Systemic protection of rice against African rice gall midge (Orseolia oryzivora) through seed coat treatment with selected botanical extracts

在西非潮湿且积水的稻田中，稻农们面临着一个沉默却具有毁灭性的敌人：非洲稻癿蚋（African rice gall midge）。这种微小的蝇类将卵产在稻叶上，当幼虫孵化后，它们会爬向植物中心进行取食。在那里，它们会诱发水稻长出一个奇怪的、中空的管状结构，被称为“银芽”（silver shoot）。在这一保护壳内，幼虫可以不受干扰地进食，从而破坏了植物生产谷粒的能力。由于这些害虫能如此有效地隐藏在植物内部，在叶片上喷洒化学药剂收效甚微；毒素永远无法到达隐藏其中的幼虫。此外，大量使用此类化学品会损害环境和人类健康。几十年来，科学家们一直在寻找一种能够由内而外保护水稻的方法，希望能找到一种既能触及害虫栖息地，又不会造成传统喷洒那样附带损伤的方法。

尼日利亚的一个研究小组最近探索了一种植根于植物本身的解决方案。他们研究了将稻种浸泡在常见杂草和草本植物的提取物中，是否能将生长的水稻变成抵御稻癿蚋的堡垒。该研究重点关注了三种特定的植物：Ageratum conyzoides（蓝蓟属植物）、Chromolaena odorata（蓝戟属植物）和 Ocimum gratissimum（非洲罗勒）。这些植物以含有能够驱避或杀死昆虫的天然化学物质而闻名。研究人员想知道，这些化学物质是否能被稻种吸收，并随着幼苗的生长向上输送，最终到达癿蚋幼虫攻击的娇嫩生长顶端。如果成功，这意味着农民只需处理一次种子，植物从发芽那一刻起就自带防御系统。

为了测试这一点，科学家们在位于伊巴丹的国际热带农业研究所（International Institute of Tropical Agriculture）的一个受控环境中进行了实验。他们选择了两种类型的稻种：一种是已知对癿蚋具有中度抗性的品种，另一种是对其高度敏感的品种。他们使用特定的溶剂制备了这三种植物的提取物，以提取出活性化学成分。然后，他们将稻种浸泡在不同强度的这些液体提取物中，浓度范围从极稀到相当浓缩不等。让种子浸泡整整一天后，他们将其种植在盆中，并在温室大棚内进行培育。一旦幼苗发育成熟，研究人员便引入成年癿蚋进入笼中，让其产卵并开始感染，以模拟真实田间的发生情况。

结果显示，稻种确实吸收了植物提取物，并将保护作用传递给了生长的植物。几周后，研究人员检查稻米植物时发现，经过处理的种子显著减少了受损嫩茎的数量。最有效的处理方法是来自 Ageratum conyzoides 的提取物。当中度抗性水稻品种浸泡在百分之二十浓度的这种提取物溶液中时，它遭受了零感染；没有任何一处嫩茎受到损伤。值得注意的是，即使在百分之十的较低浓度下，同种提取物也能完全保护这种抗性水稻品种。对于更脆弱的稻种品种，百分之二十浓度的同种提取物是唯一实现完全保护的处理方式。另外两种植物提取物虽然也有效，但需要更高的浓度才能充分发挥作用，并且在测试的所有浓度水平下，都未能完全阻止脆弱品种的感染。

除了阻止害虫外，该处理还有助于水稻植物更好地生长。研究人员测量了水稻植物的高度、茎的数量以及谷粒的重量。那些从植物提取物中获得最强保护的水稻植物，比那些获得保护较少或未获得保护的植物长得更高、产生的茎更多，且谷粒产量也更高。中度抗性品种在所有测量指标上都始终优于脆弱品种，这表明将天然强韧的植物品种与植物源种子处理相结合，可以创造出一种强大的协同防御机制。该研究得出结论，将种子浸泡在这些特定的植物提取物中是一种可行且环保的保护水稻免受稻癿蚋侵害的方法，为长期以来无法触及隐藏幼虫的严酷化学品提供了一种极具前景的替代方案。