《Scientific Reports》:Behavioral and lethal effects of yeast based bioformulations on Bactrocera dorsalis
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本研究为解决桔小实蝇这一全球性重大农业害虫的可持续治理难题,科研人员开展了基于其近缘物种印度棍腹蝇自然共生真菌(Debaryomyces hansenii ziha1 和 Pichia kudriavzevii zibd3)与柠檬醛精油复配的生物制剂效能研究。结果表明,两种制剂稳定且与真菌相容性好,但对成虫行为影响相反:D. hansenii-EOC表现为显著引诱剂,而P. kudriavzevii-EOC为强效驱避剂兼幼虫杀虫剂。这为开发靶向的“推-拉”或“引诱-杀灭”IPM策略提供了新工具。
在全球农业生产的版图中,桔小实蝇宛如一个挥之不去的幽灵。这种被科学家命名为Bactrocera dorsalis的害虫,凭借其强大的繁殖力和广泛的寄主范围,对数百种水果和蔬菜构成严重威胁。从香甜的芒果到多汁的柑橘,再到鲜美的辣椒,几乎无一幸免。每年,由其造成的直接经济损失高达数十亿美元,更不必说因此引发的国际贸易壁垒和环境安全忧虑。长期以来,化学农药是应对这场“虫灾”的主力军,但随之而来的害虫抗药性增强、有益昆虫遭殃、农药残留超标以及环境污染等棘手问题,犹如一记记警钟,催促着人们必须寻找更加绿色、精准且可持续的治理新方案。在这个背景下,科学家们将目光投向了自然界本身——能否从昆虫的微观伙伴中,发掘出制衡它们的力量?一场基于化学生态学原理的“以虫治虫”新探索由此拉开序幕。
为解决这一挑战,一项发表在《Scientific Reports》上的研究另辟蹊径,不再直接瞄准害虫本体,而是转向其近缘物种——印度棍腹蝇体内自然共生的真菌群落。研究人员从中筛选出两种酵母菌:Debaryomyces hansenii ziha1 和 Pichia kudriavzevii zibd3,并将它们与天然植物源物质柠檬醛精油进行复配,制成了新型生物制剂。他们综合运用了稳定性测试(于7°C、25°C和35°C下评估)、相容性评估(计算T-因子)、行为偏好性测定(Y型嗅觉仪)、针对初龄幼虫的杀虫效力试验,以及气相色谱-质谱联用技术对制剂挥发性成分进行化学表征等一系列关键实验方法,系统评估了这两种制剂的潜能。
稳定性与相容性评估显示,两种基于柠檬醛精油的生物制剂在宽温度范围内均表现出高稳定性,并且与真菌载体具有可接受的相容性(当柠檬醛精油浓度≤1%时,T-因子约为55),这为制剂的实际储存与应用奠定了坚实基础。
然而,在行为偏好性测定中,两种制剂对桔小实蝇成虫却展现了戏剧性的、截然相反的效应。D. hansenii与柠檬醛精油的复配制剂表现出显著的引诱活性,吸引了绝大多数测试昆虫(?95 ± 0.5%)。通过GC-MS分析,研究人员将这种“吸引力”归因于制剂释放的特定挥发性有机化合物,如苯乙酮和十六碳烯醛。相反,P. kudriavzevii与柠檬醛精油的复配制剂则表现为一种强效的驱避剂,几乎100%地驱离了成虫(100 ± 0.5%)。其驱避功效被认为与对薄荷-1,5-二烯-8-醇和萘等化合物的释放有关。
更令人关注的是杀虫效力试验的结果。P. kudriavzevii-EOC制剂不仅驱避成虫,还对害虫的未成年阶段(预成虫期)表现出协同致死效果,导致超过50%的幼虫死亡,从而实现了从行为干扰到生理毒杀的双重打击。
综上所述,本研究得出核心结论:昆虫的共生真菌群是一个丰富且具有选择性的资源库,可用于开发基于化学生态学的害虫治理工具。该研究成功创制了两种稳定的、具有双重作用模式(引诱与驱避/杀幼虫)的生物制剂。具体而言,D. hansenii-EOC可作为高效的引诱剂,而P. kudriavzevii-EOC则同时具备强驱避和杀幼虫活性。这一发现为设计针对桔小实蝇的精准防控策略提供了全新思路和物质基础。这两种制剂恰好可以完美融入经典的“推-拉”策略或“引诱-杀灭”策略框架:利用驱避剂将害虫从需要保护的作物区域“推”开,同时使用引诱剂将其“拉”向设置好的陷阱或集中处理区予以消灭。这不仅能有效降低害虫种群密度,还能大幅减少化学农药的用量,对于推动桔小实蝇的整合害虫管理(Integrated Pest Management, IPM)向着更加环境友好和可持续的方向发展具有重要的理论与实践意义。该研究证实了挖掘昆虫微生物组在开发下一代绿色农药方面的巨大潜力,为农业害虫的生态防控开辟了一条新颖且有前景的路径。