植保所揭示麦田增温模拟气候变暖导致麦蚜暴发为害机制

　　近日，中国农业科学院植物保护研究所粮食作物害虫监测与控制创新团队在昆虫学中科院大类1区TOP期刊 《普通昆虫学（Entomologia Generalis）》发表了题为：“田间模拟升温对麦长管蚜的取食行为和寄主植物防御系统的影响的（Effects of field simulated warming on feeding behavior of Sitobion avenae  （Fabricius） and host defense systems）”的研究论文。

 

　　论文作者谭晓玲副研究员表示，小麦蚜虫是小麦生产上重要害虫，其为害严重影响小麦的产量与品质，2020年被列入我国一类农作物病虫害名录，而我国小麦蚜虫的优势种名一直被误用为麦长管蚜 Sitobion avenae （Fabricius），目前更名为荻草谷网蚜 Sitobion miscanchi  （Takahashi）。全球气候日趋变暖，中国是气候变暖最显著的国家之一。预计本世纪末，全球平均气温将升高至 1.5-4.5°C。气候变暖影响农业生态系统作物生育期和生理生化，植物生理抗性降低或者增强，可以导致植食性昆虫的取食增加或减少，从而导致其生长繁殖和种群数量的增加或减少，这些可以导致植食性昆虫爆发或者大量减少，从而严重影响作物产量。

 

　　该研究团队多年来围绕气候变暖下的小麦害虫成灾机制开展研究，通过在冬小麦主产区如河北廊坊、河南原阳和湖北武汉等关键地区的麦田架设红外辐射升温设备模拟温度升高，研究发现温度精准升高2℃，麦蚜的寄生性天敌的寄生率明显降低，麦蚜的发生量明显增加，然而，温度升高对于麦蚜的暴发除了受自上而下（top-down）的天敌的影响外，是否也受到自下而上（bottom-up）的植物生理抗性等的影响，其中的机制并不清楚。

 

　　该研究在前期工作基础上结合室内试验，探究田间模拟温度升高下麦蚜暴发为害机制。几年间调查了温度升高对荻草谷网蚜种群动态和取食行为的影响，并且根据升温条件下小麦转录组结果，分析了小麦水杨酸（SA）和茉莉酸（JA）防御信号途径相关防御酶和防御基因的活性及表达情况。该研究通过田间自然精准模拟温度升高，更真实地揭示了气候变暖通过降低小麦的SA和JA抗性途径的相关基因和防御酶苯丙氨酸解胺酶（ PAL ），β-1,3-葡聚糖（ β-1,3-GA ）和多酚氧化酶（ PPO ）的表达和活性而导致小麦抗性降低，从而促进麦蚜的取食和种群增长，为未来气候变化下的小麦主要害虫成灾趋势及防控提供了理论依据。

 

　　中国农业科学院植物保护研究所与中国农业大学联合培养博士生王怡为论文的第一作者，陈巨莲研究员和谭晓玲副研究员为论文的共同通讯作者。中国农大石旺鹏教授参与该项研究工作。该研究得到了国家自然科学基金、科技部国家重点研发计划、中国农业科学院科技创新工程等项目的资助。