虫害诱导的植物挥发物:植物与植食性昆虫及其天敌相互作用的进化产物

综述了植物、植食性昆虫及其天敌相互作用的进化过程。虫害诱导的植物挥发物的特征和功能是植物-植食性昆虫-天敌之间长期进化的结果。在植物、植食性昆虫与天敌相互作用的进化过程中,3个不同营养级,包括植物、植食性昆虫和天敌有着各自的调节和利用虫害诱导的植物挥发物的策略。但有一些问题,如通过实验研究得出的诱导防御在田间是否真正能起到保护作用等需进一步研究、阐明。     

虫害诱导挥发物的生态调控功能

虫害诱导挥发物（herbivore-induced plant volatiles, HIPVs）是植物受害虫胁迫后释放的挥发性物质,是植物与周围环境进行信息交流的媒介。环境中的天敌、害虫和植物通过感知HIPVs所携带的信息,对各自的行为或生理生化反应做出相应的调整。介绍了挥发物的种类及主要的生物合成途径,概括了影响天敌依据HIPVs搜寻寄主和猎物的主要因素。综述了这类挥发性物质对植食性昆虫寄主选择或产卵行为的影响,介绍了植物地上部分和地下部分受害后对彼此间接防御的影响,讨论了多种害虫加害同种植物后对天敌搜寻猎物或寄主行为的影响。另外,作为损伤信号,HIPVs还能诱导同株植物未受害部位和邻近植株的防御反应。最后,对HIPVs在害虫防治中的应用现状及前景作了介绍和讨论。     

植食性昆虫诱导的挥发物及其在植物通讯中的作用

正常健康植株的挥发物代谢维持在基底水平,当遭到昆虫取食时,植物释放出特定的挥发物,用来招引害虫的天敌,还能诱导邻近植株产生防御反应.文章就此问题的研究进展作了介绍.     

虫害诱导的植物挥发物代谢调控机制研究进展

长期受自然界的非生物/生物侵害,植物逐步形成了复杂的防御机制,为防御植食性昆虫的为害,植物释放虫害诱导产生的挥发性化合物(herbivore-induced plant volatiles,HIPVs)。HIPVs是植物-植食性昆虫-天敌三级营养关系之间协同进化的结果。HIPVs的化学组分因植物、植食性昆虫种类的不同而有差异。生态系统中,HIPVs可在植物与节肢动物、植物与微生物、虫害植物与邻近的健康植物、或同一植株的受害和未受害部位间起作用,介导防御性反应。HIPVs作为寄主定位信号,在吸引捕食性、寄生性天敌过程中起着重要作用。HIPVs还可以作为植物间信息交流的工具,启动植株的防御反应而增强抗虫性。不论从生态学还是经济学角度来看,HIPVs对于农林生态系中害虫综合治理策略的完善具有重要意义。前期的研究在虫害诱导植物防御的化学生态学方面奠定了良好基础,目前更多的研究转向阐述虫害诱导植物抗性的分子机制。为了深入了解HIPVs的代谢调控机制,主要从以下几个方面进行了综述。因为植食性昆虫取食造成的植物损伤是与昆虫口腔分泌物共同作用的结果,所以首先阐述口腔分泌物在防御反应中的作用。挥发物诱导素volicitin和β-葡萄糖苷酶作为口腔分泌物的组分,是产生HIPVs的激发子,通过调节伤信号诱发HIPVs的释放。接着阐述了信号转导途径对HIPVs释放的调节作用,并讨论了不同信号途径之间的交互作用。就HIPVs的代谢过程而言,其过程受信号转导途径(包括茉莉酸、水杨酸、乙烯、过氧化氢信号途径)的调控,其中茉莉酸信号途径是诱发HIPVs释放的重要途径。基于前人的研究,综述了HIPVs的主要代谢过程及其过程中关键酶类的调控作用。文中的HIPVs主要包括萜烯类化合物、绿叶挥发物和莽草酸途径产生的芳香族化合物,如水杨酸甲酯和吲哚等。作为化学信号分子,这些化合物中的一部分还能激活邻近植物防御基因的表达。萜烯合酶是各种萜烯类化合物合成的关键酶类,脂氧合酶、过氧化氢裂解酶也是绿叶挥发物代谢途径中的研究热点,而苯丙氨酸裂解酶和水杨酸羧基甲基转移酶分别是合成水杨酸及其衍生物水杨酸甲酯的关键酶类。这些酶类的基因在转录水平上调控着HIPVs代谢途径。最后展望了HIPVs的研究前景。     

虫害诱导植物挥发物（HIPVs）：从诱导到生态功能

植物被植食性昆虫危害后,其地上和地下部分均能释放虫害诱导植物挥发物(HIPVs).HIPVs不仅能招引植食性昆虫的天敌,而且还可对植食性昆虫和临近植物产生影响,从而调节植物、植食性昆虫、天敌三者之间的相互关系.根据最近的研究结果,主要就HIPVs的诱导物类型、虫害后植物体内的早期信号和信号传导、HIPVs的合成、释放、组成,以及其生态功能等进行了系统性的综述,并提出了今后该领域的研究方向.     

虫害诱导的植物挥发物:基本特性、生态学功能及释放机制

植物在遭受植食性昆虫攻击时,能通过释放挥发物调节植物、植食性昆虫及其天敌三者间的相互关系,并由此而防御植食性昆虫。主要就虫害诱导的植物挥发物的基本特性、生态学功能及其释放机制进行了系统性综述,并提出了今后的研究方向。     

植食性昆虫的寄主选择机理及行为调控策略

害虫是影响农作物生产的重要因素,过度使用化学农药已带来严重的“3R”问题。为了长期有效地控制害虫的危害,基于植食性昆虫寄主选择机制的行为调控策略已成为害虫治理研究的重要方向。天然植物资源（如驱避植物、诱集植物与诱集枝把）、物理模拟材料（如诱集色、驱避色与诱集模型）和人工合成物质（如引诱剂、驱避剂、刺激剂与抑制剂）等研发工作皆取得了突破性的进展。除单一措施的使用外,多种诱集措施协同利用的“诱集＋诱集”策略、诱集措施与趋避措施结合使用的“排斥-诱集”策略也已被广泛应用。     

诠释植食性昆虫是怎样选择食料植物的

昆虫对食料植物的选择,是各种昆虫行为最为明显的表现,和人类的农林生产有密切的关系。在蝗虫、甲虫等昆虫种类中,幼虫和成虫常取食相同的植物,但鳞翅目、双翅目等昆虫的幼虫的食料植物与成虫的不同,常在成虫产卵时决定幼虫取食的植物。昆虫对植物的选择依靠感觉器官的功能,而植物除合有昆虫所需的营养成分外,还合有种类特异性的代谢次生物质,它们对昆虫产生感觉刺激,是昆虫对植物进行选择的主要因素。有些昆虫在选择植物时嗅觉、味觉、触觉起着比较严格的限制作用,称为寡食性或单食性的种类。另一些昆虫虽然感觉作用也很灵敏,但适应的范围较广,能取食多种植物,称为多食性昆虫。以飞蝗、棉铃虫与烟青虫为例,介绍了昆虫的感觉器官和神经系统在选择食料植物时所起的作用。     

虫害诱导蔬菜作物挥发物的研究进展

蔬菜作物释放的虫害诱导植物挥发物(Herbivore-induced plant volatiles,HIPVs)是蔬菜作物受害虫胁迫后产生的一类启动防御反应的化合物,可以作为蔬菜作物的对外重要信息交流媒介和防御措施实施前体.蔬菜作物通过释放HIPVs来增强自身防御反应、调节昆虫行为和向邻近作物发出"预警信号",从而直...     

寄主植物对植食性昆虫与昆虫杆状病毒互作的调控

植物与植食性昆虫、植食性昆虫与昆虫杆状病毒之间的两营养级互作关系,至今已有超过半个世纪的研究历史,但这三营养级的互作研究,在近20年才引起科学家的兴趣。在查阅并理解国内外相关文献的基础上,本文主要从植物的物理性状、营养物质和次生代谢物质三个角度出发,剖析植物调控昆虫响应病毒感染的生态生理及免疫机制,阐明植物影响病毒增殖、病毒组分及其感染过程和致病力的机理。此外,本文就植物、植食性昆虫和昆虫杆状病毒互作的研究方向、研究方法,进行了初步展望,以期为更好研究多营养级共存系统的食物网关系,提供理论依据。     

植食性昆虫的嗅觉选食过程及其机制研究进展

植食性昆虫的嗅觉在其选择食物的过程中发挥了重要的作用,它能通过对植物挥发物的感受来定向和定位食物源并产生趋近行为,进而根据特殊的化合物或者多种化合物的特异浓度组合来区分寄主和非寄主植物.在这个过程中,昆虫嗅觉器官上相关的嗅觉感受蛋白被植物挥发物激活,形成特异的嗅觉感受通路,在行为上调控昆虫嗅觉选食的能力.本文主要从植食...     

水分胁迫对植物与植食性昆虫互作的影响

水分作为一种重要的环境因子,对陆地生物生长发育有着至关重要的作用。随着全球气候变暖,异常天气频发,水分胁迫也成为了影响农作物及其害虫生长发育的重要逆境胁迫。本文从水分胁迫对植食性昆虫的直接和间接影响进行阐述:从湿度、降雨量和土壤含水量角度讨论了水分胁迫对昆虫的直接影响;从水分影响植物和天敌角度,讨论了水分胁迫对植物-植食者性昆虫-天敌三营养阶层互作的间接影响,以期为理解农业害虫发生机制及其可持续治理决策提供研究信息和理论参考。     

植物与植食性昆虫化学互作研究进展

植物与植食性昆虫之间存在着复杂的化学相互作用。一方面,当遭受植食性昆虫为害时,植物能识别植食性昆虫相关分子模式,触发早期信号事件和激素信号转导途径,并由此引起转录组与代谢组重组、直接和间接防御化合物含量升高,最后提高对植食性昆虫的抗性。另一方面,植食性昆虫也能识别植物的防御反应,并能通过分泌效应子、选贮、解毒以及降低敏感性等反防御措施抑制或适应植物的化学防御。深入剖析植物与植食性昆虫的化学互作,不仅可在理论上丰富对昆虫与植物互作关系的理解,而且可在实践上为作物害虫防控新技术的开发提供重要的理论与技术指导。     

植食性昆虫的学习行为

学习是指因经历不同而导致的行为变化。在植食性昆虫中,学习主要包含习惯性反应、厌恶性学习、联系性学习、敏感性反应和嗜好性诱导等类型。昆虫在幼虫和成虫期都具有学习能力,但幼虫期食料和取食经历不会对成虫行为产生直接影响。昆虫学习行为的表现受其本身食性、寄主刺激物的类别及寄主植物时空分布动态等因子的影响。学习能力有助于植食性昆虫应对复杂多变的植物环境,提高对寄主植物的利用效率,有利于其生存繁衍。对害虫学习行为的了解可为栖境调控、行为调控等害虫治理方法提供重要     

植物与植食性昆虫的分子互作:基础与应用

植物与植食性昆虫之间存在着复杂的分子互作.首先,植食性昆虫会利用自身的嗅觉和味觉化学感觉系统,通过对植物挥发性和非挥发性信息化合物的编码与解析,结合对植物颜色、形状等物理信息的感觉与编码,定位及确定寄主植物.其次,植物可以通过位于细胞膜的受体识别植食性昆虫相关模式分子和损伤相关模式分子,启动由早期信号事件和植物激素信号...     

植食性昆虫选择寄主植物的奥秘

在自然的情况下,每一种植食性昆虫都各有其一定的寄生范围,单食性昆虫只取食某种植物,而多食性昆虫则选取固定的几十种到几百种植物。从识别的过程来说,昆虫不象高等动物那样,对食物的认识靠传教、靠经历、甚至靠思维;对昆虫视觉生理研究也表明：植食性昆虫的视觉在...     

作物多样性种植对植食性昆虫行为的影响

通过农作物遗传多样性、物种多样性的优化布局和种植,增加农田的物种多样性和农田生态系统的稳定性,有效地减轻作物虫害的危害,已经成为国际上农业研究的热点和农业害虫防治的发展趋势。多样性种植对昆虫的影响及其作用机制很大程度上取决于对植食性昆虫的行为反应。多样性种植主要通过干扰植食性昆虫的定向、交配、产卵、转移等行为,影响其在作物上定居和繁殖,进而影响其对植物的危害程度。根据国内外研究进展,本文介绍了作物多样性种植对植食性昆虫行为的影响,并讨论了目前存在的问题和研究前景。     

植食性昆虫学习行为与害虫治理的关系

植食性昆虫的学习行为一般具有习惯性反应、厌恶性学习、联系性学习、敏感性反应、嗜好性诱导几种类型,它们对害虫防治方法的效果具有重要影响。害虫通过嗜好性诱导对栖境中大面积单作农作物造成更大的危害,通过联系性学习可对诱虫植物的效果产生积极或消极的影响。害虫对驱避剂或杀虫剂等产生习惯性反应可降低其防治效果。害虫对寄主植物驱避抗性产生习惯性学习就会加重对作物的为害,产生厌恶性学习则有利于对作物的保护。利用害虫的联系性学习行为,释放前让不育雄虫学习自然交配场所的环境刺激,可增强通过释放不育雄虫控制害虫的防治效果。了解植食性昆虫学习行为对害虫治理的影响有助于研究和发展有效的栖境调控、行为调控等策略和方法。     

昆虫对植物抗虫性的诱导

植物的抗虫性主要表现为受遗传因素控制的遗传抗性和受环境因素控制的生态抗性两个方面。植物的抗性主要由遗传因素决定,但其抗性表达和抗虫幅度又受到环境因子的影响。环境因子可改变植物的生理状态和理化性质,使植物不合适作为某种昆虫的寄主,从而提高了植物的抗性水平。植食性昆虫对植物抗虫性的诱导是环境影响抗性表达的一个重要方面,它是植物对取食者的一种重要的防御策略,同时也是植物与植食者协同进化的结果,进一步了解和充分发挥诱导抗性的作用,对抗虫有种工作和害虫的综合治理都有指导意义。三植食性昆虫对植物抗虫性的诱导…     

新旧创伤诱导的不同挥发物对寄生蜂选择性的影响

植物在植食性昆虫危害的压力下会释放出化合物,而寄生蜂却可以利用这些诱导出的植物挥发物定位寄主。植物叶表面受到创伤都会释放出最常见的绿叶挥发物（green leaf volatiles）,而植食性昆虫取食引诱的挥发物会因害虫和受害植物的不同而异。植物在受到害虫造成的创伤后会马上挥发出绿叶性化合物,而一些萜稀类化合物（terpenoids）只有在旧的创伤部位才会大量挥放。那么不同的寄生蜂可以识别这些化合物吗？