鎘積累的水稻對(duì)粘蟲幼蟲的影響研究,科技論文

鎘積累的水稻對(duì)粘蟲幼蟲的影響研究,科技論文摘要：水稻中重金屬積累怎樣影響水稻害蟲尚不清楚，本文擬討論鎘積累的水稻對(duì)粘蟲Mythimnaseparata幼蟲的影響。通過測(cè)定不同濃度氯化鎘處理的水稻以及人工飼料對(duì)粘蟲幼蟲生長(zhǎng)發(fā)育的影響，并進(jìn)一步研究了氯化鎘處理水稻中粘蟲誘導(dǎo)的防御化合物含量的變化。研究表示清楚水稻葉片中鎘的積累導(dǎo)致粘蟲幼蟲生長(zhǎng)減慢、死亡率上升。不同濃度鎘處理能夠顯著提高粘蟲誘導(dǎo)的酚胺類化合物對(duì)香豆酰腐胺、阿魏酰腐胺、肉桂酰腐胺以及阿魏酰胍丁胺的含量。不同濃度鎘添加的人工飼料對(duì)粘蟲幼蟲的存活率無(wú)顯著影響，而粘蟲幼蟲取食1mol/L和10mol/L氯化鎘添加的人工飼料后體重反而高于取食未含鎘的人工飼料。綜上所述，鎘積累提高了水稻中粘蟲誘導(dǎo)的防御化合物的含量以及對(duì)粘蟲的抗性，研究結(jié)果有利于加深水稻與不同環(huán)境脅迫關(guān)系的認(rèn)識(shí)。本文關(guān)鍵詞語(yǔ):水稻;粘蟲;鎘;防御反響;酚胺類化合物;Abstract：Whetherheavymetalaccumulationinricecouldinfluencericepestsremainsunclear.WeaimtoexplorericeresistancetoMythimnaseparatalarvae(armyworm)undercadmiumaccumulation.ThearmywormperformancesonCdCl2-treatedplantsandartificialdietwereconducted.Meanwhile,thearmyworm-eliciteddefensivecompoundsaccumulationsinriceweremeasuredafterdifferentCdCl2-treatments.ThelarvaemassandsurvivalrateofarmywormwassignificantlydecreasedonCd-treatedplantscomparedwithcontrolplants.Moreover,thearmyworm-elicitedfourphenolamides,p-Coumaroylputhescine,Feruloylputrescine,CinnamoylputrescineandN-feruloylagmatine,levelsweresignificantlyincreasedinCd-treatedplantscomparedwithcontrolplants.However,thesurvivalrateofarmywormdidnotdifferbetweenCd-treatedandcontrolartificialdiet,andarmywormlarvaegainedmoreweightwhenfeedingon1mol/Land10mol/LCd-treatedartificialdietthanthatoncontrolartificialdiet.Ourresultsindicatedthatcadmiumaccumulationenhancedarmyworm-eliciteddefensivecompoundslevelsandriceresistancetoarmyworm.Thisstudyincreasedourunderstandingofinteractionsbetweenriceanddifferentenvironmentalfactors.Keyword：Rice;Mythimnaseparata;cadmium;defenseresponse;phenolamides;隨著當(dāng)代工業(yè)化和城市化進(jìn)程的加速，工業(yè)三廢排放、農(nóng)藥化肥濫用以及生活垃圾丟棄等因素導(dǎo)致我們國(guó)家部分耕地和水域重金屬含量超標(biāo)。與其他形式的環(huán)境污染不同，重金屬污染具有隱蔽性、長(zhǎng)期積累、不可逆轉(zhuǎn)和難以生物降解等特點(diǎn)。土壤中重金屬隨著植物根系吸收進(jìn)入地上部分其他組織中影響植物正常的生長(zhǎng)發(fā)育，并通過食物鏈傳遞影響植食性昆蟲等初級(jí)消費(fèi)者〔Morkunasetal.,2021〕。重金屬在植物體內(nèi)積累可通過兩方面影響植食性昆蟲。一是植食性昆蟲取食含有重金屬的植物組織后導(dǎo)致重金屬在體內(nèi)的積累，進(jìn)而對(duì)其存活率、繁衍力以及生長(zhǎng)發(fā)育造成顯著性的影響〔Chenetal.,2020〕。另有報(bào)道表示清楚，重金屬在植物中積累可誘導(dǎo)植物的防御反響。如玉米體內(nèi)銅的積累能夠加強(qiáng)斜紋夜蛾Spodopteralitura誘導(dǎo)的茉莉酸信號(hào)分子以及揮發(fā)性物質(zhì)的含量，進(jìn)而加強(qiáng)了玉米對(duì)斜紋夜蛾的抗性〔Winteretal.,2020〕。鋅和鎘同時(shí)處理鼠耳芥Arabidopsishalleri加強(qiáng)了韌皮部中桃蚜Myzuspersicae誘導(dǎo)的芥子油苷的含量〔Stolpeetal.,2021〕。水稻作為我們國(guó)家最主要的糧食作物之一，在自然的生長(zhǎng)情況下經(jīng)常遭受植食性昆蟲的為害，然而水稻中重金屬積累能否影響水稻害蟲還不清楚。鎘作為最重要的環(huán)境污染物之一，具有潛在的高毒性和移動(dòng)性〔Dingetal.,2020〕。自然界中鎘主要以正二價(jià)的形式存在，少數(shù)為正一價(jià)，不同存在形式鎘的毒性不同〔Mircicetal.,2020〕。研究表示清楚，鎘在水稻體內(nèi)積累能夠影響水稻生長(zhǎng)發(fā)育，毀壞水稻產(chǎn)量和品質(zhì)〔Hussainetal.,2021〕。另?yè)?jù)報(bào)道，水稻害蟲褐飛虱Nilaparvatalugens體內(nèi)檢測(cè)到的重金屬的含量與當(dāng)?shù)氐咎锏闹亟饘俸砍烧取瞁anetal.,2020〕，表示清楚鎘能夠通過水稻的傳遞進(jìn)入水稻害蟲體內(nèi)。粘蟲Mythimnaseparata是一種多食性害蟲，尤其喜食禾本科植物，嚴(yán)重威脅著玉米、小麥、水稻等糧食作物的生產(chǎn)安全。本研究利用不同濃度的鎘處理水稻，觀察粘蟲幼蟲在水稻上生長(zhǎng)發(fā)育的變化；同時(shí)以含不同濃度鎘的人工飼料飼喂粘蟲幼蟲，探究鎘對(duì)粘蟲的直接影響；最后通過檢測(cè)粘蟲幼蟲在不同鎘處理水稻上誘導(dǎo)的防御化合物含量的變化推斷其可能的作用機(jī)理。1、材料與方式方法1.1、供試?yán)ハx粘蟲卵購(gòu)于科云生物農(nóng)藥有限公司〔河南濟(jì)源〕。將卵塊放置于282℃，光照:黑暗=14h:10h，光照40%的培養(yǎng)箱〔寧波江南儀器廠〕中進(jìn)行孵化，挑選出活性良好、大小一致的初孵幼蟲用于生物測(cè)定。1.2、植物材料及生長(zhǎng)條件水稻品種為粳稻秀水11，購(gòu)于浙江勿忘農(nóng)種業(yè)股份有限公司。種子于水中萌發(fā)，置于280.5℃，光照:黑暗=14h:10h，光照強(qiáng)度為40%的培養(yǎng)箱〔寧波江南儀器廠〕進(jìn)行培養(yǎng)。8d后采用水培液培養(yǎng)〔Lietal.,2021〕，21d后用于實(shí)驗(yàn)。1.3、鎘含量的測(cè)定植物中鎘的正常積累量為0.1~3mg/kg干重，參考先前水稻中鎘處理的研究報(bào)道〔Hussainetal.,2021〕，本研究將21d大小的水稻分別種植于含有0、0.01、0.1、1、10mol/L氯化鎘的水培液中，每個(gè)濃度設(shè)置5個(gè)重復(fù)。7d后取適量水稻葉片，放置于105℃烘箱中處理1h，然后60℃處理24h，樣品用液氮研磨成粉末狀。粘蟲人工飼料的配制參考Jia〔2022〕的方式方法，配制含0、0.1、1、10mol/L氯化鎘的粘蟲人工飼料，不同鎘添加的人工飼料對(duì)照樣品采用上述同樣方式方法制備。樣品鎘含量測(cè)定采用四酸消解法進(jìn)行。稱取0.3g液氮研磨后的樣品置于聚四氟乙烯消解罐內(nèi)，參加5mL硝酸，110℃預(yù)消解30min，隨后采用微波消解儀〔上海屹堯TOPEX〕進(jìn)行密閉消解，詳細(xì)程序?yàn)椋?20℃消解3min，150℃消解3min，170℃消解3min，200℃消解30min。消解后的溶液經(jīng)冷卻后轉(zhuǎn)移至50mL容量瓶中，參加少量水洗滌消解罐數(shù)次，將洗滌液合并至容量瓶中，加水稀釋至刻度線，混勻后用0.22mol/L濾膜進(jìn)行過濾。采用一樣方式方法制備對(duì)照溶液。樣品用電感耦合等離子體質(zhì)譜ICP-MS〔PerkinElmerNexION300X型〕進(jìn)行分析。ICP-MS條件為：射頻功率：1300W；等離子體氣流：17L/min；霧化氣流量：0.96L/min；輔助氣流量：1.20L/min；氧化物：CeO/Ce2.5%；雙電荷Ce2+/Ce3.0%；測(cè)定形式：KED形式；氦氣流速：3.0mL/min；積分時(shí)間：1000ms；重復(fù)次數(shù)：3次。1.4、粘蟲生物測(cè)定將21d大小的水稻種植于含有0、1、10mol/L氯化鎘的水培液中，每個(gè)濃度5個(gè)生物學(xué)重復(fù)，每組4株水稻。在含不同濃度鎘的水培液中處理7d以后，每株水稻一樣葉位上接2頭初孵幼蟲。10d后，統(tǒng)計(jì)每組粘蟲存活數(shù)量，同時(shí)稱量存活粘蟲的體重。取大小為21cm3人工飼料放置于廣口瓶中，每個(gè)瓶中放入5頭初孵幼蟲，用紗網(wǎng)(長(zhǎng)寬=12cm12cm)封住瓶口，置于280.5℃的黑暗培養(yǎng)箱中。每2d更換飼料，粘蟲進(jìn)入暴食期后，天天更換飼料，并及時(shí)清理糞便。每種人工飼料設(shè)置4個(gè)重復(fù)。9d后稱量幼蟲體重，并觀察和記錄每組幼蟲的死亡情況。1.5、酚胺類物質(zhì)的測(cè)定昆蟲口腔分泌物中的小分子或蛋白可被植物細(xì)胞膜外表的受體所辨別并啟動(dòng)下游的防御反響〔ErbandReymond,2022〕，為了得到均一的生物學(xué)重復(fù)，通常利用機(jī)械損傷并涂抹昆蟲口腔分泌物來(lái)模擬植食性昆蟲的取食〔Xuetal.,2021〕。將21d大小的水稻種植于含有0、1、10mol/L氯化鎘的水培液中，每個(gè)濃度5個(gè)生物學(xué)重復(fù)。處理7d后，每株水稻第一個(gè)完全展開的葉位用干凈的齒輪進(jìn)行損傷并在傷口處涂抹粘蟲口腔分泌物來(lái)模擬粘蟲取食。48h后收集處理葉片，用液氮磨成粉末狀，并稱量50mg左右用于酚胺類化合物的測(cè)定，測(cè)定方式方法參照Xu等〔2021〕。1.6、數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析采用DataProcessingSystem(DPSv16.0)軟件。華而不實(shí)，鎘含量、酚胺化合物含量及粘蟲生長(zhǎng)量分析采用學(xué)生氏t檢驗(yàn)，粘蟲存活率分析采用卡方檢驗(yàn)及Bonferroni兩兩比擬。2、結(jié)果與分析2.1、不同水培液鎘濃度處理對(duì)水稻體內(nèi)鎘積累的影響水稻采用水培的方式方法種植，在水培液里參加不同濃度的氯化鎘后，水稻葉片中鎘積累的濃度與水培液鎘處理的濃度呈正相關(guān)(圖1)。華而不實(shí)1mol/L氯化鎘處理后葉片中鎘的含量能夠到達(dá)0.97mg/kg干重，而10mol/L氯化鎘處理后葉片中鎘的含量高達(dá)1.89mg/kg干重。圖1不同濃度鎘處理后水稻葉片中鎘的積累Fig.1Cadmiumaccumulationinthericeleafafterdifferenttreatment注：圖中數(shù)值為鎘含量的平均值標(biāo)準(zhǔn)誤(n=5)。水稻幼苗在不同濃度CdCl2的水培液中生長(zhǎng)。DM表示干重。Note:DatainthefigureweremeanSE,standarderror(n=5);RiceseedlingsweregrowninhydroponiccultivationwithdifferentconcentrationofCdCl2.DM,drymass.2.2、水稻中鎘積累對(duì)粘蟲幼蟲抗性的影響為了探究水稻鎘積累對(duì)粘蟲幼蟲的影響，本研究檢測(cè)了粘蟲幼蟲在不同濃度鎘處理的水稻上生長(zhǎng)發(fā)育的變化。結(jié)果表示清楚鎘處理睬顯著降低粘蟲幼蟲的生長(zhǎng)，1mol/L和10mol/L氯化鎘處理后水稻上的粘蟲幼蟲的體重較對(duì)照組分別下降33.4%和41.6%(圖2-A)。隨著鎘處理濃度的升高，粘蟲幼蟲的存活率呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，10mol/L鎘處理水稻上粘蟲幼蟲的存活率顯著低于對(duì)照組(圖2-B)。以上結(jié)果表示清楚水稻中鎘積累對(duì)粘蟲幼蟲生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生不利影響。圖2不同濃度鎘處理水稻對(duì)粘蟲體重(A)和存活率(B)的影響Fig.2Mythimnaseparatalarvaemass(A)andsurvivalrate(B)indifferentcadmium-treatedplants注：A表示體重的平均值標(biāo)準(zhǔn)誤〔n=9~23〕，B表示存活率的平均值標(biāo)準(zhǔn)誤〔n=5〕。星號(hào)代表不同濃度鎘處理間存在顯著差異〔*，P0.05；**，P0.05；幼蟲體重實(shí)驗(yàn)采用t檢驗(yàn)，存活率實(shí)驗(yàn)采用卡方檢驗(yàn)〕。Note:A,Meanlavaemass(meansSE,n=9~23).B,Survivalrate(meansSE,n=5)incadmium-treatedplantsandcontrolplants.Theasteriskindicatedsignificantdifferencebetweendifferentcadmium-treatedplants(*,P0.05;**,P0.05;Studentst-testforlavaemassandchi-squaretestforsurvivalrateexperiment).2.3、不同濃度鎘添加人工飼料對(duì)粘蟲幼蟲生長(zhǎng)發(fā)育的影響鎘能夠通過食物鏈進(jìn)入昆蟲體內(nèi)對(duì)昆蟲造成直接毒害作用，為了評(píng)估鎘對(duì)粘蟲幼蟲的直接作用，本研究檢測(cè)了粘蟲幼蟲在不同濃度鎘添加的人工飼料上生長(zhǎng)發(fā)育的變化。人工飼料成品中鎘含量與配制時(shí)添加的鎘的濃度呈正相關(guān)〔圖3-A〕。濃度為0.1、1和10mol/L氯化鎘添加的人工飼料中鎘的含量能夠到達(dá)0.07、0.71和6.26mg/kg干重。華而不實(shí)，1mol/L氯化鎘添加的人工飼料和1mol/L氯化鎘處理的水稻葉片中積累的鎘的含量相當(dāng)。粘蟲幼蟲在1mol/L和10mol/L氯化鎘添加的人工飼料上的體重顯著高于未添加的〔圖3-B〕。而添加鎘的人工飼料對(duì)粘蟲幼蟲的存活率無(wú)顯著影響〔圖3-C〕。上述結(jié)果表示清楚水稻鎘積累對(duì)粘蟲幼蟲抗性的提高可能不是鎘直接的毒害作用。圖3粘蟲幼蟲在不同鎘添加的人工飼料上的生物測(cè)定Fig.3Mythimnaseparatalarvaeperformancesoncadmium-addedartificialdiet注：A表示不同濃度鎘處理的人工飼料中鎘的含量。B表示粘蟲初孵幼蟲在不同鎘添加的人工飼料上的體重變化。C表示粘蟲初孵幼蟲在不同鎘添加的人工飼料上的存活率。初孵幼蟲接到不同鎘處理的人工飼料上進(jìn)行取食，9d后測(cè)幼蟲的體重以及統(tǒng)計(jì)存活率。每個(gè)濃度分為4組，每組5頭幼蟲，星號(hào)代表不同濃度鎘處理間存在顯著差異(*，P0.05，學(xué)生氏t檢驗(yàn))。Note:A,Levelsofcadmiumindifferentcadmium-treatedAD,artificialdiet.B,MeanedMythimnaseparatalarvaemass(meansSE,n=20)ondifferentcadmium-treatedAD.C,Survivalrate(meansSE,n=4)ondifferentcadmium-treatedAD.ThefreshhatchedM.separatalarvaewasallowedtofeedondifferentcadmium-treatedAD.Thelarvaemassandsurvivalratewasrecordedafter9d.Asterisksindicatedsignificantdifferencesbetweencadmium-treatedADandcontrolAD(*,P0.05;Studentst-test).2.4、水稻中鎘積累對(duì)粘蟲幼蟲誘導(dǎo)的酚胺類化合物含量的影響植物酚胺類化合物被報(bào)道介入了植物對(duì)植食性昆蟲的抗性〔Kauretal.,2018〕。為了探究鎘能否能夠通過誘導(dǎo)水稻的防御反響影響粘蟲幼蟲，本研究檢測(cè)了鎘處理后水稻中粘蟲幼蟲誘導(dǎo)的酚胺類化合物的含量。在水稻中，1mol/L氯化鎘處理就能夠顯著提高粘蟲誘導(dǎo)的對(duì)香豆酰腐胺p-Coumaroylputrescine、阿魏酰腐胺Feruloylputrescine、肉桂酰腐胺Cinnamoylputrescine的含量，但阿魏酰胍丁胺N-feruloylagmatine含量無(wú)顯著變化〔圖4-A~圖4-D〕。10mol/L氯化鎘處理的水稻中粘蟲幼蟲誘導(dǎo)的四種化合物的含量均顯著性升高。這些結(jié)果表示清楚鎘積累提高了水稻中蟲害誘導(dǎo)的防御化合物的含量。圖4不同鎘處理水稻中粘蟲誘導(dǎo)的酚胺類化合物的含量Fig.4Mythimnaseparatalarvae-elicitedphenolamideslevelsinleavesofdifferentcadmium-treatedrice注：A表示粘蟲誘導(dǎo)的對(duì)香豆酰腐胺在不同鎘處理水稻葉片中的含量。B表示粘蟲誘導(dǎo)的阿魏酰腐胺在不同鎘處理水稻葉片中的含量。C表示粘蟲誘導(dǎo)的肉桂酰腐胺在不同鎘處理水稻葉片中的含量。D表示粘蟲誘導(dǎo)的阿魏酰胍丁胺在不同鎘處理水稻葉片中的含量。星號(hào)代表不同濃度鎘處理間存在顯著差異〔P0.05，t檢驗(yàn)〕。Note:A,Meanedlevels(meansSE,n=5)ofp-CoumaroylputrescineinMythimnaseparatalarvae-elicitedcadmium-treatedplantsandcontrolplants.B,Meanedlevels(meansSE,n=5)ofFeruloylputrescineeinM.separatalarvae-elicitedcadmium-treatedplantsandcontrolplants.C,Meanedlevels(meansSE,n=5)ofCinnamoylputrescineeinM.separatalarvae-elicitedcadmium-treatedplantsandcontrolplants.D,Meanedlevels(meansSE,n=5)ofN-feruloylagmatineinM.separatalarvae-elicitedcadmium-treatedplantsandcontrolplants.Theasteriskindicatedsignificantdifferencebetweencadmium-treatedplantsandcontrolplants(*,P0.05;**,P0.01;Studentsttest).3、結(jié)論與討論環(huán)境中重金屬可通過生產(chǎn)者或者消費(fèi)者的攝入進(jìn)入到食物鏈中，各級(jí)消費(fèi)者通過捕食關(guān)系使得重金屬在食物鏈中傳遞，華而不實(shí)，植物根系吸收重金屬是最主要的一種途徑。十分對(duì)于農(nóng)作物和經(jīng)濟(jì)作物，重金屬的積累會(huì)間接影響人類健康。作為最主要的初級(jí)消費(fèi)者，植食性昆蟲也會(huì)遭到重金屬的影響。隨取食攝入的重金屬會(huì)直接影響昆蟲正常的生理經(jīng)過，另外有研究表示清楚重金屬積累還會(huì)影響植食性昆蟲誘導(dǎo)的植物抗性途徑。因而，研究重金屬-植物-植食性昆蟲之間的關(guān)系有重要的生物學(xué)意義。本文通過鎘-水稻-粘蟲的研究發(fā)現(xiàn)，鎘處理水稻上粘蟲幼蟲的生長(zhǎng)變緩并且死亡率提高，同時(shí)鎘處理增加了粘蟲幼蟲誘導(dǎo)的酚胺類化合物的含量，講明鎘積累很有可能激活了水稻中蟲害誘導(dǎo)的防御途徑，進(jìn)而表現(xiàn)出對(duì)粘蟲幼蟲的抗性。而同等濃度鎘處理的人工飼料反而促進(jìn)了粘蟲幼蟲的生長(zhǎng)。諸多實(shí)驗(yàn)表示清楚，重金屬鎘會(huì)毀壞植食性昆蟲中腸構(gòu)造、影響食物的吸收，進(jìn)而減緩昆蟲的生長(zhǎng)。如粉紋夜蛾Trichoplusiani幼蟲取食高濃度鎘〔8.02.6mg/kg干重〕添加的人工飼料后發(fā)育明顯減緩〔Konopkaetal.,2020〕；棉鈴蟲Helicoverpaarmigera幼蟲取食高濃度鎘添加的人工飼料，幼蟲體重都顯著降低〔Zhanetal.,2021〕。土壤中的鎘經(jīng)紫莖澤蘭Eupatoriumadenophorum傳遞累積到澤蘭實(shí)蠅Procecidocharesutilis幼蟲體內(nèi)，引起超氧化物歧化酶〔SOD〕、過氧化物酶〔POD〕和過氧化氫酶〔CAT〕等保衛(wèi)酶的活性降低，最終導(dǎo)致老熟幼蟲長(zhǎng)度和鮮重降低〔Maetal.,2021〕。Wei等〔2020〕也研究了鎘對(duì)粘蟲幼蟲的直接影響，發(fā)如今人工飼料中參加低濃度〔0.15mg/kg干重〕的鎘會(huì)抑制粘蟲體重的增加；中濃度〔0.3mg/kg干重〕和高濃度〔0.6mg/kg干重〕的鎘處理卻增加了粘蟲的體重。然而，中、高濃度的鎘處理減小了蛹的重量以及羽化后成蟲的產(chǎn)卵量，講明不同濃度鎘脅迫對(duì)植食性昆蟲的影響各不一樣，這與植食性昆蟲類型或昆蟲不同齡期抗脅迫能力也有關(guān)聯(lián)。在本實(shí)驗(yàn)中，粘蟲幼蟲取食高濃度鎘〔0.71mg/kg干重和6.26mg/kg干重〕人工飼料后體重顯著上升，比照上述報(bào)道，人工飼料中鎘積累到一定程度可能促進(jìn)粘蟲幼蟲的生長(zhǎng)發(fā)育。取食含高濃度鎘人工飼料的粘蟲體重增加可以能是一種攝食補(bǔ)償策略〔Nesteletal.,2021;Weietal.,2020〕，即當(dāng)環(huán)境壓力等原因?qū)е吕ハx營(yíng)養(yǎng)缺乏時(shí)，昆蟲〔十分是幼蟲〕往往會(huì)提高食物攝入量，以此為下一階段的生長(zhǎng)發(fā)育積蓄能量。鎘積累的水稻植株表現(xiàn)出對(duì)粘蟲幼蟲明顯的抗性。一方面，鎘的積累可能提高了水稻中蟲害誘導(dǎo)的防御反響，如抗蟲相關(guān)信號(hào)途徑的激活以及防御物質(zhì)的積累。本研究中酚胺類化合物具有抗鱗翅目幼蟲的作用，其在鎘積累水稻中誘導(dǎo)的含量要明顯高于正常水稻。另一方面，植物中鎘能夠和蛋白或化合物結(jié)合形式螯合形態(tài)〔Hussainetal.,2021〕，本研究猜測(cè)水稻中積累的鎘可能與一些抗性相關(guān)的蛋白或化合物結(jié)合構(gòu)成毒性更強(qiáng)的螯合物而影響其正常的生長(zhǎng)發(fā)育。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，植物往往同時(shí)面臨各種生物與非生物環(huán)境因子脅迫，這些脅迫會(huì)不僅會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生影響，而且對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)都能產(chǎn)生復(fù)雜而深遠(yuǎn)的影響。本研究討論了植物與兩個(gè)環(huán)境因子重金屬和植食性昆蟲之間的互作，發(fā)現(xiàn)重金屬鎘積累能夠提高水稻對(duì)粘蟲幼蟲的抗性，鎘介導(dǎo)的水稻抗蟲性的提高可能與水稻中蟲害誘導(dǎo)的防御反響有關(guān)。研究結(jié)果有利于加深植物與外界環(huán)境脅迫關(guān)系的認(rèn)識(shí)。本研究中水稻鎘積累的濃度固然在正常范圍值之內(nèi)，但鑒于鎘的毒害作用，其對(duì)水稻抗蟲性的提高無(wú)法被人們所利用。而另一種重金屬鋅具有促進(jìn)水稻生長(zhǎng)發(fā)育的成效，已經(jīng)被用作肥料添加劑。鋅的積累能否也會(huì)誘導(dǎo)水稻的抗蟲性還不清楚，本文建立的研究體系可用于后續(xù)鋅-水稻-水稻害蟲互作的研究。以下為參考文獻(xiàn)[1]ChenJ,WangJW,ShuYH.Reviewontheeffectsofheavymetalpollutiononherbivorousinsects[J].ChineseJournalofAppliedEcology,2020,31(5):1773-1782.[陳瑾,王建武,舒迎花.重金屬污染影響植食性昆蟲的研究進(jìn)展[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2020,31(5):1773-1782][2]DingP,ZhuangP,LiZ.etal.AccumulationanddetoxificationofcadmiumbylarvaeofProdenialitura(Lepidoptera:Noctuidae)feedingonCd-enrichedamaranthleaves[J].Chemosphere,2020,91(1):28-34.[3]ErbM,ReymondP.Molecularinteractionsbetweenplantsandinsectherbivores[J].AnnualReviewofPlantBiology,2022,70(1):527-557.[4]HussainB,AshrafMN,ShafeeqURR,etal.Cadmiumstressinpaddyfields:Effectsofsoilconditionsandremediationstrategies[J].ScienceoftheTotalEnvironment,2021,754:142188.[5]JiaJ,SunSL,KuangW,etal.Asemi-syntheticdietandthepotentialimportantchemicalsforMythimnaseparata(Lepidoptera:Noctuidae)[凹.JournalofInsectScience,2022,19(6):4,1-7.[6]KaurH,HeinzelN,SchoettnerM,etal.R2R3-NaMYB8regulatestheaccumulationofphenylpropanoid-polyamineconjugates,whichareessentialforlocalandsystemicdefenseagainstinsectherbivoresinNicotianaattenuata[J].PlantPhysiology,2018,152(3):1731-1747.[7]KonopkaJK,HanyuK,MacfieSM,etal.Doestheresponseofinsectherbivorestocadmiumdependontheirfeedingstrategy?[0]JouralofChemicalEcology,2020,39(4):546-554.[8]LiR,ZhangJ,LiJC,etal.PrioritizingplantdefenceovergrowththroughWRKYregulationfacilitatesinfestationbynon-targetherbivores[J].Elife,2021,4:e04805.[9]MaS,LanMX,LuWF,etal.EffectsofheavymetalondevelopmentandprotetiveenzymesinthelarvaeofProcecidocharesutilisStone(Diptera:Tephritidae)[J].JournalofEnviromentalEntomology,2021,40(4):866-872.沙,蘭明先,魯武鋒,等重金屬累積對(duì)澤蘭實(shí)蠅幼蟲生長(zhǎng)發(fā)育和保衛(wèi)酶的影響[J].環(huán)境昆蟲學(xué)報(bào)，2021,40(4):866-872][10]MircicD,BlagojevicD,PericmatarugaV,etal.Cadmiumeffectsonthefitness-relatedtraitsandantioxidativedefenseofLymantriadisparL.larvae[J].EnvironmentalScienceandPollutionResearch,2020,20(1):209-218.[11]Morkunas1,WozniakA,VanM.etal.Theroleofheavymetalsinplantresponsetobioticstress凹Molecules,2021,23(9),2320.[12]NestelD,PapadopoulosNT,PascacioillafanC,etal.Resourceallocationandcompensationduringdevelopmentinholometabolousinsects[J].