《Journal of Pest Science》：Endophytes induce volatile emission in olive trees with repellent activity against Bactrocera oleae
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本文探讨了化学农药控制油橄榄实蝇的弊端，研究人员通过接种特定内生菌，研究其能否诱导橄榄树释放具有驱避活性的挥发性有机化合物（VOCs）。结果表明，三种内生菌（Alcaligenes faecalis, Aureobasidium pullulans, Bacillus amyloliquefaciens）能显著驱避害虫雌虫，并鉴定出数种关键驱避性VOCs，为开发可持续的害虫生物防治新策略提供了依据。
在地中海沿岸广阔的橄榄园里，有一种微小的双翅目昆虫——油橄榄实蝇（Bactrocera oleae），是让种植者们头疼不已的头号害虫。这种害虫的幼虫专以橄榄果实为食，不仅直接破坏果肉，导致果实提前脱落，还可能造成高达40%的产量损失，严重影响着全球橄榄油产业的命脉。长期以来，化学杀虫剂是控制油橄榄实蝇的主要手段。然而，随着害虫抗药性的出现、化学处理效果的不稳定以及对环境副作用的日益担忧，人们迫切需要寻找更环保、可持续的替代防治策略。
此时，一类特殊的微生物伙伴——内生菌（Endophytes），进入了科学家的视野。这些微生物生活在植物组织内部，不仅不引起病害，反而能与宿主“互利共生”，帮助植物抵御包括病虫害在内的各种生物胁迫。此前的研究已经发现，某些内生菌可以诱导植物释放具有生物活性的挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds， VOCs），这些物质能在空气中扩散，影响昆虫的行为，或吸引天敌，或直接驱避害虫。那么，是否可以利用特定的内生菌来“训练”橄榄树，让它们主动散发出令油橄榄实蝇讨厌的气味，从而保护自己呢？这正是发表在《Journal of Pest Science》上的这项研究所要探索的核心问题。
为了回答这个问题，研究人员运用了几个关键的技术方法。他们在葡萄牙的一个橄榄园中，选择了‘Cobran?osa’品种的橄榄树，将其分为五组，分别接种了四种不同的内生菌（Alcaligenes faecalis， Aureobasidium pullulans， Bacillus amyloliquefaciens 和 Penicillium commune）以及作为对照的缓冲液。三个月后，他们收集了接种枝条上的橄榄和叶片。研究团队首先利用一种多选择嗅觉测定仪，评估了这些处理过的植物材料所散发的气味对怀孕的油橄榄实蝇雌虫的吸引力或驱避性。随后，他们采用顶空固相微萃取（HS-SPME）结合气相色谱-质谱联用（GC–MS）技术，全面分析了各处理组橄榄和叶片释放的VOCs成分和含量。最后，通过主成分分析（PCA）和随机森林分析等统计方法，他们挖掘了与昆虫行为（进入特定气室的数量）显著相关的关键VOCs。
Olfactometry–preferences of B. oleae gravid females（嗅觉测定——油橄榄实蝇怀孕雌虫的偏好）
研究团队通过多选择嗅觉测定实验发现，与未接种（对照）的橄榄和叶片相比，接种了 Alcaligenes faecalis、Aureobasidium pullulans或 Bacillus amyloliquefaciens的植物材料所散发的气味，能显著驱避油橄榄实蝇的雌虫，使它们选择对照气室的频率高出2.5倍。然而，接种了 Penicillium commune的处理与对照之间没有表现出显著差异。这表明前三种内生菌能够有效诱导宿主植物产生对害虫具有驱避作用的气味信号。
Variation of volatile compounds emitted by the different treatments（不同处理释放的挥发性化合物的变化）
通过对VOCs的定性和半定量分析，研究人员共检测到29种挥发性有机化合物。不同内生菌处理诱导了独特的VOCs谱图。例如，接种 A. faecalis和 B. amyloliquefaciens的植物，其释放的VOCs中烯烃类（如邻伞花烃和d-柠檬烯）含量显著更高；而接种 P. commune和 A. pullulans的植物则主要诱导了烷烃类的排放。主成分分析进一步确认了不同处理间VOCs谱图的显著差异，特别是 A. faecalis和 B. amyloliquefaciens的处理与对照组明显区分开来。
Volatile compounds potentially influencing B. oleae behavior（可能影响油橄榄实蝇行为的挥发性化合物）
为了找出哪些VOCs真正影响了昆虫的行为，研究人员结合随机森林分析和皮尔逊相关性分析。结果显示，有六种VOCs与嗅觉测定中雌虫进入特定气室的数量呈负相关，即可能具有驱避作用。其中，β-月桂烯的负相关性最强且具有统计学显著性。其他几种物质，如d-柠檬烯、邻伞花烃和(E)-5-十八碳烯，也显示出较强的负相关趋势。有趣的是，所有这些具有潜在驱避作用的VOCs彼此之间呈正相关，暗示它们可能通过共同的生物合成途径协同产生，从而增强驱避效果。与此相反，化合物1,4-己二烯，5-甲基-3-(1-甲基亚乙基)与雌虫的进入数量呈强烈的正相关，表明它可能是一种引诱剂，并且其生物合成途径可能与驱避性VOCs不同。
这项研究的重要结论和讨论在于，它首次证实了 Alcaligenes faecalis、Aureobasidium pullulans和 Bacillus amyloliquefaciens这三种内生菌能够诱导橄榄树释放对油橄榄实蝇具有驱避作用的VOCs，从而为利用这些微生物作为生物防治剂开辟了新途径。研究不仅识别了有效的内生菌，更关键的是鉴定出了一系列具有潜在应用价值的驱避性VOCs，其中β-月桂烯被确定为最关键的单体化合物。研究还发现，多种驱避性VOCs（如β-月桂烯、邻伞花烃、(E)-5-十八碳烯和d-柠檬烯）之间存在正相关性，这提示它们可能以“协同鸡尾酒”的形式共同发挥作用，比单一化合物效果更佳。这一发现为设计基于VOCs混合物的新型驱避剂提供了科学依据。同时，鉴定出的引诱剂化合物则为构建“推-拉”式害虫管理策略提供了可能，即一方面驱赶害虫离开作物，另一方面将其引诱至陷阱集中消灭。
总之，这项工作不仅为防治油橄榄实蝇这一重大农业害虫提供了三种有潜力的内生菌候选资源，还揭示了一组具有协同潜力的关键驱避性VOCs，为开发基于植物-微生物互作和化学生态学原理的、环境友好的可持续害虫综合治理策略奠定了坚实的基础。未来需要在田间条件下进一步验证这些内生菌和VOCs混合物的实际防控效果，以推动其从实验室走向实际应用。
