科技日報記者 馬愛平
近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所糧食作物害蟲監(jiān)測與控制創(chuàng)新團隊通過長期在冬小麥主產(chǎn)區(qū)麥田架設(shè)紅外輻射升溫設(shè)備，系統(tǒng)模擬氣候變暖對麥蚜種群動態(tài)和取食行為的影響，并利用轉(zhuǎn)錄組學(xué)系統(tǒng)分析了小麥抗性途徑的相關(guān)基因和防御酶的表達和活性，揭示了麥田增溫模擬氣候變暖導(dǎo)致麥蚜暴發(fā)為害機制。相關(guān)研究在線發(fā)表在《普通昆蟲學(xué)》(Entomologia Generalis)上。
據(jù)中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所副研究員譚曉玲介紹，全球氣候日趨變暖，會影響農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)植物生理抗性和植食性昆蟲的取食行為，從而誘發(fā)植食性昆蟲暴發(fā)，嚴(yán)重影響作物產(chǎn)量。該團隊多年來圍繞氣候變暖下的小麥害蟲成災(zāi)機制開展研究，通過在冬小麥主產(chǎn)區(qū)（河北廊坊、河南原陽和湖北武漢等關(guān)鍵地區(qū)）的麥田架設(shè)紅外輻射升溫設(shè)備模擬溫度升高，發(fā)現(xiàn)溫度精準(zhǔn)升高2℃，麥蚜的寄生性天敵的寄生率明顯降低，麥蚜的發(fā)生量明顯增加。然而，溫度升高對于麥蚜的暴發(fā)除了受天敵影響外，是否也受到植物生理抗性等的影響，其中的機制并不清楚。
模擬田間增溫裝置。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所供圖
該研究進一步探究麥田升溫條件下小麥轉(zhuǎn)錄組結(jié)果，分析了小麥水楊酸和茉莉酸防御信號途徑相關(guān)防御酶和防御基因的活性及表達情況。研究發(fā)現(xiàn)，通過田間自然精準(zhǔn)模擬溫度升高，小麥的水楊酸和茉莉酸抗性途徑的相關(guān)基因和防御酶苯丙氨酸解胺酶，β-1,3-葡聚糖酶和多酚氧化酶的表達和活性明顯受到抑制，從而導(dǎo)致小麥抗性降低，進而促進麥蚜的取食和種群增長。研究結(jié)果為未來氣候變化下的小麥主要害蟲成災(zāi)趨勢及防控提供了理論依據(jù)。
該研究得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃、中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程等項目的資助。
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