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土栖芽孢杆菌属。以特定环境的方式影响蚜虫侵扰和天敌反应
Agricultural and Forest Entomology ( IF 1.6 ) Pub Date : 2022-04-22 , DOI: 10.1111/afe.12507
Kiran R. Gadhave 1, 2 , Alan C. Gange 1
Affiliation  

介绍

植物与许多植物生长促进根际细菌 (PGPR) 物种形成共生关联,从而获得多种生长和保护益处。其中许多物种提高了植物生物量、增加开花并能够耐受生物和非生物胁迫(Lugtenberg & Kamilova,  2009)。尤其是芽孢杆菌物种被认为通过为植物生长提供益处,在可持续农业系统的发展中发挥重要作用(Dhayalan 和 Karuppasamy,  2021 年)。例如,蜡状芽孢杆菌Frankland & Frankland 是一种有效的根系定殖剂,可以抑制植物病害 (Shameer & Prasad,  2018 ) 并提高不同植物的生物量 (Dutta et al.,  2013),B. subtilis (Ehrenberg) (Blake et al.,  2021 ) 和B. amyloliquefaciens Priest (Ngalimat et al.,  2021 ) 也是如此。合成具有广谱抗病原活性和有效根际对营养物质和生态位的能力的各种生物活性分子是促成蜡状芽孢杆菌枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌作为有效抑制剂成功的众多属性中的一部分。各种植物病害(Ali et al.,  2020)。然而,对于这三种普遍存在的土壤细菌物种如何将其影响扩展到以树叶为食的昆虫及其天敌,我们知之甚少(Gange 等人,  2012 年)。

蚜虫,包括甘蓝蚜 ( Brevicoryne brasicae L.)、桃蚜 ( Myzus persicae [Sulzer]) 和芥蚜 ( Lipaphis erysimi [Kaltenbach]) 会大规模降低十字花科植物的生物量和质量,并传播流行的病毒性疾病, 遍及世界 (Blackman & Eastop,  2000 )。B. brasicae是一种特殊的蚜虫,会导致叶子卷曲、变形和变黄。在严重的侵染情况下,可以看到白菜头的内核受到损害,植物可能会完全枯萎死亡。此外,B. brasicae是许多病毒性疾病的载体,例如花椰菜和萝卜花叶病、卷心菜黑环斑病和卷心菜环坏死 (Broadbent, 2015 年)。M. persicae是一种多面性饲养者,可在全球范围内攻击多种植物并传播 100 多种病毒性疾病(Gadhave 等人,  2020 年)。L. erysimi也是芸苔属最具破坏性的害虫之一,并且是多种病毒性疾病的载体。根据植物种类、植物生长阶段和侵染程度,L. erysimi可导致某些作物损失高达 90%(Patel 等人,  2004 年)。

有一些证据表明,在实验室和田间条件下(Gadhave、Finch 等),蜡状芽孢杆菌枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌可以减少甘蓝Brassica oleracea L.)上的甘蓝芽孢杆菌的生长、繁殖和种群积累。 al.,  2016a ; Gadhave & Gange,  2016 ),尽管细菌种类之间的影响有所不同。同时,其他 PGPR 物种(包括PseudomonasAzotobacterAzospirillum )的混合物降低了以油菜Brassica napus为食的B. brasicae的繁殖力L. 在温室条件下(Nasab 等人,  2019 年)。相比之下,PGPR 对M. persicae的影响似乎更加多变。在温室中施用蜡状芽孢杆菌可降低甜椒 ( Capsicum annuum L.) 的蚜虫繁殖力(Mardani-Talaee 等,  2017 年),但该种和解淀粉芽孢杆菌在田间条件下对同一植物上的蚜虫没有影响(赫尔曼等人,  2008 年)。同时,另一种 PGPR,荧光假单胞菌(Flügge) 增加了M. persicae的生长,但对B. brasicae没有影响(Pineda et al.,  2012)。迄今为止,还没有关于 PGPR 应用对L. erysimi的影响的研究。

综上所述,这些可变结果表明 PGPR 与蚜虫的相互作用可能与环境有关,其结果取决于 PGPR 的身份、目标昆虫、实验条件和本地细菌群落的组成。 Gadhave、Hourston 等人,  2016b;Gadhave 等人,  2018)。鉴于 PGPR 与其他叶食昆虫之间的相互作用同样多变(Friman 等人,  2021 年),显然需要更多的研究来寻找模式,从而解开这些复杂的相互作用。如果 PGPR 要充分发挥其作为可持续农业害虫控制替代形式的潜力,这样做至关重要(Basu 等,  2021)。

关于 PGPR 对食草昆虫的捕食者和寄生蜂影响的研究很少见,但与食草动物本身的研究结果一样多。一项实验室研究表明,拟南芥(L.) Heynh 的挥发性混合物。用P. fluorescens处理的植物对菜青霉(McIntosh) (膜翅目: Braconidae )的吸引力降低,从而减少了M. persicae的寄生(Pineda et al.,  2013 )。然而,当用这种细菌处理同一植物时,另一种 Braconid Microplitis  mediator (Haliday) 对Mamestra bassicae L. 幼虫的寄生增加了 (Pangesti et al., 2015)。同时,发现蜡状芽孢杆菌枯草芽孢杆菌通过密度依赖性反应增加了 D. rapae (McIntosh) 对 B. brasicae 的寄生率 (Gadhave, Finch, et  al . , 2016a )

PGPR 对食草昆虫捕食者的影响的研究更为罕见,但同样没有定论。例如,Boutard-Hunt 等人。( 2009 ) 发现有限的证据表明,用解淀粉芽孢杆菌处理的辣椒植物的天敌数量(未指定,但包括 Coccinellidae、Neuroptera、Diptera 和 Anthocoridae)较高。Saravanakumar 等人。( 2008 年) 发现在水稻田间施用假单胞菌可降低卷叶螟、Cnaphalocrocis medinalis (Guenée) 的发病率并引诱其天敌,而 Gadhave、Finch 等人。( 2016a ) 发现上述芽孢杆菌对捕食者(Coccinellids 和 Syrphid 幼虫)没有影响B.田间种植的卡拉布雷斯中的芸苔属。

这项在印度亚热带气候下进行的田间试验的目的是研究施用蜡状芽孢杆菌枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌的种子对卡拉布雷斯的生长及其被蚜虫 B.brassicae 侵染的影响M. persicaeL. erysimi及其最丰富的天敌定殖;D. rapae和 syrphid 蝇幼虫。我们还记录了跳蚤甲虫 ( Phyllotreta cruciferae [Goeze])、小菜蛾幼虫 ( Plutella xylostella L.) 和白菜粉虱 ( Aleyrodes proletellaL.) 在一个生长季节的过程中。植物生物量数据在 Gange 和 Gadhave ( 2018 ) 中给出,昆虫数据在此报道。B. amyloliquefaciens和B. amyloliquefaciensB. cereusB. subtilis的混合物的应用分别使植物的产量增加了 48% 和 70%,而所有细菌处理显着增加了植物大小的变异性,控制(Gange & Gadhave,  2018 年)。

实验应该是可重复的(Baker,  2016 年)是科学的基本原则,这在土壤环境中尤为重要(Bond-Lamberty 等人,  2016 年)。此处报告的工作旨在与我们之前 在温带条件下(英国)进行的关于芽孢杆菌-卡拉布雷斯-卷心菜蚜虫-天敌模型系统的研究(Gadhave, Finch, et al., 2016a)相似。由于 PGPR 对植物和食草动物的影响通常是菌株特异性的(Dhayalan 和 Karuppasamy,  2021 年),因此重要的是要知道该研究(上图)中看到的影响是否是特定的,或者其他本地分离的类似芽孢杆菌菌株是否spp. 对不同气候(例如热带地区)的昆虫也有不利影响,当地土壤微生物群落会有所不同。目前的研究不同于 Gadhave、Finch 等人的研究。( 2016a ) 因为处理只应用于种子,以确定这种简单的应用方法是否会影响田间条件下害虫及其天敌的水平。由于液体产品在温暖气候下的保质期有限,种子包衣是目前将 PGPR 递送至根部的最可行方法(Arriel-Elias 等人,  2018)。这与确定使用细菌种子包衣技术的功效和适用性有关,该技术在其现场应用中越来越受欢迎(Rocha 等人,2019 年)。我们已经表明,一些种子应用,特别是蜡状芽孢杆菌枯草芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌的混合物,导致热带环境中根和茎的生物量增加(Gange & Gadhave,  2018 年)。在这里,我们假设植物生长促进芽孢杆菌属的根定植。将通过抑制蚜虫数量和芽孢杆菌介导的天敌反应为植物带来一系列额外的好处。





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更新日期:2022-04-22
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