评估萜烯和大麻素在工业大麻（Cannabis sativa）种质资源中的变化对Helicoverpa zea卵虫产卵行为及幼虫适应性的影响

《Journal of Pest Science》：Evaluating the effects of terpene and cannabinoid variation in hemp (Cannabis sativa) germplasm on Helicoverpa zea oviposition and larval fitness

　　摘要
Helicoverpa zea Boddie（鳞翅目：夜蛾科），通常被称为玉米穗虫，是一种对用于生产可吸食花朵和大麻二酚（CBD）的芳香大麻（Cannabis sativa L.，蔷薇目：大麻科）具有经济危害性的鳞翅目害虫。2018年美国重新合法化大麻种植后，无论是田间还是温室种植的大麻面积都迅速增加。因此，迫切需要开展关于大麻害虫管理策略的研究，包括寄主植物抗性方面。我们评估了七个芳香大麻品系对H. zea的抗性潜力。通过研究花部的形态特征和化学成分（大麻素和萜烯），来评估它们在抗拒寄性（产卵行为）和抗菌性（幼虫生长）中的作用。蛾类的产卵行为通过每株植物上的卵数来测定，而幼虫的生长情况则通过存活率和蛹的重量来衡量。结果表明，不同品系之间存在显著差异。具体而言，Blacklands Botanical CBG品系受到蛾类的青睐，其幼虫存活率最低；相比之下，Wife/Cherry Wine品系则较少被选为产卵地点，幼虫存活率中等。未观察到蛾类产卵行为与幼虫适应性之间存在关联。尽管不同品系之间的总萜烯含量存在显著差异，但这些差异并未直接影响昆虫行为和幼虫生长。然而，植物花朵中较高的CBD浓度与较低的幼虫存活率相关。我们的研究发现表明，花部的化学成分和形态特征共同作用于提高植物对H. zea的抗性，可为未来培育抗性品种的研究提供参考。

引言
芳香大麻（Cannabis sativa L.，蔷薇目：大麻科）是指干重中含有不超过0.3%四氢大麻酚（THC）的大麻物种，2018年美国《农业法案》的通过使其重新被合法化为农业作物。这种作物被用于生产谷物、纤维、可吸食花朵和大麻二酚（CBD）（Fike 2016），其中太平洋西北地区（PNW）在大麻花卉和CBD生产中发挥着重要作用（Shrestha和Pandey 2024）。美国大麻产业的总价值每年为4.45亿美元，其中花卉和CBD大麻的生产贡献了3.86亿美元（美国农业部国家农业统计局2025年数据）。随着大麻产业的扩张，由于害虫压力导致的产量潜力下降和作物损害已成为可持续害虫管理的关键挑战。Helicoverpa zea（Boddie）（鳞翅目：夜蛾科），俗称玉米穗虫，是一种高度多食性的害虫，对芳香大麻的盈利能力构成严重威胁（Britt等人2021a）。仅在美国，H. zea就侵害了超过100种植物，包括许多农业作物系统，并且是大豆、甜玉米、番茄和棉花的主要害虫（Reay-Jones 2019）。这种昆虫原产于北美，在美国南部每年可繁殖1-4代，在PNW地区则为1-2代。H. zea的生命周期大约为30天：在南部地区以蛹的形式在土壤中越冬，而在纬度高于40度的地区则不会越冬。春季羽化后，成虫会迁移到美国大部分地区及加拿大南部，并在喜爱的作物上繁殖并增加数量。雌性成虫会被植物的繁殖部位吸引并在其上单独产卵，例如玉米的雌穗和大豆的花蕾上。卵在2-8天内孵化，幼虫经过4-6个龄期后完成发育，最终掉落到地面并在土壤中形成蛹。在生长季节，H. zea雌虫会被花朵吸引产卵，而幼虫的取食会对具有经济价值的花蕾造成严重损害，若不加以管理，会显著降低产量。幼虫的取食会在花蕾上造成伤口，干扰养分运输并促进二次感染，从而导致花朵和相应大麻素的产量损失（Britt等人2021a）。在未采取防治措施的情况下，严重感染可导致产量减少多达30%（个人通讯：Paul Murdoch；https://horncreekhemp.com/）。目前针对H. zea的管理策略主要依赖生物制剂杀虫剂，如玉米穗虫核多角体病毒、Beauveria bassiana菌株“GHA”和Bacillus thuringiensis菌株“Aizawai”（Britt等人2021b；Shrestha等人2025）。虽然美国已批准某些杀虫剂用于玉米和其他作物，但尚未有适用于大麻的合成杀虫剂。这凸显了需要寻找替代管理策略以有效控制H. zea的必要性（Britt等人2021a）。

在其他需要严格控制H. zea侵害以减少作物损害的作物（如玉米和棉花）中，寄主植物抗性已被证明是有效的控制策略，能够减少作物损害并降低叶面喷剂的使用频率（Wiseman等人1977；Wiseman等人1995；Rector等人2002；Ni等人2014；Reisig和Reay-Jones 2015；Dorman等人2021）。例如，具有长而紧密的雄穗和短苞叶的玉米品种可以阻止H. zea幼虫进入玉米芯，从而减少伤害（Wiseman等人1977；Ni等人2014）。含有高量maysin化合物的玉米品种还能抑制幼虫生长。此外，表达Bt毒素的转基因玉米品种在控制H. zea种群方面也起到关键作用（Reisig和Reay-Jones 2015）。然而，大麻中的寄主植物抗性研究仍较为不足。了解大麻对H. zea的抗性机制是培育抗性品种的重要基础。

寄主植物抗性主要有三种机制：抗拒寄性（影响昆虫的偏好）、抗菌性（影响昆虫的生存和繁殖）以及耐受性（使植物能够承受取食损害）（Smith和Clement 2012）。大麻在不同类型和品种之间存在显著的表型差异，包括花的大小、颜色以及毛状体的类型和密度。此外，大麻产生多种挥发性有机化合物（VOCs），包括大麻素、萜烯、黄酮类和酚类（Flores-Sanchez和Verpoorte 2008）。特别是大麻素（含氧的C21芳香烃）和萜烯（由异戊二烯单元衍生）是腺体毛状体分泌细胞中产生的重要VOCs（Gülck和Molle 2020）。这两种VOCs以及花部形态特征都已知会影响多种害虫的行为和表现（Yan等人2003；Boncan等人2020）。目前关于大麻对H. zea的抗性及其如何影响蛾类产卵行为和幼虫生长的了解甚少（Britt等人2021b），不过有研究表明高水平的CBD和THC会影响其他害虫的适应性（Park等人2019；Stack等人2023）。此外，具有密集毛状体的大麻品系可能为幼虫的取食和产卵提供物理屏障（Cosner和Grant 2024），而花色和大小也可能影响玉米穗虫的产卵行为。因此，识别可能有助于提高植物抗性的花部特性和化学成分对于制定有效的害虫管理策略和减少对叶面杀虫剂的依赖至关重要。

在本研究中，我们评估了七个遗传学大麻品系的产卵行为和幼虫生长情况，探讨了花部形态和化学成分在提高大麻抗性方面的潜在作用。我们假设不同品系之间的产卵行为和幼虫生长差异受花部特征（如花的大小、毛状体类型以及大麻素和萜烯浓度）的影响。确定大麻对H. zea的抗性机制将有助于开发抗性品系，从而丰富综合害虫管理措施并实现该害虫的可持续控制。

材料与方法
**植物选择与培育**
选择了七个芳香大麻品系进行寄主植物抗性评估实验（表1）。所有品系均由俄勒冈州立大学（OSU）全球大麻创新中心的大麻育种计划培育，之前未对其抗性或易感性进行过研究。根据植株的均匀性和独特的花部特性，选择了每个品系的样本，并于2023年在OSU南方俄勒冈研究和推广中心（SOREC，坐标42.3307, ?122.9381）的露天条件下进行种植。从育种计划获取种子，随后将其播种在装有Metro-Mix 840肥料（Sun Gro Horticulture公司，俄勒冈州Hubbard）的3.8升塑料盆中。盆栽植物每三天进行一次滴灌，并在植株出苗后15天施用Miracle-Gro-Water可溶性植物肥料（Miracle-Gro公司，俄亥俄州Marysville），剂量为水中100 ppm，每两周施用一次。生长稳定的盆栽植物被视为“母株”，并在20-25°C、相对湿度30-50%及16:8光周期条件下在温室中养护。保持8小时的黑暗期以低于大麻开花所需的光照周期，从而防止开花并维持营养生长。

**表1** 芳香大麻品系编号及在寄主植物抗性研究中评估的花部形态特征

**克隆体的培育**
从每个品系的一株健康母株上准备克隆体（即植物插条）。从健康枝条的末端25厘米处剪下枝条，将其各自浸入含有杀菌剂Actinovate?（Streptomyces lydicus菌株WYEC 108；浓度0.037% w/w；Monsanto公司，密苏里州圣路易斯；每3.8升水中5毫升）的消毒溶液中10秒，以降低植物病原体的污染风险，然后浸入Clonex Gel生根激素（吲哚-3-丁酸）中（Growth Technology有限公司，英国Taunton）。随后将克隆体立即插入iHort公司提供的多孔惰性生根介质Hort-i-Cubes中（尺寸53.34 × 27.39 × 24.38厘米），该介质配有两个可调节的 Vent以创造高湿度环境。每天两次用消毒水喷雾以维持70-80%的相对湿度，保持22-26°C的温度和18:6的光周期。所有克隆体在生根和后续田间生长过程中均接受相同的处理。当根系明显从生根介质中伸出时，认为其已经生根。不同品系的生根时间有所不同，介于10至15天之间。生根后，将克隆体移栽到装有Metro-Mix 840肥料的18.9升盆中，并在2024年7月至9月的自然生长季节中进行田间栽培。该时期的平均每日气温介于13.7至28.5°C之间，总降水量为9.9毫米。天气数据来源于位于俄勒冈州梅德福德的俄勒冈AgriMet气象站（https://www.usbr.gov/pn/agrimet/agrimetmap/mdfoda.html）。植物每天通过滴灌方式进行灌溉。当植物进入开花阶段后，将不同基因型的植株分开，以确保实验过程中的一致性。

实验中使用的Helicoverpa zea卵是从Benzon Research LLC（美国宾夕法尼亚州卡莱尔）获得的，用于建立实验室虫群。昆虫在控制环境的饲养室中培养，饲养条件为25±2°C、相对湿度50±5%，光照周期为16:8。新孵化的第一龄幼虫被用于研究其适应性和存活率。蛹根据生殖器特征被区分成雄性和雌性，随后每个性别群体被放入含有10%蔗糖喂养液的棉签的培养皿中，并放置在大型昆虫饲养笼（75×75×115厘米，MegaView Science Co., Ltd.，台湾）内。每天监测蛹的羽化情况。羽化后的雌蛾与雄蛾在小型饲养笼（30×30×30厘米，MegaView Science Co., Ltd.，台湾）中配对交配，同时选择怀卵的雌蛾进行后续实验。

### Helicoverpa zea产卵实验
为了评估在不同花期的大麻基因型上Helicoverpa zea蛾的产卵行为，在无选择条件下进行了行为实验。园艺苗圃中处于开花中期的大麻植株（花朵带有黏性）被转移到实验室，并仔细检查以确保没有昆虫。检查合格后，每株植株被单独放置在一个气候控制式的昆虫饲养笼内（75×75×115厘米，MegaView Science Co., Ltd.，台湾），每个笼子的中心都放置了一株植物。然后向每个笼子内释放两只交配后的雌蛾。在植物基部放置了一个直径9厘米的培养皿，其中包含浸有10%蔗糖溶液的棉签作为食物来源。四天后，移除蛾子，并使用放大镜统计花朵、叶子和茎部上的卵的数量。该实验在2024年秋季进行了两次，每个基因型重复三次，时间间隔为一周。

### 幼虫适应性和存活率实验
通过测量存活率、发育时间、蛹重和性别比例来评估不同花期大麻基因型对Helicoverpa zea幼虫的适应性。实验在带有小孔盖的30毫升塑料容器中进行，以保证空气流通。每个容器中放置一只幼虫，视为一个重复样本（每种处理30个重复样本）。对照组的幼虫则使用由琼脂和特定干燥混合物（含有蔗糖、大豆粉、小麦胚芽、盐混合物、纤维素、山梨酸、对羟基苯甲酸和抗坏血酸，Frontier Agricultural Science，美国新泽西州纽瓦克）配制的人工饲料。配制1升饲料时，向875毫升冷水中加入19克琼脂，煮沸1分钟并不断搅拌。然后将琼脂溶液转移至搅拌机中，加入干燥混合物（144克），搅拌均匀后倒入容器中静置。约30克带有糖分叶片（Vergara等人，2023年研究）的花蕾被放置在容器底部。每只容器中放一只刚孵化的Helicoverpa zea幼虫（孵化后24–48小时内）。定期检查花蕾的新鲜度，如有旧花蕾则更换为同基因型的新鲜花蕾。每天统计幼虫的存活情况。通过观察蛹的生成情况确定幼虫的存活率，并在体视显微镜下评估性别比例。

### 处理基因型的化学分析
#### 样品制备
在开花期采集了主花序顶部的约25厘米部分以及成熟的叶片。每个基因型从三个生物学重复样本中分别获取花朵和叶片样本，并按照Haczkiewicz（2025年）的方法在无光条件下风干至含水量8–12%。所有样本用纸袋包装后立即送往分析实验室。花朵组织进行了萜烯分析，花朵和成熟叶片组织则进行了大麻素分析，每个样本重复三次。

#### 蒸烯分析
萜烯分析使用气相色谱-质谱联用仪（GC–MS，Shimadzu GCMS-TQ8040，日本京都）在PREE实验室（美国俄勒冈州科瓦利斯）进行。分析流程如下：向0.2克 Homogenized 样品中加入40毫升甲醇，涡旋混合后置于40°C下加热15分钟，再次涡旋。样品转移到1.5毫升玻璃瓶中，并使用以下色谱柱（长度：30米；内径：0.25毫米；薄膜厚度：0.25微米；固定相：SH-Rxi-5Sil MS）进行分离。作为载气的超高纯度氦气以1.0毫升/分钟的流量流动，样品以10:1的比例注入。 oven 程序设置为：split 温度、离子源和接口温度250°C；气体压力和流量29 psi/45.1毫升/分钟；柱温45°C。检测的萜烯包括：(-)-α-双萜酚、(+)-香叶醇、异香叶醇、莰烯、(1R/1S)莰、δ-3-蒎烷、β-石竹烯、α-雪松烯、(+)雪松醇、p-侧柏烯、桉叶油醇、法呢烯、(+)芬酮和 L (-) 芬酮、芬基醇、香叶醇乙酸酯、(-)-香芹酚、己氢芹酚、α-胡莫伦、(-)-异普侖醇、d-柠檬烯、薰衣草醇、β-月桂烯、nerol、顺式和反式nerolidol、ocimene、α-蒎烯、α-和 β-蒎烯、(+)-蒎酮、sabinene、α-和 γ-萜品烯、α-和 γ-萜品醇、萜品醇以及valencene，定量范围为1–300 ppm。

#### 大麻素定量
大麻素的定量采用了俄勒冈州立大学和美国农业部皮奥里亚功能性食品研究实验室合作开发的方法（Duringer，2022年）。干燥后的花朵和叶片样品在样品研磨机中粉碎通过1.0毫米筛网，然后用200%乙醇（200 proof）在超声剥离器（Branson 8800，美国圣路易斯，密苏里州）中提取30分钟。样品在黑暗中静置18–24小时后过滤（25毫米0.45微米PTFE注射滤膜），并通过UHPLC-DAD（超高效液相色谱-二极管阵列检测，Agilent 1290 UHPLC-DAD，美国加州圣克拉拉）进行分析（https://agsci.oregonstate.edu/hemp/osu-employees）。使用InertSustain C18 HPLC柱（3微米，100×2.1毫米，GL Sciences，中国上海）在55°C下分离大麻素，流动相为（5毫摩尔/毫升氨水+0.1%甲酸）和（乙腈+0.1%甲酸）。洗脱程序如下：注射前在60% B浓度下平衡2.5分钟，然后按以下梯度洗脱：2–8分钟，70% B；2–8分钟，75% B；8–9分钟，100% B；9–10分钟，100% B；10–10.5分钟，60% B；10.5–11分钟，60% B。样品注射量为2微升，流速为0.55毫升/分钟。使用MassHunter软件的QQQ定量分析程序（Agilent Technologies）进行定量，检测16种大麻素，包括delta-9-四氢大麻酚（THC-d9）、delta-9-四氢大麻酚酸（THC-a）、大麻二酚（CBD）、大麻二酚酸（CBD-a）、大麻萜酚（CBG）、大麻萜酚酸（CBG-a）、大麻萜酚酸（CBDV）、大麻萜酚酸（CBDV-a）、四氢大麻萜酚酸（THCV）、四氢大麻萜酚酸（THCV-a）、大麻萜酚（CBN）、大麻萜酚酸（CBN-a）、大麻萜酚酸（CBC）、大麻萜酚酸（CBC-a）和delta-8-四氢大麻酚（THC-d8），参考商业标准品（Cerilliant Corporation，美国德克萨斯州圆石）的线性校准曲线。所有标准品的浓度范围为5–100微克/毫升，CBD和CBDA的浓度范围为10–250微克/毫升。方法验证包括选择性、线性、灵敏度和精确度的评估，结果可在https://agsci.oregonstate.edu/hemp/osu-employees查看。大麻素的含量（微克）通过峰面积和线性校准曲线计算得出。

### 统计分析
数据使用R版本4.3.3（R Development Core Team 2012）进行分析。产卵数据符合负二项分布，采用广义线性混合模型（GLMM）进行分析，固定效应包括植物类型和产卵位置（笼子表面）。实验时间作为随机斜率，重复次数作为随机截距。幼虫存活率使用Kaplan–Meier生存分析软件（Therneau 2024）进行分析。生存曲线通过log-rank检验进行比较。萜烯数据使用pheatmap包（Kolde 2025）生成的聚类热图可视化。单因素方差分析（ONE-WAY ANOVA）在α=0.05的显著性水平下比较了总萜烯含量。大麻素分析使用线性混合模型（LMM），固定效应包括重复次数（随机截距）和基因型；响应变量为不同重复次数的浓度（单位：微克/毫克），并拟合高斯分布。所有LMM和GLMM模型的处理组间比较使用emmmeans（Lenth 2025）软件的估计边际均值（EMMs）进行评估，Tukey方法用于确定EMMs之间的差异，显著性水平为α=0.05。

#### 结果
- **Helicoverpa zea蛾的产卵行为**：不同大麻基因型之间的产卵性能存在显著差异（χ2=69.78，df=6；P<0.0001），产卵位置（植物表面与笼子表面）之间也存在显著差异（χ2=38.98，df=1；P<0.0001）（图1）。雌蛾在CBGB、ABAB和SESE基因型上的产卵数量最多，而在WICW基因型上的产卵数量最少。这种模式也体现在最受青睐的基因型植株上的卵数量较少。在植物上，卵主要产在花朵上（90%），其次是叶子上（10%），但未在茎部发现卵。基因型与产卵位置（植物表面与笼子表面）之间存在显著交互作用（df=6；χ2=115.96；P<0.0001），表明不同基因型之间的产卵位置存在差异。
- **幼虫在花朵上的适应性和发育**：不同基因型间的Helicoverpa zea幼虫存活率存在显著差异（df=7；χ2=85.4；P<0.0001），其中对照组的存活率最高（图2）。NCBD、RNRN和SGCW基因型的幼虫存活率较高，中位生存时间为19–20天（图2）。ABAB、SESE和WICW基因型的存活率中等（14–16天），而CBGB基因型的存活率最低，中位生存时间为10天。不同基因型的蛹化成功率也有所不同，NCBD基因型的蛹化比例最高（30%），其次是ABAB（27%）、RNRN（17%）和SGCW（10%）（表2）。SESE和WICW基因型未观察到蛹化现象。对照组?蛹化率为96%。不同基因型的雌雄比例范围为38%至80%，而对照组为56%。蛹的重量（平均值：SE）在不同基因型处理组中分别为0.29±0.01至0.47±0.01克（表3）。

这些结果展示了Helicoverpa zea蛾在不同大麻基因型上的产卵行为和幼虫发育情况，以及它们对不同环境的适应性。每行代表一个不同的处理组，颜色对应于图例中指示的种质或对照饮食。表2显示了在七种大麻种质中观察到的Helicoverpa zea幼虫存活率、蛹重量和性别比例。表3使用成对对数秩检验比较了不同大麻种质中Helicoverpa zea幼虫的存活概率。表中的p值表示基于Kaplan–Meier生存分析比较每对种质线之间的存活曲线的统计显著性。加粗的P值被认为具有统计学意义（α=0.05）。表4显示了处理种质中的化学成分。在每种种质的大麻花蕾中测量了20多种萜烯。根据萜烯谱型对种质线进行聚类，并在热图中展示（图3a），这表明种质之间的萜烯类型和水平存在显著差异。NCBD中的α-蒎烯、β-蒎烯和芳樟醇含量较高，而SESE中的戊烯、柠檬烯、α-法尼烯和茴香醇含量较多。SGCW中观察到了较高的荆芥酚、β-反式奥西门烯、β-法尼烯和α-双豆醇含量；WICW和RNRN没有显示出任何明显的萜烯模式。关于总体萜烯含量，CBGB、NCBD、SESE和SGCW中的含量显著较高，而RNRN中的含量较低（df=6,14；F=10.95；P=0.001）（图3b）。在ABAB、RNRN和WICW之间没有发现萜烯含量的显著差异。图3的替代文本可能是使用AI生成的。图3a的热图显示了24种萜烯的相对丰度，按萜烯和种质线进行聚类。深紫到深红色渐变表示萜烯水平从低到高。图3b显示了七种大麻种质中的总萜烯含量（平均值±标准误差；mg/g）。不同的字母表示种质线之间的显著差异（Tukey’s HSD，α=0.05）。在处理种质的花蕾中定量了六种大麻素。在测试的种质中检测到了花大麻素含量的差异（图4）。CBD含量有显著差异（df=6, 12；F=11.80；P=0.0002），SGGV种质产生的含量最高，而RNRN种质产生的含量最低（图4a）。THC也有显著差异（df=6, 12；F=11.03；P=0.0003），SGGV含有最高的THC浓度，而RNRN含有最低的THC浓度（图4b）。CBC在种质线之间也有差异（df=6, 12；F=4.93；P=0.0092），ABAB、CBGB、SGCW和WICW线中的含量高于RNRN、SESE和NCBD（图4c）。CBDV也有明显差异（df=6, 12；F=36.26；P<0.0001），RNRN产生的浓度高于其他线（图4d）。CBG在种质线之间也有差异（df=6, 12；F=24.70；P<0.0001），RNRN中的含量最低（图4e）。尽管CBN通常含量较少，但在种质线之间存在差异（df=6, 12；F=8.59；P=0.0009）；SGGV种质的CBN含量最高，而大多数种质的含量低于检测限（图4f）。图4的替代文本可能是使用AI生成的。图4显示了七种大麻种质中的花大麻素含量（平均值±标准误差；μg/mg）：a是大麻二酚（CBD），b是四氢大麻酚（THC），c是大麻色烯（CBC），d是大麻维兰（CBDV），e是大麻吉隆（CBG），f是大麻醇（CBN）。不同的字母表示种质线之间的显著差异（Tukey’s HSD，α=0.05）。叶中的大麻素含量通常低于花中的含量，大多数化合物在种质线之间没有差异（图5）。CBD有显著差异（df=6, 12；F=3.14；P=0.043），CBGB中的浓度最高。相比之下，THC、CBC和CBDV在种质线之间没有差异。然而，CBG在种质线之间显示出变化（df=2, 4；F=4.37；P=0.098），SGCW中的浓度最高。图5的替代文本可能是使用AI生成的。图5显示了七种大麻种质叶片中的大麻素含量（平均值±标准误差；μg/mg）：a是大麻二酚（CBD），b是四氢大麻酚（THC），c是大麻色烯（CBC），d是大麻维兰（CBDV），e是大麻吉隆（CBG），f是大麻醇（CBN）。不同的字母表示种质线之间的显著差异（Tukey’s HSD，α=0.05）。总大麻素=（脱羧大麻素量）+（酸性大麻素量×0.877）。这项研究首次表明大麻种质可以影响玉米穗虫蛾的产卵行为，并且在测试的七种花种质中观察到了大麻素和萜烯水平的显著变化。CBD和THC浓度较高的种质线通常会降低幼虫的表现，特别是存活时间。此外，在花蕾中萜烯含量较高的种质线上，产卵表现较差，包括α-蒎烯、β-蒎烯、芳樟醇、β-反式奥西门烯和荆芥酚。在植物上产卵数量较多的种质线上，笼子表面产下的卵较少，而在选择条件下，最不受青睐的大麻种质在笼子上产下的卵更多，这表明在无选择条件下，雌蛾对植物和笼子有明显的产卵偏好。虽然CBGB和SESE种质线吸引了大量蛾子产卵，但它们对幼虫的存活最为有害。同时，尽管RNRN和NCBD线的幼虫存活率较高，但它们的产卵表现却较低，这表明雌蛾的产卵偏好与幼虫的表现之间存在不匹配。这种不一致性可能表明雌性H. zea蛾对与幼虫适应性无关的花源刺激有响应。这种昆虫-植物现象不仅限于当前的研究，在其他系统中也在H. zea及其近缘物种中有所报道。例如，H. zea蛾在玉米、豇豆和棉花植物上的产卵偏好与幼虫表现之间没有相关性（Jallow和Zalucki 2003）。在一种密切相关的物种Chloridea virescens（Fabricius）中，也发现叶结构、植物生长习性和毛状体密度等形态特征会影响产卵行为，而不仅仅是宿主分类学亲和力（Navasero和Ramaswamy 1991）。我们的结果与先前的研究一致，表明我们在测试的种质中观察到的大麻花特征，如花色、花型和毛状体类型及密度（表1），可能独立于大麻植物的化学组成驱动吸引力。大麻素分析显示，在评估的种质中存在显著差异。SGGW表现出最高的CBD水平，RNRN的CBD和THC水平最低，其余种质的CBD水平中等，THC浓度相对相似。多项研究使用人工饲料和离体叶片生物测定法研究了大麻素（包括CBD和CBG）对昆虫生长和存活的影响。例如，Stack等人（2023）报告说，在以CBD为主导的化学型叶片上喂养的卷叶蛾（Trichoplusia ni）幼虫死亡率较高（25%），而在不含大麻素的化学型叶片上喂养的幼虫死亡率较低（10%）。他们的研究还表明，人工饲料中CBD和CBG浓度的增加会成比例地降低幼虫的表现，存活率从0到50%不等。其他研究也报告了类似的结果，其中人工饲料中CBD浓度的增加降低了Manduca sexta（烟草天蛾）（Park等人2019）和Spodoptera frugiperda（秋粘虫）（Abendroth等人2023）的幼虫体型、重量和存活率。总的来说，这些结果表明，当昆虫以高浓度的CBD和CBG喂养时，CBD可以抑制幼虫的表现。然而，此前尚未评估昆虫在多种大麻种质的花蕾上的取食情况。在这里，我们首次评估了H. zea幼虫在CBD型种质的花蕾中的表现，通过喂养测定法评估了完整的大麻素谱型以确定抗菌作用的程度。当分析种质线中的THC和CBD水平时，我们的结果与上述先前的研究结果一致（Park等人2019；Abendroth等人2023；Stack等人2023），进一步证实了增加的大麻素浓度会对鳞翅目幼虫的表现产生负面影响。在RNRN和NCBD种质线上观察到了最高的幼虫存活率（16–30%），这些种质的THC和CBD水平较低。相比之下，WICW、SGGW、SESE和CBGB线上的幼虫存活率较低（0–15%），这些种质的THC和CBD水平较高。ABAB是一个例外；尽管其THC和CBD水平相对较高，但幼虫存活率与RNRN和NCBD相当。这种变化可能是由于幼虫消耗的花蕾和糖叶的比例、毛状体结构和密度、微量大麻素（通常在大麻植物中以少量存在，包括CBN、THCV和CBDV）的存在，这些可能调节主要大麻素（通常以高浓度存在于大麻植物中，包括CBD、THC、CBG和CBC）的毒性或代谢，或其他植物或昆虫相关因素所致。这些大麻素谱型与H. zea幼虫表现之间的关联应在具有更多遗传变异的大麻种质中进行进一步的抗菌研究来验证。我们的研究提供了关于大麻素谱型与宿主植物抗性之间潜在联系的基础知识，这将有助于未来工作识别出赋予抗性的候选大麻素和其他特性，用于传统的育种计划。植物产生的次级代谢物萜烯与昆虫害虫和有益昆虫的产卵行为变化有关（Boncan等人2020）。据报道，如α-蒎烯、β-蒎烯、α-胡莫烯、石竹烯氧化物、β-反式奥西门烯和柠檬烯等化合物可驱赶或减少鳞翅目害虫的产卵（Binder和Robbins 1997；Niccoli等人2008；Panzavolta等人2015），而α-法尼烯、β-法尼烯、β-石竹烯、荆芥酚和茴香醇则吸引鳞翅目害虫产卵（Sutherland等人1972；Ramachandran等人1990；Binder和Robbins 1997；Yan等人2003）以及双翅目昆虫（Martina等人2022）。我们的结果首次描述了不同大麻种质线中的萜烯成分和丰度，并表明萜烯可能在H. zea的产卵行为中起作用。我们发现H. zea成虫在两种总萜烯含量较高的种质线（CBGB和SESE）上的产卵活动最高，这些种质还含有特定的化合物（即α-法尼烯、β-法尼烯、茴香醇、戊烯和顺式神经醇），这些化合物被报告为鳞翅目害虫的产卵吸引剂。相比之下，尽管某些种质线（NCBD和SGCW）的总萜烯含量与CBGB和SESE相当，但它们的H. zea产卵活动较低。然而，这些种质含有较高水平的特定萜烯，如α-蒎烯、β-蒎烯、芳樟醇、β-反式奥西门烯和荆芥酚，这些化合物被认为是鳞翅目害虫的产卵阻滞剂（Binder和Robbins 1997；Niccoli等人2008；Panzavolta等人2015）。因此，我们的结果表明，个别萜烯化合物而非整体萜烯丰度可能在对H. zea产卵行为中起更重要的作用。出乎意料的是，RNRN的产卵活动较低，而ABAB尽管缺乏明显的萜烯，但其产卵活动相对较高，这表明其他因素，如花或植物形态，可能影响H. zea的产卵行为。总体而言，这些发现表明化学和植物形态特征可能影响H. zea的宿主选择，但需要进一步的研究来确认复杂的关系并确定产卵偏好的最重要决定因素。未来的研究应聚焦于对这些不同种质进行VOC分析，并使用嗅觉仪或风洞试验测试单个萜烯或萜烯混合物对H. zea的吸引或驱避效果。此外，我们记录了CBD和THC浓度的增加可以降低玉米穗虫的适应性。本研究提供了关于花形态、大麻素和萜烯的宝贵见解，这些可能在H. zea的宿主植物抗性中起作用，并有助于指导开发抗虫品种的进一步研究。