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科学家揭秘昆虫妈妈如何 “选产房”
2019-08-21 09:14:00  来源:新华日报  作者:王 拓  
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  蚊子喜欢将卵产在柔软的水面上,蝗虫喜欢在松软的土壤中产卵,水稻害虫褐飞虱更喜欢把卵产在坚硬的稻茎里,果蝇产卵则偏好香甜的水果。昆虫是如何选择“产房”的呢?中美科研人员近期揭开了这里面的奥秘,研究成果近日刊发在生命科学领域知名期刊《eLife》上。

  论文第一作者、南京农业大学植物保护学院吴顺凡博士说,自然界中的“母亲们”总是这么伟大。她们不但承担着繁衍物种的义务,还在哺育与抚养后代的过程中劳心费力。“昆虫妈妈”们也是如此,多数昆虫在产卵时都会给宝宝找一个安全舒服的家,以便于其孵化后有充足的食物可供取食以及躲避天敌的危害。假如“妈妈们”将卵产在了错误的地方,等待“宝宝们”的必将是严酷的生存条件,这样对昆虫种群的繁衍生息也大为不利。

  有些“昆虫妈妈”在产卵时会评估“产房”的营养状况(甜度)以及坚固程度(硬度)等。昆虫是如何选择“产房”的呢?吴顺凡说,昆虫产卵时通过感知产卵位点的硬度(质地)与甜度(营养),以及在不同感觉系统之间进行整合,从而决定将卵产在哪里。

  “昆虫对外界的感知可以分为五种方式——味觉、视觉、触觉、嗅觉和听觉,大脑对不同感官刺激的整合是决策过程中一个重要的过程,然而其作用机制尚未明确。”吴顺凡介绍,昆虫产卵时能够感知产卵位点的硬度与甜度,而甜味感知(味觉)可影响昆虫产卵时对硬度(触觉)的区分。该研究发现昆虫产卵时通过机械受体和机械感知神经元来区分产卵介质的硬度,并利用味觉受体和味觉感知神经元来感知产卵介质的甜度,也就是营养情况。

  “具体来说,当两种产卵基质都不含糖时,雌性果蝇会选择较软的产卵基质;而当两种产卵介质都含糖时,雌性对于较软产卵基质的偏好性便会减弱。这种偏好的减弱很可能是出于果蝇对自然的适应。”吴顺凡认为,自然界中的水果存在由硬到软的成熟过程,就算在同一颗果实上,不同部位成熟的进度也不相同,其软硬程度不一,如果没有这种糖感受干扰硬度区分的机制,那么昆虫在进行产卵时,可选择的区域将变得非常有限。从进化上来讲,甜度影响硬度区分给昆虫产卵位点的选择性提供了更大的接受范围。

  “昆虫通过甜味受体感知产卵位点的甜度,进而激活甜味感知神经元。而甜味感知神经元会作用于硬度感知神经元,降低昆虫产卵时对硬度区分的敏感度。”吴顺凡说,“这项研究结果不仅能够帮助科学家理解昆虫的产卵行为,也为控制虫害提供了新思路。”

  产卵是有害昆虫对作物的主要危害之一,例如水稻害虫褐飞虱和稻叶蝉在产卵时,刺伤稻株茎叶组织,形成大量伤口,促使水分由刺伤点向外散失,同时破坏疏导组织,加重水稻的受害程度;斑翅果蝇和桔小实蝇产卵时,产卵器刺穿新鲜水果的表皮,将卵产在果皮较软的果实内,幼虫在果实内取食,给水果业生产造成严重损失。吴顺凡说,探究昆虫产卵偏好机制有利于有效控制有害昆虫的繁殖与探究新的作物保护方式,我们可以通过破坏害虫产卵时对产卵位点的味觉与触觉感知,从而干扰其产卵行为,以达到防治害虫的目的。而该研究还表明,外周感觉系统在初级层面有交叉与整合,研究结果对神经生物学以及食品科学等均有启发。

标签:昆虫;产卵;神经元
责编:李苏珺
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