棉花田里的“虫虫之战”

小宛农 2024-03-26 05:19:55

金秋十月,

棉花吐絮。

棉花采收工作,正有条不紊地进行着。

棉农喜丰收的画卷背后,

离不开劳动者辛勤劳作的汗水。

在这丰收之际,

小农来跟大家聊一聊

这来之不易的“花朵”。

棉花不是花

棉花虽然名字里有个“花”,但它却不属于花。

棉花,是锦葵科,棉属植物的种籽纤维,原产于亚热带,棉花植株呈灌木状,花朵呈乳白色,开花后不久转成深红色然后凋谢,留下绿色小型的蒴果,称为棉铃。

棉铃内有棉籽,棉籽上的茸毛从棉籽表皮长出,塞满棉铃内部,棉铃成熟时裂开,露出柔软的纤维。

来自中国农业科学院的专家介绍说“棉花全身都是宝,能产出纤维、油料、高蛋白,是纺织、化工原料和重要战略物资。”

我国是棉花生产大国,在这产量背后蕴藏着的是一段又一段辛酸棉花科研史。

我国棉花产业先后经历了产量低、品质参差不齐、粮棉争地、盐碱旱地逆境、黄萎病和棉铃虫危害等不同时期棉花生产所面临的问题。

特别是上世纪90年代,棉铃虫大面积暴发,全国棉花平均减产40%以上,纺织业一度受到严重影响。棉铃虫不仅破坏力惊人,还有超强的抗药性能,每年农户因喷施农药而中毒的事件屡屡发生,这深深地刺痛着科研人员们的心,如何才能科学地去除棉铃虫?

想要征服棉铃虫,

就要里里外外将它研究透彻,

找到痛点,再将它击败。

在经过一系列研究后,

专家们还真找到了一些有趣的现象。

自然界中,所有的生物都有其自身的天敌。棉花也不例外,危害棉花的昆虫主要有两种,棉铃虫和棉蚜。

棉铃虫

棉铃虫是世界性重大致灾害虫之一,是棉花蕾铃期重要钻蛀性害虫,主要蛀食蕾、花、铃,也取食嫩叶。20世纪80年代末和90年代初期,棉铃虫在我国黄河流域和长江流域连年暴发成灾,给农业生产带来严重威胁。

棉铃虫寄主植物有30多科200余种,危害棉花、玉米、小麦、大豆和蔬菜等多种农作物。

棉 蚜

棉蚜俗称腻虫,为世界性棉花害虫。中国各棉区都有发生,是棉花苗期的重要害虫之一。寄主植物有石榴、花椒、木槿、鼠李属、棉、瓜类等。

这种昆虫通过直接啃食和传播病毒影响植物生长。它的寄主范围很广,全世界至少有700个寄主植物。

这两种小虫子,

一个疯狂啃食棉花,

一个边吃边传播病毒,

那么问题来了,

要是一株棉花同时遭遇了棉铃虫和棉蚜的啃食,

那岂不是太惨了?

还真不是!中国农业科学院棉花研究所的专家们,通过分析棉花介导的棉铃虫与棉蚜互作关系,发现了一些有趣的现象。

“虫虫之战”谁是真正赢家?

棉铃虫触发棉花抗性防御反应后,可影响同寄主棉蚜的取食行为,导致棉蚜种群数量下降。

据专家介绍,昆虫间的相互作用往往伴随着种间竞争,尤其是具有同一植物宿主和生态位共存或重叠的昆虫之间。棉铃虫和棉蚜作为棉花上两种重要的农业害虫,生态位存在部分重叠现象。目前,昆虫与植物互作关系的研究已广泛开展,但植物介导的昆虫间互作关系的研究却非常有限。

该研究基于“棉花-棉蚜-棉铃虫”的生态关系,利用生物学、生态学和组学技术,从不同层面解析棉花介导的棉铃虫和棉蚜的种间关系。通过棉铃虫为害棉花后对棉蚜取食行为和种群影响的分析,发现棉铃虫为害棉花后对棉蚜种群具有显著抑制作用,这表明棉铃虫为害棉花后,可能通过激发植物抗性防御对低耐受力的棉蚜产生影响。通过转录组学和代谢组学分析及代谢物的筛选,证实棉铃虫通过调控植物次级代谢物变化,抑制棉蚜的生长发育并导致棉蚜逃避。

进一步研究成果显示,棉蚜为害棉花后对棉铃虫成虫产卵同样具有驱避作用,但对棉铃虫幼虫生长发育具有促进作用。

通过转录组学和代谢组学分析及代谢物筛选发现,棉蚜为害棉花后棉花防御基因表达下调,显著抑制棉花的防御反应,导致棉花中的氨基酸、糖类和脂类物质含量显著升高,进一步证实棉蚜在抑制棉花抗性的同时促进了棉铃虫的生长发育。

该研究结果阐明了棉蚜与棉铃虫之间复杂的相互关系,丰富了对昆虫种间关系的认知,为深入理解植物介导的昆虫间协同进化机制提供新见解。

难以想象,同为危害棉花的害虫,

棉蚜与棉铃虫相互影响又相互制约着。

这大概就是大自然的奇妙之处,

有害虫,便有能克制它的天敌。

能否利用棉蚜与棉铃虫之间微妙的关系,

使它们成为生物防治的“天敌昆虫”呢?。

这场“虫虫之战”中,

棉花能否成为最后的赢家?

毕竟“天敌昆虫”在保护农作物的同时,

又能维持生态平衡,

大大降低化学农药对环境、

空气、土壤、水体的污染。

期待专家们的好消息!

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