暴露于昆虫病原真菌的Spoladea recurvalis随温度变化的免疫反应

这与你的餐盘为何有关

叶用苋菜是一种营养丰富、生长快速的蔬菜，为非洲、亚洲和美洲的许多家庭提供食物。但其最主要的天敌是一种小毛毛虫Spoladea recurvalis，它能将田地啃得精光，毁掉收成。农民常用化学喷雾防治，这会在这些生长期短的绿叶上留下残留物。本研究提出了一个与食品安全相关的务实问题：一种天然存在的真菌能否安全地控制该害虫，温度是否决定其防治效果？

一个害虫、一个有用的真菌与热的作用

研究人员关注两株天然昆虫致死真菌Metarhizium anisopliae，这种真菌已被用作对付其他害虫的“生物农药”。他们将幼龄S. recurvalis毛虫在不同恒定温度下暴露于这些真菌——15、20、25、30和35 °C——并监测死亡率、体内免疫细胞的变化以及肠道细菌的反应。目标是找出真菌最有效的温度，并理解昆虫自身防御如何促进或阻碍感染。

更温暖的条件，控制更强

温度被证明是一个强有力的开关。其中一株真菌，称为ICIPE 30，在30 °C时特别致死：超过五分之四的幼虫死亡，而第二株ICIPE 18的致死率远低。在较冷的温度下，两株表现都很差。该模式表明，在温暖的田间条件中，侵袭性更强的菌株能在毛虫体内迅速萌发和生长，超过其防御速度；在较低温度下，真菌生长缓慢，昆虫更可能存活，使生物防治不够可靠。

毛毛虫的血细胞反击

在每只毛虫体内，“血液”（血淋巴）中充满了类似于人类白细胞的免疫细胞。团队在感染后一周内计数这些细胞。起初，总细胞数显著上升，尤其是在25和30 °C时，显示出昆虫正在发起积极防御。两类关键细胞——颗粒细胞和成膜细胞（granulocytes and plasmatocytes）增加，围捕并限制入侵的真菌颗粒。但在30 °C并接受更强ICIPE 30菌株处理的幼虫中，这些细胞计数在随后下降，尤其在第七天时暴跌。这一下降表明，一旦真菌占据上风，就能压倒或杀死那些试图阻止它的细胞。

肠道微生物作为隐藏的保镖

故事并不止于血细胞。毛虫肠道寄居着丰富的细菌群落——总计超过一千种。一些常见属包括肠杆菌属（Enterobacter）、肠球菌属（Enterococcus）和克雷伯氏菌属（Klebsiella），这些微生物在其他昆虫中已知有助于消化、营养和抗病。研究发现，当这些细菌群落丰富且多样时，毛虫通常对真菌攻击的易感性较低。在较冷温度和感染早期，肠道多样性保持较高，死亡率较低。相比之下，在30 °C并暴露于ICIPE 30时，肠道细菌的多样性与平衡在第七天明显缩减，正值毛虫死亡率达到峰值之时。

当平衡崩溃，真菌获胜

随着感染在较温暖条件下发展，一些有益细菌群衰减，总体多样性和“均匀度”下降——这种模式称为菌群失调（dysbiosis）。最严重的失调出现在暴露于更高毒力菌株且温度为30 °C的幼虫中，这一组合产生了最高的死亡率和免疫细胞最剧烈的下降。综合这些变化表明，真菌不仅侵入昆虫体内，还破坏其内部的微生物同盟，削弱了细胞层面的防御与基于肠道的保护。

这对更安全的作物保护意味着什么

对农民和消费者而言，结论很明确：针对S. recurvalis的真菌生物农药的表现强烈依赖温度。在约30 °C的温暖田间条件下，ICIPE 30菌株既能抑制毛虫的免疫细胞，又能扰乱其肠道细菌，从而在不使用合成化学品的情况下实现有效防治。然而在较低温度下，昆虫的免疫系统和微生物伙伴更具韧性，真菌的致死性较弱。了解这些关系有助于种植者和推广人员判断何时何地使用真菌喷施更可能安全地保护苋菜叶，支持更健康的饮食并减少化学残留。

引用: Byonanebye, A., Khamis, F.M., Mwangi, M. et al. Temperature dependent immunological responses of Spoladea recurvalis exposed to entomopathogenic fungi. Sci Rep 16, 10820 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45475-4

关键词: 苋菜害虫, 生物防治, 昆虫病原真菌, 昆虫肠道微生物组, 温度影响