中国林科院森环森保所提出“寄主植物在小蠹虫–真菌生态和进化中起决定性作用”假说

近期，森环森保所昆虫生态与害虫管理学科组通过林间真菌接种寄主植物、植物代谢产物化学分析、真菌室内生物学测试和小蠹虫林间行为测试等方法，揭示了“落叶松八齿小蠹–富士长喙壳真菌”共生系统与寄主植物和非寄主植物间复杂的化学信号互作关系，提出了“寄主植物在小蠹虫–真菌生态和进化中起决定性作用”假说，深度揭秘了小蠹虫–真菌共生侵染寄主植物的化学生态学机制。
在自然界中小蠹虫与真菌共生、协同致害寄主植物，这是一种较为普遍的生物学现象，也是生态学领域研究的热点问题。“落叶松八齿小蠹–富士长喙壳真菌”复合侵染落叶松，对我国东北地区落叶松林生态系统造成了巨大的破坏。鉴于此，昆虫生态与害虫管理学科组开展了“落叶松八齿小蠹–富士长喙壳真菌”系统与寄主和非寄主植物间的化学信号互作关系研究，旨在揭开该复合侵染系统协同致害落叶松的化学生态学机制。
该研究从落叶松八齿小蠹（Ips subelongatus）内蒙古根河种群和黄岗梁种群昆虫个体上分离得到2株富士长喙壳菌株（Endoconidiophora fujiensis），将其接种到35年生华北落叶松上，发现寄主植物能够快速（接种1天）和长期（接种3个月）释放单萜烯化合物。室内测定发现单萜烯化合物可显著抑制富士长喙壳真菌的生长。进一步测定这些单萜烯化合物对落叶松八齿小蠹成虫的行为趋性，发现对富士长喙壳真菌生长抑制越明显的单萜烯对小蠹虫的驱避作用越强；反之，对真菌生长抑制效果较差的单萜烯对落叶松八齿小蠹表现出一定的行为增效效果。利用非寄主植物挥发物成分进行相应试验却未发现此规律。非寄主挥发物对富士长喙壳真菌的生长均表现出较强的抑制作用，但是基本上对落叶松八齿小蠹没有行为增效或者抑制效果。该研究揭示了落叶松八齿小蠹和富士长喙壳真菌之间的互利关系，对寄主萜烯成分具有趋同响应模式。更重要的是，首次发现落叶松八齿小蠹聚集信息素成分可促进富士长喙壳真菌的快速生长，说明共生真菌在协助小蠹虫入侵寄主植物时，还可从小蠹虫方面获得化学成分的功能性回报。
该论文题目为“复杂的化学信号互作：小蠹虫-真菌共生系统与寄主/非寄主植物互作”（Complex chemical signaling interactions: a bark beetle – fungus symbiotic system and host/non-host trees），刊登于国际著名植物学TOP期刊《Journal of Experimental Botany》(IF 5.908)。森环森保所博士研究生方加兴和贵州省生物研究所刘曼博士为论文并列第一作者，孔祥波研究员为通讯作者。该研究得到国家十三五重点研发计划项目和中国林科院基本科研业务费重点项目资助。（刘福/森环森保所）
原文链接：https://doi.org/10.1093/jxb/eraa296
刘福 中国林科院森环森保所 2020-08-24

关键词 森林昆虫  寄主植物  林间真菌  真菌生态  图片