福建农林大学揭示昆虫病原线虫"嗅觉导航"机制 为害虫绿色防控开辟新路径

在农业绿色发展和减量用药背景下,如何提高生物防治的稳定性与精准性,是病虫害治理面临的现实课题。

昆虫病原线虫因能寄生并杀死多类害虫、对环境友好,已被用于多种作物和林业害虫防控。

然而,长期以来,业内对这类线虫的行为认识相对简化,普遍将其觅食方式概括为两种:一种主动游走搜索的“巡游型”,另一种静待猎物靠近的“伏击型”。

当防治对象转向钻蛀树干、潜藏叶片或隐匿土壤缝隙的害虫时,线虫能否快速“找到目标”,成为影响防效的关键变量。

问题在于:传统认知往往将线虫行为视为相对稳定的“类型差异”,在实际应用中容易出现“适配性不足”——面对隐蔽寄主,伏击型线虫行动范围有限,巡游型线虫则可能在复杂环境中耗能较大、效率受限,导致田间效果波动。

要提升生物防治的可预期性,需要回答一个核心科学问题:线虫是否存在可被外界信号调控的行为切换机制,从而实现“因虫制宜、因境制宜”?

福建农林大学研究团队的最新成果为这一问题提供了答案。

研究显示,寄主昆虫释放的一种挥发性物质丁基羟基甲苯(BHT)可作为关键“气味信号”,触发原本偏“守株待兔”的伏击型线虫增强运动活性与感知敏锐度,行为上向更主动的巡游策略转变。

进一步研究还将化学信号感知、能量代谢调节与行为输出联系起来,揭示了线虫从“闻到信号”到“采取行动”的生理调控链条。

换言之,线虫并非“性格固定”,而是能依据环境信息动态调整觅食策略,以提高在复杂生境中发现寄主的概率。

这一发现的原因在于:在长期演化中,寄主挥发物可能构成寄生者定位猎物的重要线索。

对线虫而言,单纯依靠随机游走或被动等待,难以应对寄主密度低、藏匿深的场景;而当气味信号出现,意味着“附近存在可利用资源”,线虫通过提升活动与感知来扩大搜索效率,能够在能量投入与收益之间取得更优平衡。

该研究将行为生态学与生理机制研究相结合,为解释线虫在自然界中“策略灵活性”提供了更完整的科学依据。

影响层面,这项工作对隐蔽性害虫治理具有直接启示。

当前不少重大害虫具有隐蔽取食特点,如钻蛀性害虫红棕象甲等对林木危害隐蔽且扩散快,潜叶性害虫番茄潜叶蛾等易在叶片内部造成损失,常规喷施药剂难以触达有效部位,且面临抗药性、残留与生态风险等问题。

研究提示,可利用寄主挥发物对线虫进行“生态预激”,在投放前或投放过程中增强其搜索与定向能力,相当于为生物防治“加一把钥匙”,提升其在复杂环境中发现隐蔽寄主的概率,从而提高绿色防控的精准度与效率。

对策方面,业内可围绕“信号引导+生物防治”开展技术转化探索:一是评估不同作物与害虫体系中寄主挥发物的适用性与稳定性,明确关键气味成分、浓度阈值与作用时间窗;二是研发便于田间应用的释放载体与配套工艺,使预激过程可控、可复制;三是建立田间评价体系,综合考察线虫存活、扩散、定向、寄主感染率及对非靶标生物的影响,形成可推广的操作规范;四是与综合治理措施协同,如与诱捕、天敌保护、栽培调控等组合应用,提升整体治理效能并降低单一手段的风险。

前景判断上,随着农业绿色转型持续推进,生物防治对“稳定性、可规模化、可标准化”的需求将更为迫切。

该研究提出的“气味信号驱动行为切换”机制,有望推动昆虫病原线虫从“广谱投放”走向“按需激活、精准投放”,并为其他有益生物的行为调控提供可借鉴路径。

下一步仍需在不同生态环境与生产条件下开展系统验证,完善安全性评估与成本核算,推动科研成果向可落地的绿色防控产品和技术体系转化。

自然界微小生命的智慧再次刷新人类认知。

这项研究启示我们,在生态文明建设进程中,善于发现并利用生物自身的适应机制,往往能收获比人工干预更可持续的解决方案。

福建科学家们的发现,正是对这种"师法自然"理念的生动诠释。