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应用昆虫研究室揭示重金属镉沿食物链传递影响赤眼蜂寄生适合度

发布时间:2024年02月27日 16:35  浏览次数:121

2024年1月22日,北京市农林科学院植物保护研究所应用昆虫研究室团队在国际知名昆虫学期刊Entomologia Generalis(中科院一区,IF2022=6.9)上在线发表题为“Cadmium triggers hormesis in rice moth Corcyra cephalonica but different effects on twoTrichogramma egg parasitoids”的研究论文。该研究发现重金属镉沿食物链传递,产生上行效应(Bottom-up effects),提高了植食性昆虫米蛾的生长发育适合度,并影响其卵寄生蜂稻螟赤眼蜂和松毛虫赤眼蜂的寄生适合度。

农田重金属污染是全球农业面临的重要问题之一。重金属可以沿食物链传递、富集,进而对农业生态系统中的营养级关系、生态系统内的相互作用及生态功能产生影响。在已知产生污染的重金属中,镉污染最严重。研究发现,植食性昆虫取食富含镉的植物后,会出现发育历期延长、存活率下降、繁殖力降低等现象。长期重金属胁迫会引起害虫提高对其他逆境(如杀虫剂等)的耐受性,增加害虫种群暴发的几率。此外,镉通过上行效应对天敌昆虫产生间接影响。作为田间卵寄生性天敌昆虫中的优势类群,赤眼蜂属Trichogramma天敌昆虫已在世界范围应用于防治鳞翅目害虫,其面临重金属胁迫可能性大。

图1 镉胁迫对米蛾生长发育影响

为明确镉是否通过上行效应影响天敌昆虫赤眼蜂的寄生,影响害虫生物防治效率,课题组以米蛾-赤眼蜂为研究体系,在实验室条件下将Cd2+添加到米蛾人工饲料中,研究了镉沿食物链传递对米蛾生长发育、赤眼蜂寄生适合度影响以及镉传递与累积系数。结果表明,食物中的镉胁迫导致米蛾的成虫羽化数、雌性比、雌成虫体重、总产卵量和卵体积均显著增加;镉不影响赤眼蜂F0代寄生适合度,而显著降低稻螟赤眼蜂F1代寄生适合度,增加松毛虫赤眼蜂F1代寄生适合度。进一步发现,镉胁迫显著降低稻螟赤眼蜂的体长和后足胫节长度,但对松毛虫赤眼蜂无影响;并且食物中的镉可传递并积累到米蛾卵内,并传递到稻螟赤眼蜂体内,而非松毛虫赤眼蜂体内。该研究揭示一定浓度镉胁迫会引起植食性昆虫的毒物兴奋效应,并对天敌昆虫产生一定程度的影响,为理解环境胁迫下的植物-植食性昆虫-天敌三级营养级关系及其机制以及优化土壤重金属污染下的害虫生物防治策略提供基础数据。

图2镉胁迫对稻螟赤眼蜂寄生适合度影响

图3镉胁迫对松毛虫赤眼蜂寄生适合度影响

北京市农林科学院植保所和南京农业大学植物保护学院联合培养博士研究生王杰和植保所邸宁副研究员为文章的共同第一作者,植保所王甦研究员和南京农业大学植物保护学院李元喜教授为文章的共同通讯作者。植保所客座研究生黄赫曦,美国加州大学河滨分校John T. Trumble教授,法国国家农业食品与环境研究院Coline C. Jaworski副研究员、Nicolas Desneux研究员参与了该研究。本研究得到了北京市生态循环低碳发展创新团队(BAIC08-2023),国家自然科学基金(32172483),北京市农林科学院创新能力建设项目(KJCX20230417,KJCX20230115)等项目的资助。

原文链接:https://doi.org/ 10.1127/entomologia/2023/2289


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