中国林科院“十三五”国家自然科学基金项目优秀成果汇编报道28

——角倍蚜虫瘿内世代蜜露分解途径及与寄主植物之间互利关系研究
角倍蚜虫瘿内世代蜜露分解途径及与寄主植物之间互利关系研究
Studies on the honeydew decomposition way inside the gall and mutualism relationship between Chinese gall aphid and host plant
五倍子是蚜虫刺激寄主植物形成的虫瘿，是一种重要化工原料，广泛应用于化工、医药和食品等行业。五倍子蚜虫生活史复杂，10-4月生活在苔藓上，5-9月生活在盐肤木等植物上并形成虫瘿。在瘿内生活着成千上万的蚜虫，却观察不到蜜露和污染，大量蜜露哪里去了？同时，植物受到蚜虫取食刺激后没有产生明显的对抗来抵御和杀死蚜虫，反而为蚜虫提供舒适的“房子”（虫瘿），蚜虫与寄主植物之间为何能形成如此神奇的相互作用？存在何种共生关系？一直是昆虫学领域未解决的科学问题。
中国林科院资源昆虫研究所陈晓鸣研究员带领的研究团队在国家自然科学基金（批准号：31370651）的资助下，解析了虫瘿结构与功能，揭示了蚜虫体内共生微生物多样性和变化规律，共生菌参与提供蚜虫营养、调控蚜虫生殖和调整环境适合度等过程。分析了虫瘿内微环境，解释了蚜虫转移寄主的原因。证实了虫瘿内高浓度CO2可转移到虫瘿周边叶片进行光合作用，蚜虫排泄的蜜露被虫瘿吸收，参加了寄主代谢，表明蚜虫与寄主形成互利共生关系。分析寄主防御反应，发现蚜虫攻击后植物生长素、赤霉素、乙烯等激素信号基因表达上调，但虫瘿保护酶SOD、POD、CAT、丙二醛MDA、脯氨酸等指标无剧烈反应，从寄主植物响应角度验证了互利共生关系。
通过证实蚜虫与植物之间互利共生关系，为昆虫与植物协同进化提出了新的独特例证，在理论上突破虫瘿对植物有害的传统认识，通过调整寄主植物造林模式，加大了蚜虫放养密度，增加了虫瘿形成，提高了五倍子产量。该项目成果应用在湖北、湖南和云南等省，建立了2000多亩五倍子培育基地，为当地五倍子加工提供稳定的原料来源，促进了当地特色经济林产业发展。研究成果在Journal of Plant Interactions、Annals of the Entomological Society of America、《昆虫学报》等国内外核心期刊发表论文8篇，授权国家发明专利1项，发布标准1项，培养博硕士研究生4名。
中国林科院科技处 2021-03-08

关键词 自然科学基金  科技成果  科技创新  资源昆虫  五倍子  蚜虫  寄主植物  图片