《AUSTRALIAN JOURNAL OF GRAPE AND WINE RESEARCH》：Vibrational Signals for Mating Disruption Do Not Negatively Affect Grapevine Growth and Production
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本研究首次通过长期田间与温室试验，全面评估了针对葡萄金叶蝉（Scaphoideus titanus）的振动交配干扰（VMD）技术中使用的特定干扰振动信号（DVS）对葡萄植株的潜在副作用。结果表明，持续暴露于DVS不会对葡萄产量、浆果品质、叶片光合生理（如气孔导度、电子传递率）及关键防御与生长相关基因（如PR、STS、GA）的表达产生负面影响，其主要效应仅为轻微刺激节间长度增加，这为VMD作为一种环境友好的害虫防治策略在商业葡萄园的进一步应用提供了关键的安全性证据。
引言
振动交配干扰是一种新颖的行为操控技术，通过向植株持续传递一种物种特异性的干扰振动信号，来干扰目标昆虫（如叶蝉）的交配通讯，从而降低其种群密度。该技术最初为控制葡萄金叶蝉而开发，这种昆虫是“葡萄金黄化”植原体的主要传播媒介，对葡萄产业构成重大威胁。随着欧盟政策倾向于减少杀虫剂使用，VMD等替代策略的开发变得尤为重要。尽管VMD在控制葡萄金叶蝉交配方面的有效性已在受控和田间条件下得到证实，但持续传递的DVS可能作为一种利他素，对植物生理产生潜在影响。植物能够对多种机械刺激（如重力、声音、振动、触摸和风）产生反应，包括基因表达、开花时间、叶片折叠和茎伸长等形态变化。例如，昆虫取食或飞行产生的振动信号可以诱导植物的化学防御。因此，评估DVS对葡萄植株生长、生理和果实品质的潜在副作用，对于理解VMD的生态影响并推动其发展至关重要。
材料与方法
研究在田间和温室两种条件下进行。田间试验在一个种植灰皮诺葡萄品种的商业葡萄园中开展，通过独立的振动器（Tremos）将DVS通过棚架的金属线传输给植株。根据与振动器的距离，将葡萄园划分为DVS处理区和对照区。温室试验则使用嫁接的黑皮诺葡萄植株，在一个简化的棚架系统上通过迷你振动器传递DVS。研究评估了包括节间长度、新梢长度在内的生长参数，使用Dualex光学传感器和LI-COR LI-600仪器测定了叶绿素、类黄酮、花青素含量、氮平衡指数、气孔导度、电子传递率和叶片蒸汽压亏缺等生理参数。葡萄收获时，测定了产量、穗数、浆果重量、直径、果皮厚度以及葡萄汁的糖度、pH、可滴定酸等品质指标。此外，在温室条件下，还通过实时荧光定量PCR技术，分析了与防御、生长和次生代谢相关的一系列标记基因的表达水平，包括STS、PAL、PR-1、PR-2、PR-4、GA3OX2、GA20OX3、CYP90D1、ACO2和UFGT等。
结果
3.1 田间条件下的生长与生理参数
振动测量确认，在对应于葡萄金叶蝉VMD使用的频率范围内，DVS处理植株的振动幅度显著高于对照植株。DVS处理显著增加了葡萄的节间长度，在两个季节中平均分别增加了1.59厘米和0.78厘米。在新梢生长的特定阶段（BBCH-53和BBCH-65），DVS处理植株的新梢长度也显著长于对照植株。然而，在叶绿素、花青素、类黄酮含量、氮平衡指数、气孔导度、电子传递率以及叶片蒸汽压亏缺等所有测定的叶片生理参数上，DVS处理植株与对照植株之间均未发现显著差异。
3.2 田间条件下的葡萄产量与品质
在两个连续的采收季节，DVS处理对葡萄的产量、穗数、糖度、pH、可滴定酸、酒石酸、苹果酸以及酵母可同化氮均未产生显著影响。唯一受到DVS处理显著影响的参数是平均穗重，其略有下降。浆果平均重量、直径和果皮厚度在DVS处理与对照植株之间也无差异。
3.3 温室条件下的葡萄生长、生理参数与基因表达
在温室条件下，DVS处理同样显著增加了植株的节间长度，但对最终的新梢长度无影响。与田间结果一致，除叶片蒸汽压亏缺在处理组中轻微降低外，其他所有叶片生理参数在处理组与对照组之间均无显著差异。基因表达分析显示，在处理的各个时间点（1、7、17、27、50天），所有检测的防御相关基因、生长相关基因及次生代谢途径基因的表达水平，在DVS处理植株与对照植株之间均无显著差异。
讨论
本研究的结果表明，VMD策略中应用的DVS对葡萄植株的生长、生理、产量和果实品质没有产生负面影响。这与之前一些研究发现昆虫取食振动可诱导植物防御反应的结果不同，这种差异可能与植物物种、测试系统或所施加的振动刺激类型有关。DVS是葡萄金叶蝉雄性个体发出的种内竞争信号，与直接造成植物损伤的取食振动在生物学意义上不同。此外，本研究中使用的振动幅度较低，且为持续暴露，这可能未达到触发葡萄植株防御反应的识别阈值，或者植株对此类刺激产生了习惯化。研究观察到的唯一一致效应是DVS促进了节间伸长，这一现象与之前关于水传播振动促进玉米根系伸长、以及风和触摸振动导致茎伸长的报道有相似之处。然而，与赤霉素和油菜素内酯生物合成相关的基因表达并未被DVS调控，这表明其促进生长的机制可能涉及其他代谢途径，或是振动对纤维素纤维的机械作用促进了细胞伸长。
结论
这项研究通过长期的田间与温室评估证实，振动交配干扰作为一种管理葡萄金叶蝉的可持续策略，对葡萄植株的生长、生理参数、葡萄产量和果实品质均无负面影响。研究的新颖之处在于揭示了DVS处理在刺激葡萄生长参数（节间长度）的同时，并不影响其生理健康和果实品质，也未引起关键标记基因的表达变化。尽管需要进一步研究来阐明节间长度刺激的可能机制，但这些结果为VMD及其他需要在环境中长期应用振动的害虫防治策略的进一步发展，提供了重要的安全性依据，表明其具有较低的应用风险。
