研究人员利用"恐惧的气味"保护花园和作物免受破坏性昆虫的危害

2021年08月25日 19:28 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

对于家庭园艺师和农民来说,食草昆虫对他们的辛勤工作和作物产量构成了重大威胁。以这些虫子为食的天敌昆虫会发出害虫能感觉到的气味,从而改变害虫的行为,甚至改变它们的生理结构,以避免被吃掉。

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随着虫子对传统杀虫剂的抵抗力越来越强,研究人员现在报告说,他们已经开发出一种方法,将捕食者产生的"恐惧的气味"装瓶,自然地驱赶和破坏破坏性的昆虫,而不需要使用高毒性的物质去消灭他们。

研究人员将在今天的美国化学学会(ACS)秋季会议上展示他们的成果。"利用我们的感官来避免危险的情况并不少见。如果一栋大楼着火了,作为人类,我们可以利用我们的视觉或嗅觉来检测威胁,"该项目的主要研究人员萨拉-赫尔曼博士说。"有证据表明,各分类群对风险的这种行为反应表明猎物生物可以检测到捕食威胁,但检测的机制还不是很清楚,尤其是昆虫。"

"昆虫依靠嗅觉线索来寻找食物、伴侣和生活场所,所以这是一个研究如何利用这些气味来操纵它们行为的好机会,"在会上介绍这项工作的博士后Jessica Kansman说。赫尔曼和坎斯曼在宾夕法尼亚州立大学工作。

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蚜虫是一种对一系列作物具有高度破坏性的害虫,它们的数量庞大,传播植物病原体的能力,以及对杀虫剂的抗性增加,使它们成为种植者的一个持久问题。它们也恰好是瓢虫最喜欢的食物,园丁们欢迎瓢虫成为可持续害虫管理的一个来源。赫尔曼的研究表明,蚜虫和其他食草昆虫如果能闻到附近的捕食者接近,就会避开田地和花园。不仅如此,接触到瓢虫发出的气味线索还能使蚜虫放慢繁殖速度,并提高其长出翅膀的能力,这两种行为都是为了避免威胁。

考虑到这些观察结果,研究小组着手确定瓢虫所发出的嗅觉线索本身是否能够控制害虫。他们首先使用气相色谱-质谱法识别和提取活体瓢虫的挥发性气味特征,该方法分离并允许识别瓢虫气味的各个组成部分。为了了解蚜虫会对哪些化合物作出反应,他们将活蚜虫的触角连接到一台触电仪(EAG)上,让它们接触捕食者发出的每一种气味,看它们检测到哪些化合物。根据EAG机器接收到的信号来测量它们反应的强度。在瓢虫发出的许多化合物中,蚜虫对甲氧基吡嗪的反应最强,如异丙基甲氧基吡嗪、异丁基甲氧基吡嗪和仲丁基甲氧基吡嗪。一旦确定了这些化合物,Hermann和团队就着手创造一种特殊的气味混合物,可以用在精油扩散器中,使气味在花园或田野中长期扩散。

接下来,该团队计划对他们的气味扩散器进行实地测试,看看对蚜虫和瓢虫的影响是否与他们在实验室中观察到的相似。Hermann和Kansman还想确定扩散器的扩散区域,以及它们是否可以应用于其他害虫和捕食者,以及各种类型的作物。此外,他们正在与一家制造公司合作,设计特殊的扩散器,供农民和园丁最终商业使用。

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