作物、害蟲、害蟲天敵，它們之間錯綜復(fù)雜的關(guān)系，是科學(xué)家們研究的熱點。在更小的領(lǐng)域中，害蟲和害蟲之間，又是怎樣的關(guān)系？尤其是共享寄主的不同害蟲，它們之間，又是怎樣相處的？
在過去，普遍認(rèn)為共享同一寄主的不同害蟲，更多是競爭排斥的關(guān)系，但一項新的研究發(fā)現(xiàn)，不同害蟲之間，也會互相協(xié)作，合力攻破植物的防御機(jī)制。
該研究由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所抗病蟲作物生態(tài)安全評價與利用創(chuàng)新團(tuán)隊完成，相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然通訊（Nature Communications）》上。
二化螟為褐飛虱創(chuàng)造有利條件
團(tuán)隊首席科學(xué)家李云河研究員介紹，團(tuán)隊長期研究水稻對害蟲的防御機(jī)制，以及害蟲的反防御機(jī)制。在研究中，科研人員發(fā)現(xiàn)，二化螟這種水稻上常見的害蟲，為害水稻后，水稻中的游離氨基酸含量會提高，甾醇等防御物質(zhì)含量下降，這能顯著促進(jìn)另一種害蟲褐飛虱的生長。
同時，當(dāng)褐飛虱侵害水稻時，會誘導(dǎo)出水稻的間接防御機(jī)制，釋放信息揮發(fā)物，顯著引誘褐飛虱的天敵，一種卵寄生蜂稻虱纓小蜂。然而，二化螟為害誘導(dǎo)水稻揮發(fā)物可顯著排斥稻虱纓小蜂。當(dāng)褐飛虱與二化螟共同為害水稻時，二化螟誘導(dǎo)水稻揮發(fā)物發(fā)揮主導(dǎo)作用，覆蓋了褐飛虱蟲害誘導(dǎo)的水稻揮發(fā)物，導(dǎo)致稻虱纓小蜂無法通過水稻揮發(fā)物準(zhǔn)確定位褐飛虱卵，顯著降低褐飛虱卵被寄生的風(fēng)險。這意味著，二化螟為褐飛虱創(chuàng)造了有利條件。事實也證明，褐飛虱進(jìn)化出了可以積極利用這一現(xiàn)象的能力，它們更偏愛在那些被二化螟為害過的稻株上取食和產(chǎn)卵。
這一發(fā)現(xiàn)，引發(fā)了科研人員的濃厚興趣，他們想知道，二化螟給褐飛虱創(chuàng)造了侵害水稻的有利條件，那么反過來，褐飛虱是否也會為二化螟提供便利？它們之間的關(guān)系，是單方面的，還是互利的？
褐飛虱降低水稻對二化螟的防御
針對水稻、二化螟、褐飛虱之間的關(guān)系，科學(xué)家們進(jìn)行了更深入的研究。
研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)二化螟單獨為害水稻時，會迅速誘導(dǎo)水稻的防御反應(yīng)，水稻中的相關(guān)茉莉酸和蛋白酶抑制劑等防御基因的表達(dá)會顯著上調(diào)，重要抗蟲防御物質(zhì)蛋白酶抑制劑迅速累積，這帶來的影響，會導(dǎo)致后來的二化螟幼蟲，生長發(fā)育受到明顯抑制。
但當(dāng)褐飛虱到來，與二化螟共同為害水稻時，會顯著抑制水稻的防御反應(yīng)，相關(guān)防御基因表達(dá)下調(diào)，蛋白酶抑制劑含量顯著下降，這幾乎完全消除了對后來二化螟幼蟲所帶來的負(fù)面影響。
對這種變化，二化螟顯然也是“知情”的，并且在積極利用。
研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)二化螟單獨為害水稻時，因為水稻對后來幼蟲的抑制作用，雌性二化螟會選擇將蟲卵產(chǎn)在健康的植株上，以此避開水稻對幼蟲生長發(fā)育的抑制。而褐飛虱存在時，雌性二化螟則傾向于將卵產(chǎn)在褐飛虱單獨為害的植株，或兩者共同為害的植株上，以此讓幼蟲獲得更好的生長條件。
互利是一種選擇的結(jié)果
昆蟲在寄主選擇中，有一種“選擇—表現(xiàn)”假說，英文名詞為“Preference-performance”。這一假說認(rèn)為，成蟲會選擇有利于子代發(fā)育的高品質(zhì)寄主，但在寄主選擇中，除了寄主品質(zhì)外，其他因素也可能影響選擇決策。
李云河介紹，對二化螟和褐飛虱協(xié)作互利的研究，驗證了這一假說。在進(jìn)一步的研究中，科研人員還發(fā)現(xiàn)，二化螟也同樣利用和褐飛虱的協(xié)作躲避天敵。研究數(shù)據(jù)顯示，相對二化螟單獨為害稻株，二化螟將卵產(chǎn)在褐飛虱為害的稻株上其卵被赤眼蜂寄生的概率，可以降低30%-45%。
李云河表示，這是一項全新的發(fā)現(xiàn)，打破了人們對共享寄主昆蟲種間競爭排斥關(guān)系的普遍認(rèn)知，并基于生態(tài)位理論，闡釋了共享同一寄主植物昆蟲種間，發(fā)展為“互利共存”關(guān)系的生態(tài)機(jī)理，拓展和深化了物種“生態(tài)位分異理論”的內(nèi)涵，為科學(xué)制定害蟲生態(tài)防控新策略和新技術(shù)奠定了理論基礎(chǔ)。
該研究得到了國家自然科學(xué)基金和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程項目的資助。
