水稻化身杀手，诱捕并杀死草地贪夜蛾幼虫

水稻和捕蝇草有个共同点，这直到最近才被科学证实。水稻会发出淡淡的香味，把毛虫引到陷阱里，然后靠小穗把草地贪夜蛾的幼虫夹住弄死。小穗就是稻穗末端长谷粒的那个部位。

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开花的时候，小穗会张开，露出里面的小花来授粉。小穗表面长着很多刺毛，叫毛状体。毛虫被这些倒刺钩住后，小穗就会慢慢合拢。这项发现发表在《生态过程》期刊上。

跟很多重大科学发现一样，德维·巴拉克里希南发现这件事纯属偶然。

“这本来没在计划里，”巴拉克里希南博士说。他在阿肯色大学农业分部下属的阿肯色农业实验站昆虫学与植物病理学系工作。“我当时正在做另一个关于水稻和草地贪夜蛾的实验，然后注意到这些毛虫跑到了小穗里面，而且已经死了。”

为了搞清楚草地贪夜蛾为什么会被水稻小穗困住、到底有多少会被困住，巴拉克里希南在鲁佩什·卡里亚特的指导下做了四轮重复实验。卡里亚特是该系作物昆虫学副教授，也是阿肯色大学农业分部和戴尔·邦珀斯农业、食品与生命科学学院的克莱德·H·萨茨国际作物生理学讲席教授。

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四项互补实验表明，约一周大的草地贪夜蛾幼虫中，大约50%在试图取食小花时被水稻小穗困住并死亡。当研究人员将稻叶放入幼虫的饲养箱时，结果相同。其中约一半幼虫在试图取食小穗内部的小花时，于48小时内死亡。

第三项实验测试了花挥发物是否能引导草地贪夜蛾幼虫前往圆锥花序。他们发现，幼虫略微偏好着生有小花的小穗的圆锥花序，而不偏好处于面团期的圆锥花序（此时小穗已闭合，以便稻谷继续发育）。

研究指出，这些发现提供了初步证据，表明小穗毛状体可能作为一种防御机制，防止植食性动物取食生殖结构。

“这是一个概念验证，”Kariyat说。“我们仍想探究的问题之一是，这是否是花香、毛状体、花的各个成分以及水稻品种共同作用的结果。”

利用香气防治害虫

实验使用了野生型水稻。Balakrishnan表示，水稻起源于亚洲，而草地贪夜蛾原产于北美，并已成为世界许多其他地区的入侵物种。未来的研究可以考察其他种类的幼虫，以及它们在哪个生长阶段也可能被困在水稻小穗中。已经发育出上颚的较大幼虫可能能够咬开缝隙逃脱。

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由于研究人员收集并分析了可能引诱毛毛虫的花朵散发的气味，Kariyat 表示，他们想看看在喷雾中增加这种气味的量是否有助于吸引更多毛毛虫进入稻穗并将其困住。在花期向水稻植株喷洒一种天然化合物，或许可以作为一种害虫防治策略。

“水稻是一种防御性很强的植物，我们通常不会这样说水稻……我们不会把它与有毒植物联系在一起，”Kariyat 说。“但我们认为草地贪夜蛾是被吸引过来的，因为花香基本上告诉毛毛虫这里食物更好。我们推测，这些挥发性物质可能是吸引草地贪夜蛾飞向小花的原因，随后它们被毛状体困住。”

水稻也是全球约一半人口的主要谷物，而草地贪夜蛾在对数十种杀虫剂的抗药性日益增强的情况下，正成为一个严重威胁。这项研究为一种关键的植物-昆虫相互作用提供了重要见解，未来可能提供替代或补充的防治策略。

Balakrishnan 起初着手研究参与植物信号传导的一种蛋白激酶是否有助于水稻耐受胁迫。为此，她用草地贪夜蛾毛虫作为生物测试，检验 SnRK1（蔗糖非发酵相关激酶的简称）在水稻开花阶段的作用。

在封闭环境中放置48小时后，二龄幼虫已从叶片迁移到圆锥花序上。

“有研究表明秋粘虫可以吃稻穗，所以我以为它们是来吃的，”巴拉克里希南说。“但再仔细一看，它们压根没在吃。它们死在小穗里面——而且不是一两只。这种情况多得很。”

她把这一意外发现跟卡里亚特说了，他马上觉得这里面有戏。

巴拉克里希南当时正在阿肯色大学读研究生二年级，很多实验都没做出显著差异。久而久之，卡里亚特实验室的学生就开玩笑，管这些说不清道不明的结果叫“德维效应”。

“然后她搞出了大概是咱们实验室历来最好玩的数据，”卡里亚特说。

这个发现后来成了大热点，远远不止在阿肯色州受人关注。今年四月，他在台湾大学、台湾中兴大学和菲律宾国际水稻研究所的讲座上，分享了自己在阿肯色州大田作物上做了十年的化学生态学和作物昆虫学研究。

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“每次研讨会一结束，大家最想聊的就是这项研究，”他说。“他们想更多地了解德维的研究。”

毛状体在卡里亚特实验室不是什么新鲜玩意儿。他和学生已经发表了20多篇论文，研究对象就是这种毛发状的微小植物结构，记录了它们对毛虫在摄入前后产生的影响。但这次水稻小穗的发现却很不一样。

“我们实验室一直有个老梗：不管你在研究什么——哪怕是蛋白激酶——早晚都要去数毛状体。”卡里亚特说。“这也提醒了我们：科学中最有意思的发现，往往始于计划之外。”

更多信息： Devi Balakrishnan等人，水稻小穗利用毛状体诱捕并杀死毛虫，生态过程（2026）。DOI: 10.1186/s13717-026-00683-8

来源：阿肯色大学

这篇文章最早发在 Phys.org 上。