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温秀军、王偲课题组在红火蚁觅食行为和防控方面取得系列进展

审核发布:宣传部 曾子焉 来源单位及审核人:林学与风景园林学院 陆永超 发布时间:2022-04-27浏览次数:14

  红火蚁Solenopsis invicta Buren被世界自然保护联盟列为100种最具:π缘耐饫慈肭治镏种,严重:ξ夜┝忠瞪腿嗣袢褐谏】。国家高度重视红火蚁防治工作,先后印发了《关于加强红火蚁阻截防控工作的通知》(农农发[2021]3号)等文件,要求全力做好红火蚁监测和防控工作。研究红火蚁行为有助于理解红火蚁快速扩散的机制,并为红火蚁防控提供新的视角。

  bb视讯官网林学与风景园林学院温秀军教授与王偲副教授课题组研究了不同丁香酚衍生物对红火蚁的驱避活性,发现均可引发红火蚁工蚁触角电生理反应,并表现出较强的驱避活性。其中,异丁香酚甲醚对红火蚁具有异常优越的驱避作用。当红火蚁巢穴被破坏后,异丁香酚甲醚几乎完全抑制了受惊扰红火蚁的攻击行为。此外,将异丁香酚甲醚处理的沙子放在花盆中,可在长达一个月的时间内完全抑制红火蚁进入花盆筑巢和活动(与此对应,不到一天的时间红火蚁即进入对照花盆修筑巢穴)。研究表明,丁香酚衍生物是一类具有较高实用价值和应用潜力的红火蚁驱避物质。结果于2022年4月以“Eugenol derivatives: strong and long-lasting repellents against both undisturbed and disturbed red imported fire ants”为题在线发表在Journal of Pest Sciences杂志,论文链接https://doi.org/10.1007/s10340-022-01501-8,硕士研究生贺英豪、张健龙、申黎明为论文并列第一作者,王偲副教授与博士研究生文超为通讯作者。

丁香酚衍生物对红火蚁有非常优越的驱避作用,可应用于不同的场景,阻断红火蚁的攻击和扩散

  近年来,bb视讯官网林学与风景园林学院温秀军教授与王偲副教授课题组对红火蚁行为生态和防治开展了大量研究工作。2021年至今,课题组相继在昆虫学一区top期刊Insect Science(2021), Pest Management Science (2021,2022), Journal of Pest Science(2022a, 2022b)上发表多篇研究论文。主要研究内容如下:

红火蚁使用工具辅助觅食

  2021年,课题组发现红火蚁将颗粒覆盖到粘性或涂抹风油精或矿物油的表面上。正常情况下,红火蚁无法在这些平面行走,但当被颗粒覆盖后,红火蚁能在这些表面快速移动并搬运食物。这一行为符合动物使用工具的定义(动物使用一物体改变另一物体的属性或位置,从而实现某一生物功能或作用),表明低等无脊椎动也具有复杂的利用工具的行为。结果于2021年12月以“Red imported fire ants (Hymenoptera: Formicidae) covered inaccessible surfaces with particles to facilitate food search and transportation”为题发表在Insect Science杂志(2021 IF: 3.262),论文链接https://doi.org/10.1111/1744-7917.12891,博士研究生文超为第一作者,王偲副教授与温秀军教授为通讯作者。基于这一现象,课题组开发了快速高效检测红火蚁的新方法,近期已获得国家发明专利授权(CN112640865B)。

红火蚁迅速使用土壤颗粒覆盖粘性表面,这一独特的行为为红火蚁监测提供了新的行为靶点

红火蚁对杀虫剂的行为抗性和高效防治药剂的筛选

  在红火蚁活动区域喷洒杀虫剂能够快速杀灭红火蚁。然而,红火蚁对杀虫剂行为抗性的相关研究较少。2021年课题组探索了红火蚁对9种常用杀虫剂的行为反应,发现鱼藤酮、氟虫腈、高效氯氰菊酯对红火蚁有显著的驱避性。有趣的是,研究发现红火蚁搬运大量土壤颗粒覆盖鱼藤酮、氟虫腈、阿维菌素处理的表面。进一步研究表明,颗粒的覆盖降低了这些杀虫剂对红火蚁的毒性,原因可能是红火蚁在颗粒上活动,减少了与杀虫剂处理表面的直接接触。这一现象表明红火蚁不仅可以被动的躲避杀虫剂,还可主动的使用颗粒覆盖与掩埋被杀虫剂处理的表面,降低杀虫剂的防治效果。因此,项目组建议在筛选红火蚁防治药剂时,更多的关注红火蚁行为对杀虫剂的不利影响。该结果于2022年1月以“Red imported fire ants cover the insecticide-treated surfaces with particles to reduce contact toxicity”为题在线发表在Journal of Pest Science杂志(2021 IF: 5.918),论文链接https://doi.org/10.1007/s10340-021-01474-0,博士研究生文超与硕士研究生申黎明为共同第一作者,王偲副教授与马涛高级实验师为通讯作者。

在实验室和野外环境中,红火蚁搬运大量颗粒覆盖鱼藤酮、阿维菌素、氟虫腈处理的表面,降低这些杀虫剂对红火蚁的防治效果。

  环氧虫啶(cycloxaprid)是由华东理工大学开发的一种顺式氧桥杂环结构新烟碱类杀虫剂,是近年来开发的具有我国独立知识产权的创制农药品种。课题组与华东理工大学开展合作,评估了环氧虫啶对红火蚁的防治潜力。结果表明环氧虫啶不仅能直接触杀红火蚁,还可通过群体间水平传递(horizontal transfer)作用杀死未直接接触该药剂的红火蚁。此外,环氧虫啶对红火蚁的觅食行为、挖掘行为和筑巢行为无明显驱避作用,也不会触发红火蚁的覆盖行为。与此相反,另一种常用的防治药剂联苯菊酯(bifenthrin)对红火蚁有较强的驱避作用,可能导致幸存的红火蚁迅速逃离被处理的区域,从而降低整体杀灭效果。结果于2022年3月以“Toxicity, horizontal transfer, and physiological and behavioral effects of cycloxaprid against Solenopsis invicta (Hymenoptera: Formicidae)”为题在线发表在Pest Management Science杂志(2021 IF: 4.845),论文链接https://doi.org/10.1002/ps.6847,博士研究生张浪与植保学院王磊老师为共同第一作者,王偲副教授与华东理工大学须志平副教授为通讯作者。

红火蚁在环氧虫啶处理的表面与花盆觅食、筑巢。通过直接触杀与水平传递作用,环氧虫啶能高效杀灭红火蚁

红火蚁高效驱避剂的筛选

  驱避剂能阻止红火蚁进入人居环境,具有广泛的应用前景。此前已有大量研究关注红火蚁驱避剂,但尚未筛选出持效时间长、适用于野外环境的红火蚁驱避剂。主要的原因有:(1)大部分驱避物质挥发性较强,数小时内即失去驱避效果;(2)红火蚁可搬运土壤颗粒对涂抹了驱避剂的表面进行覆盖,从而减少与驱避物质的直接接触;(3)大部分研究在实验室进行,极少有研究评估自然条件下红火蚁驱避剂的效果。项目组此前的研究表明风油精能够有效驱避红火蚁,并且能够引起红火蚁的颗粒覆盖行为。通过GC-MS分析,项目组解析了风油精的5种主要组分,并在野外环境中评估了它们对红火蚁的驱避活性,发现丁香酚的驱避持续时间可达24小时,远长于风油精及其它4种组分。这是首次筛选出能在野外长时间驱避红火蚁的化学物质,结果于2021年4月以“Electrophysiological and behavioral responses of red imported fire ants (Hymenoptera: Formicidae) to an essential balm and its components”为题作为封面论文发表在Pest Management Science杂志上,论文链接https://doi.org/10.1002/ps.6225,博士研究生文超为第一作者,王偲副教授与温秀军教授为通讯作者。(文图/林学与风景园林学院 文超)

自然条件下风油精不同成分对火蚁的驱避效果,其中丁香酚抑制了颗粒覆盖行为,具有较强的驱避性

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