奇特的植物病毒可以使大豆害蟲繁殖更快且活得更久
根據賓夕法尼亞州立大學的研究,大多數病毒感染對生物體的健康有不利影響,但有一種特別的植物病毒,即大豆葉脈壞死正位病毒(SVNV)實際上可能對一種特殊的昆蟲大豆薊馬有益,這種昆蟲經常在大豆植物上覓食,可以將病毒傳播給植物,引起疾病。
在一項實驗室實驗中,賓夕法尼亞州立大學農業科學學院的科學家們發現,大豆薊馬是一種長度在0.03到0.20英寸之間的小昆蟲,與未受感染的薊馬相比,它有活得更長、繁殖更有效的趨勢。
巴基斯坦木爾坦的阿尤布農業研究所昆蟲學高級科學家阿西法-哈米德在賓夕法尼亞州立大學獲得昆蟲學博士學位時進行了這項研究,她說,這些結果為了解該病毒如何在植物中傳播並影響其昆蟲宿主提供了重要啟示。
阿西法-哈米德在賓夕法尼亞州立大學完成她的昆蟲學博士學位時領導了這項研究
哈米德說:”除了延長昆蟲的壽命外,SVNV感染還縮短了大豆薊馬種群的翻倍時間。這意味著受感染的薊馬種群增長得更快,這可能會加強病毒對其他大豆植物的傳播。”
科學家們指出,損害大豆植物的大豆葉脈壞死病是由SVNV帶來的。他們最近在《昆蟲》雜誌上報告了他們的發現。它可能由受感染的大豆薊馬或受感染的種子傳播。薊馬在幼蟲時期通過吃受感染的葉子感染病毒,隨後可能通過它們的唾液將病毒傳播給其他植物,主要是在薊馬的成年期。
當植物感染該病毒時,病原體影響葉脈,使其變黃。這種變黃可能隨後擴展到葉片的其他區域,最終導致褐色病變。如果病害發展得足夠長,葉子就會壞死並脫落。SVNV還可能減少種子中的油和蛋白質的數量,以及發芽率和種子重量。
農業科學學院植物病毒學副教授Cristina Rosa說,由於這種病毒是在2008年發現的,因此相對較新,對如何預測或管理這種疾病了解不多。
她說:”由於感染病毒的植物沒有治療方法,控制病毒載體[薊馬]是病毒病管理的最佳選擇之一。了解傳播大豆靜脈壞死病毒的薊馬的身份、生物學、傳播傾向以及行為和生理學的變化,是設計大豆靜脈疾病預防方案和計算任何干預措施的經濟閾值的基礎。”
為了開始這項研究,研究人員從賓夕法尼亞州立大學Russell E. Larson農業研究中心的大豆田裡收集了大豆薊馬,然後在研究人員的實驗室裡將它們釋放到大豆植物上。使用實時聚合酶鍊式反應或PCR測試,定期監測薊馬和植物是否感染SVNV。
然後,研究人員對薊馬進行了兩代監測,注意到諸如壽命、死亡率、生育力和繁殖力等變量。
在分析數據後,研究人員發現,未感染病毒的薊馬的蛹期以及未成熟的總壽命和成年壽命都比較短。總的來說,受感染的薊馬傾向於存活更長的時間。
“我們還發現,受感染的薊馬傾向於生產更多的後代,”哈米德說。”平均而言,未受感染的雌蟲平均產卵84枚,而感染了SVNV的雌蟲則產卵89枚。”
研究人員還計算了種群翻倍時間,即一個種群規模翻倍所需的時間。在未受感染的薊馬中,翻倍時間約為4天。在感染了SVNV的群體中,翻倍時間僅為半天。
雖然需要進行更多的研究來更好地了解大豆薊馬和SVNV之間的相互作用,但研究人員指出,SVNV導致薊馬存活率提高的一個可能的解釋是被病毒感染的植物中氨基酸的增加,這可能對昆蟲有利。