自然科普:蚜蟲與寄主的鬥智鬥勇

 蚜蟲所具有的神奇能力讓它能夠生生不息,這種強大的生存能力也讓整個(ge) 蚜蟲家族發展得十分壯大。蚜蟲寶寶一出生,就會(hui) 發現自己的親(qin) 戚實在是太多了。由於(yu) 彼此住的地方不同(寄主不同),就出現了無數種“蚜”。有的蚜喜歡蔬菜,有的蚜喜歡水果,有的蚜喜歡棉花,有的蚜喜歡花草樹木。大家脾氣秉性一點也不同,於(yu) 是就有了麥蚜、蘋果蚜、桃蚜、甘藍蚜、棉蚜、玉米蚜、馬鈴薯蚜、豆蚜、菜蚜、菊蚜和雲(yun) 杉蚜等等等等。

  而在長期的協同演化中,每種蚜又形成了不同的寄主生物型以適應不同的寄主植物,所以蚜蟲的遠房親(qin) 戚非常多,以至於(yu) 互相之間出現了明顯的差異。蘋果蚜跟蘋果在一起久了,對玉米也就沒有什麽(me) 感情,對玉米的適應能力自然變得很差。正應了那句歌詞——在一起沒有那麽(me) 容易,每個(ge) “蚜”有它的脾氣。

  

  蚜蟲群落特寫(xie) ,右上角是蚜蟲卵,來源:維基百科“蚜蟲”條目

  不同的蚜蟲為(wei) 了適應不同的植物,一直在和寄主互相博弈。中科院動物研究所的最新研究正是發現了桃蚜和煙草之間上演的一出鬥智鬥勇的大戲。煙草為(wei) 了防治蚜蟲的侵害,其韌皮部免疫係統能夠識別煙草非適應型的桃蚜唾液分泌出的一類蛋白,從(cong) 而激活煙草韌皮部對蚜蟲的抗性,這樣桃蚜就很難在煙草上持續取食與(yu) 生長發育。就好比桃蚜是一個(ge) 滿身 “煙味”的外來客,煙草在它們(men) 到來的時候能感知到這種“煙味”,也就是它們(men) 分泌的唾液蛋白,從(cong) 而直接激活自己的防禦係統,抵抗外來客。

  這場應對“外來客”的戰鬥,寄主煙草小勝一局,但“長期房客”——煙草適應型的桃蚜由於(yu) 長年在煙草上取食,有了一定的經驗,因此能夠通過降低這種唾液蛋白的分泌量,來避免激發煙草韌皮部的抗性,從(cong) 而順利適應並取食煙草植株的韌皮部汁液。

  煙草適應性桃蚜似乎在煙草上住習(xi) 慣了,知道寄主的套路,通過很好地控製唾液蛋白分泌,不去觸發寄主家的“煙霧報警器”,從(cong) 而順利地繼續入住。這麽(me) 看來,桃蚜因為(wei) 知己知彼,讓自己成功戰勝了寄主。

  

  蚜蟲從(cong) 腹管中分泌出防禦液,來源:維基百科“蚜蟲”條目

  蚜蟲所具有的強大生存能力讓消滅蚜蟲成為(wei) 一項持久戰。90年代有一首廣告歌曲非常洗腦,歌詞中唱到“我們(men) 是害蟲!我們(men) 是害蟲!一定要把害蟲殺死!殺死!”可以說,人類對於(yu) 害蟲的防治從(cong) 未停止。

  我國各大麥區均會(hui) 受到蚜蟲的影響,其中又以麥長管蚜和麥二叉蚜數量最多,危害最重。除了主食類的小麥、大麥、燕麥、玉米、水稻外,蚜蟲還會(hui) 影響蔬菜、水果的生長,因此想要有飯吃,就要先把蚜蟲搞定了才行。目前常見的防治蚜蟲方法有:廣泛使用各類殺蟲劑、定期對蚜蟲進行“抄家”,人工去除蚜蟲的卵穴、保護蚜蟲的天敵等等。

  本次中科院動物研究所的研究揭示著未來也許可以從(cong) 蚜蟲唾液入手,研究如何控製蚜蟲的唾液蛋白表達,從(cong) 而抑製其從(cong) 植物中取食。同時從(cong) 蚜蟲家族圖譜開始,研究它們(men) 在不同寄主間的作用機製,通過調控作物內(nei) 部的防禦機製來抵抗蚜蟲的侵害,為(wei) 更好地保護作物提供了新思路。

  

  受到蚜蟲侵害的西藍花,來源:維基百科“蚜蟲”條目

  參考文獻:

  1.研究找到昆蟲光合作用首個(ge) 證據

  https://news.sciencenet.cn/htmlpaper/201282315214232525545.shtm

  2.動物所研究揭示蚜蟲適應不同寄主的奧秘 

  https://www.cas.cn/zkyzs/2020/10/269/kyjz/202010/t20201013_4762657.shtml

  3.Aphids Evolved Special, Surprising Talents 

  https://www.nsf.gov/news/news_summ.jsp?cntn_id=116842&WT.mc_id=USNSF_52&WT.mc_ev=click

  4.An Aphid-Secreted Salivary Protease Activates Plant Defense in Phloem 

  https://doi.org/10.1016/j.cub.2020.09.020

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