗萤叶甲不同时间取食玉米叶片的挥发物的组分和含量影响较大,取食6及24 h主要释放烯烃类化合物,取食36 h主要释放醛类和酮类化合物,取食48 h主要释放醇类、烯烃类化合物。

虫害诱导的植物挥发物代谢调控机制研究进展

长期受自然界的非生物/生物侵害,植物逐步形成了复杂的防御机制,为防御植食性昆虫的为害,植物释放虫害诱导产生的挥发性化合物(herbivore-induced plant volatiles,HIPVs)。HIPVs是植物-植食性昆虫-天敌三级营养关系之间协同进化的结果。HIPVs的化学组分因植物、植食性昆虫种类的不同而有差异。生态系统中,HIPVs可在植物与节肢动物、植物与微生物、虫害植物与邻近的健康植物、或同一植株的受害和未受害部位间起作用,介导防御性反应。HIPVs作为寄主定位信号,在吸引捕食性、寄生性天敌过程中起着重要作用。HIPVs还可以作为植物间信息交流的工具,启动植株的防御反应而增强抗虫性。不论从生态学还是经济学角度来看,HIPVs对于农林生态系中害虫综合治理策略的完善具有重要意义。前期的研究在虫害诱导植物防御的化学生态学方面奠定了良好基础,目前更多的研究转向阐述虫害诱导植物抗性的分子机制。为了深入了解HIPVs的代谢调控机制,主要从以下几个方面进行了综述。因为植食性昆虫取食造成的植物损伤是与昆虫口腔分泌物共同作用的结果,所以首先阐述口腔分泌物在防御反应中的作用。挥发物诱导素volicitin和β-葡萄糖苷酶作为口腔分泌物的组分,是产生HIPVs的激发子,通过调节伤信号诱发HIPVs的释放。接着阐述了信号转导途径对HIPVs释放的调节作用,并讨论了不同信号途径之间的交互作用。就HIPVs的代谢过程而言,其过程受信号转导途径(包括茉莉酸、水杨酸、乙烯、过氧化氢信号途径)的调控,其中茉莉酸信号途径是诱发HIPVs释放的重要途径。基于前人的研究,综述了HIPVs的主要代谢过程及其过程中关键酶类的调控作用。文中的HIPVs主要包括萜烯类化合物、绿叶挥发物和莽草酸途径产生的芳香族化合物,如水杨酸甲酯和吲哚等。作为化学信号分子,这些化合物中的一部分还能激活邻近植物防御基因的表达。萜烯合酶是各种萜烯类化合物合成的关键酶类,脂氧合酶、过氧化氢裂解酶也是绿叶挥发物代谢途径中的研究热点,而苯丙氨酸裂解酶和水杨酸羧基甲基转移酶分别是合成水杨酸及其衍生物水杨酸甲酯的关键酶类。这些酶类的基因在转录水平上调控着HIPVs代谢途径。最后展望了HIPVs的研究前景。

虫害诱导植物挥发物(HIPVs):从诱导到生态功能

植物被植食性昆虫危害后,其地上和地下部分均能释放虫害诱导植物挥发物(HIPVs)。HIPVs不仅能招引植食性昆虫的天敌,而且还可对植食性昆虫和临近植物产生影响,从而调节植物、植食性昆虫、天敌三者之间的相互关系。根据最近的研究结果,主要就HIPVs的诱导物类型、虫害后植物体内的早期信号和信号传导、HIPVs的合成、释放、组成,以及其生态功能等进行了系统性的综述,并提出了今后该领域的研究方向。

虫害诱导的家榆挥发物对榆紫叶甲寄主选择行为的影响

采用动态顶空采样法结合气相色谱-质谱分析技术(GC-MS)研究受榆紫叶甲成虫危害的家榆挥发物的变化情况,并利用触角电位和"Y"型嗅觉仪比较分析榆紫叶甲雌雄成虫对主要成分的触角电生理和行为反应特点。结果表明:受榆紫叶甲成虫危害的家榆释放19种成分,其中顺-3-己烯醇、α-蒎烯、柠檬烯、顺-3-乙酸叶醇酯、芳樟醇、水杨酸甲酯、石竹烯、α-法尼烯和(E,E)-4,8,12-三甲基-1,3,7,11-十三碳四烯(TMTT)9种化合物与健康家榆相比有显著差异。除了TMTT,对其余8种化学标准品进行生测的结果表明:雌性成虫对顺-3-己烯醇、芳樟醇和α-法尼烯有较强的趋性反应,而雄性成虫对α-法尼烯和石竹烯的趋性反应较强。这可为应用引诱剂进行田间监测和控制榆紫叶甲的危害提供理论依据。

虫害诱导的植物挥发物:基本特性、生态学功能及释放机制

植物在遭受植食性昆虫攻击时 ,能通过释放挥发物调节植物、植食性昆虫及其天敌三者间的相互关系 ,并由此而防御植食性昆虫。主要就虫害诱导的植物挥发物的基本特性、生态学功能及其释放机制进行了系统性综述 ,并提出了今后的研究方向。

虫害诱导的植物挥发物:植物与植食性昆虫及其天敌相互作用的进化产物

综述了植物、植食性昆虫及其天敌相互作用的进化过程。虫害诱导的植物挥发物的特征和功能是植物—植食性昆虫—天敌之间长期进化的结果。在植物、植食性昆虫与天敌相互作用的进化过程中 ,3个不同营养级 ,包括植物、植食性昆虫和天敌有着各自的调节和利用虫害诱导的植物挥发物的策略。但有一些问题 ,如通过实验研究得出的诱导防御在田间是否真正能起到保护作用等需进一步研究、阐明。

稻飞虱诱导下水稻挥发物分析

【目的】明确稻飞虱诱导下不同抗性水稻材料挥发物的变化,为新型化学防虫剂研发及水稻抗稻飞虱机理研究提供理论依据。【方法】分别对高抗稻飞虱水稻材料YD1665和高感材料TN1进行稻飞虱取食胁迫,接虫后12 h利用固相微萃取法(SPME)提取褐飞虱取食前后抗感水稻材料的挥发物,并用气相色谱—质谱联用仪(GC-MS)对其化学成分进行鉴定分析。YD1665和TN1未接虫材料分别记为Y0和T0,接虫12 h后材料分别记为Y12和T12。【结果】水稻组成型挥发物鉴定结果表明,2-己烯醛、叶醇和β-紫罗兰酮等挥发物在Y0和T0中的含量均较高;挥发物主要组成成分在2种材料中存在明显差异,2-戊酮和2,2,4,6,6-五甲基庚烷仅在Y0中检测到,2-乙基呋喃和十六醛仅在T0中检测到。水稻诱导型挥发物鉴定结果表明,Y12以2-戊酮为代表的酮类物质为主,T12以2-己烯醛为代表的醛类物质为主;2-戊酮和2,2,4,6,6-五甲基庚烷等主要挥发物仅在Y12中检测到,2-乙基呋喃、十五醛、(E,E)-2,4-己二烯醛和(E,E)-2,4-庚二烯醛等主要挥发物仅在T12中检测到;2-己烯醛、β-紫罗兰酮为Y12和T12的主要共有挥发物成分。稻飞虱诱导前后水稻挥发物比较分析结果表明,稻飞虱诱导后2种材料的挥发物种类总数均有所增加;Y12的烷类、酮类和醇类相对含量变化最明显,但T12的挥发物种类相对含量变化不明显;2-戊酮、水杨酯甲酯、正己醇、十七烷、叶醇、(E)-2-己烯-1-醇和2,6-二甲基-环己醇等物质在Y12中变化幅度较大,十五醛、BETA-环柠檬醛、十六醛、(E)-2-己烯-1-醇、叶醇、β-紫罗兰酮和肉豆蔻酸异丙酯等物质在T12中变化幅度较大。【结论】稻飞虱诱导后,水稻体内的水杨酯甲酯、肉豆蔻酸异丙酯、2-戊酮、β-紫罗兰酮、十五醛、十六醛、(E)-2-己烯-1-醇、叶醇、正己醇和2,6-二甲基-环己醇等物质的变化幅度较大,推测这些挥发物与水稻抗稻飞虱有密切关系。

虫害诱导的植物挥发物

综述了植物挥发性物质的特性,挥发物与韧皮部取食的昆虫,茉莉酮酸(JA)与挥发物的释放,C6挥发物与植食性昆虫的作用,挥发物的诱导物及挥发物的生态学功能,为以后研究植物挥发物、植物-植食性昆虫-植食性昆虫天敌间的相互关系等方面提供了依据。

虫害诱导果实挥发物对蝇蛹金小蜂趋性行为的影响及其成分初步鉴定

为了解果实挥发物在蝇蛹金小蜂寻找寄主过程中的作用,本文采用"Y"形嗅觉仪测试了健康果实及虫害诱导果实挥发物对蝇蛹金小蜂的引诱趋性。测定结果表明,虫伤1d的番石榴和阳桃果实挥发物对蝇蛹金小蜂雌蜂具有显著的引诱作用。进而选取了虫伤1d的番石榴和阳桃果实,利用固相微萃取法对其挥发物进行了收集,并用GC-MS对收集到的挥发物进行了初步鉴定。鉴定结果表明,虫伤1d的番石榴果实挥发物中共检测到8种化合物,多是萜烯类化合物,其中反式-石竹烯的相对含量最高,其次是二十二烷醇;虫伤1d的阳桃果实挥发物成分中共鉴定出16种物质,主要为烷烃类、萜烯类、酯类及酮类,其中α-紫罗兰酮含量最高,其次为11-硬酯炔酸甲酯。

虫害诱导挥发物的生态调控功能

虫害诱导挥发物(herbivore-induced plant volatiles,HIPVs)是植物受害虫胁迫后释放的挥发性物质,是植物与周围环境进行信息交流的媒介。环境中的天敌、害虫和植物通过感知H IPVs所携带的信息,对各自的行为或生理生化反应做出相应的调整。介绍了挥发物的种类及主要的生物合成途径,概括了影响天敌依据H IPVs搜寻寄主和猎物的主要因素。综述了这类挥发性物质对植食性昆虫寄主选择或产卵行为的影响,介绍了植物地上部分和地下部分受害后对彼此间接防御的影响,讨论了多种害虫加害同种植物后对天敌搜寻猎物或寄主行为的影响。另外,作为损伤信号,HIPVs还能诱导同株植物未受害部位和邻近植株的防御反应。最后,对H IPVs在害虫防治中的应用现状及前景作了介绍和讨论。

虫害诱导植物挥发物介导的植物种内化学通讯研究

生物之间进行化学信息通讯是一种普遍的现象,虫害植物和健康植物之间也存在化学信息通讯。综述了该化学通讯的假说在生物测定实验、化学、生理、分子生物学等方面研究进展,并对这一领域的研究热点和方向进行了展望。

几种生物因子对褐飞虱诱导的水稻挥发物活性的影响

利用行为生测考察了褐飞虱为害程度、水稻生育期和品种对水稻挥发物引诱褐飞虱卵期寄生蜂稻虱缨小蜂活性的影响.结果表明,雌成虫10头/株和20头/株为害1d的水稻挥发物,对稻虱缨小蜂具明显的引诱作用,而1头/株、5头/株、40头/株和80头/株为害1d的,与空白对照相比不显示明显的引诱作用.稻虱缨小蜂对TN1未处理稻株挥发物的趋性不明显,并且对不同生育期的稻株亦无明显差异;但受褐飞虱为害后,生育期60d的稻株比90d的对稻虱缨小蜂具更强的引诱作用.不同品种未处理稻株间,TN1挥发物对稻虱缨小蜂的引诱作用明显地比Nabeshi强,而其他品种间差异不显著.在受到褐飞虱为害后,品种间的差异趋于明显.汕优63比TN1具更强的引诱作用,而Nabeshi、IR26和丙97-59等品种对稻虱缨小蜂的引诱作用则明显弱于TN1.

朱红毛斑蛾和花胸姬蜂对虫害诱导榕树挥发物的触角电位及行为反应

朱红毛斑蛾Phauda flammans是一种寡食性害虫,仅取食小叶榕Ficus concinna和垂叶榕F.benjamina。花胸姬蜂Gotra octocinctus是其幼虫的优势寄生性天敌。研究朱红毛斑蛾及花胸姬蜂对朱红毛斑蛾为害小叶榕和垂叶榕后诱导产生的挥发物的触角电位及行为反应可为实施“推-拉”策略防控朱红毛斑蛾提供基础资料。基于气相色谱-质谱联用(gas chromatography-mass spectrum,GC-MS)和气相色谱-触角电位联用(gas chromatography-electroantennagraphic detection,GC-EAD),从受朱红毛斑蛾幼虫为害的小叶榕和垂叶榕虫害叶挥发物中筛选出对朱红毛斑蛾和花胸姬蜂雌雄成虫有电生理活性的物质,基于Y形嗅觉仪,测定朱红毛斑蛾和花胸姬蜂雌雄成虫对虫害叶挥发物成分的行为反应。结果表明,朱红毛斑蛾为害小叶榕和垂叶榕后,虫害叶中共分离出57种挥发物成分,其中,共有27种能引起朱红毛斑蛾雌雄虫的触角电位反应,在小叶榕和垂叶榕虫害叶片挥发物中同时存在的有11种。其中,两种榕树虫害叶特有的5种挥发物(β-月桂烯、β-罗勒烯、(-)-α-蒎烯、β-石竹烯和α-金合欢烯)均能引起花胸姬蜂雌雄成虫的触角电位反应。与健康叶挥发物混合物相比,受朱红毛斑蛾幼虫为害后释放的挥发物成分混合物对朱红毛斑蛾和花胸姬蜂雌雄成虫均具有更强的吸引作用。结果提示在生产上可使用朱红毛斑蛾为害后诱导的榕树挥发物成分混合物实施“推-拉”防控策略。

黄地老虎幼虫取食诱导的棉花植株挥发物驱避雌蛾产卵

【目的】评价黄地老虎Agrotis segetum幼虫取食危害诱导棉花植株产生的虫害诱导植物挥发物(herbivore-induced plant volatiles,HIPVs)对雌蛾产卵选择的影响,并鉴定HIPVs的主要组分及其功能,以筛选对雌蛾产卵有吸引或驱避作用的活性成分。【方法】利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)筛选出棉花植株被黄地老虎幼虫取食危害诱导产生的HIPVs,然后利用触角电位仪(EAG)和产卵笼分别测试黄地老虎雌蛾对HIPVs主要组分的电生理反应和产卵选择。【结果】黄地老虎雌蛾显著偏好在健康棉株上产卵,产卵量为在受幼虫危害棉株上的6.59倍。黄地老虎幼虫取食棉花植株诱导产生的HIPVs主要包括苯甲醛、芳樟醇、β-石竹烯、葎草烯、十四烷、十六烷等,其中黄地老虎雌蛾对苯甲醛和芳樟醇的触角反应较明显,并且随苯甲醛和芳樟醇浓度增加而逐步增大。在产卵笼试验中,芳樟醇可显著驱避黄地老虎雌蛾产卵,而苯甲醛则吸引其产卵。【结论】黄地老虎幼虫危害棉花植株产生的HIPVs对雌蛾产卵具有明显驱避作用,其中芳樟醇有望作为一种产卵驱避剂。