研究人員利用「恐懼的氣味」保護花園和作物免受破壞性昆蟲的危害
對於家庭園藝師和農民來說,食草昆蟲對他們的辛勤工作和作物產量構成了重大威脅。 以這些蟲子為食的天敵昆蟲會發出害蟲能感覺到的氣味,從而改變害蟲的行為,甚至改變它們的生理結構,以避免被吃掉。
隨著蟲子對傳統殺蟲劑的抵抗力越來越強,研究人員現在報告說,他們已經開發出一種方法,將捕食者產生的”恐懼的氣味”裝瓶,自然地驅趕和破壞破壞性的昆蟲,而不需要使用高毒性的物質去消滅他們。
研究人員將在今天的美國化學學會(ACS)秋季會議上展示他們的成果。 “利用我們的感官來避免危險的情況並不少見。 如果一棟大樓著火了,作為人類,我們可以利用我們的視覺或嗅覺來檢測威脅,”該專案的主要研究人員薩拉-赫爾曼博士說。 “有證據表明,各分類群對風險的這種行為反應表明獵物生物可以檢測到捕食威脅,但檢測的機制還不是很清楚,尤其是昆蟲。”
“昆蟲依靠嗅覺線索來尋找食物、伴侶和生活場所,所以這是一個研究如何利用這些氣味來操縱它們行為的好機會,”在會上介紹這項工作的博士後Jessica Kansman說。 赫爾曼和坎斯曼在賓夕法尼亞州立大學工作。
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蚜蟲是一種對一系列作物具有高度破壞性的害蟲,它們的數量龐大,傳播植物病原體的能力,以及對殺蟲劑的抗性增加,使它們成為種植者的一個持久問題。 它們也恰好是瓢蟲最喜歡的食物,園丁們歡迎瓢蟲成為可持續害蟲管理的一個來源。 赫爾曼的研究表明,蚜蟲和其他食草昆蟲如果能聞到附近的捕食者接近,就會避開田地和花園。 不僅如此,接觸到瓢蟲發出的氣味線索還能使蚜蟲放慢繁殖速度,並提高其長出翅膀的能力,這兩種行為都是為了避免威脅。
考慮到這些觀察結果,研究小組著手確定瓢蟲所發出的嗅覺線索本身是否能夠控制害蟲。 他們首先使用氣相色譜-質譜法識別和提取活體瓢蟲的揮發性氣味特徵,該方法分離並允許識別瓢蟲氣味的各個組成部分。 為了瞭解蚜蟲會對哪些化合物作出反應,他們將活蚜蟲的觸角連接到一台觸電儀(EAG)上,讓它們接觸捕食者發出的每一種氣味,看它們檢測到哪些化合物。 根據EAG機器接收到的信號來測量它們反應的強度。 在瓢蟲發出的許多化合物中,蚜蟲對甲氧基吡嗪的反應最強,如異丙基甲氧基吡嗪、異丁基甲氧基吡嗪和仲丁基甲氧基吡嗪。 一旦確定了這些化合物,Hermann和團隊就著手創造一種特殊的氣味混合物,可以用在精油擴散器中,使氣味在花園或田野中長期擴散。
接下來,該團隊計劃對他們的氣味擴散器進行實地測試,看看對蚜蟲和瓢蟲的影響是否與他們在實驗室中觀察到的相似。 Hermann和Kansman還想確定擴散器的擴散區域,以及它們是否可以應用於其他害蟲和捕食者,以及各種類型的作物。 此外,他們正在與一家製造公司合作,設計特殊的擴散器,供農民和園丁最終商業使用。