蚊子喜歡將卵產(chǎn)在柔軟的水面上,蝗蟲(chóng)喜歡在松軟的土壤中產(chǎn)卵,水稻害蟲(chóng)褐飛虱更喜歡把卵產(chǎn)在堅(jiān)硬的稻莖里,果蠅產(chǎn)卵則偏好香甜的水果。昆蟲(chóng)是如何選擇“產(chǎn)房”的呢?中美科研人員近期揭開(kāi)了這里面的奧秘,研究成果近日刊發(fā)在生命科學(xué)領(lǐng)域知名期刊《eLife》上。
論文第一作者、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院吳順?lè)膊┦空f(shuō),自然界中的“母親們”總是這么偉大。她們不但承擔(dān)著繁衍物種的義務(wù),還在哺育與撫養(yǎng)后代的過(guò)程中勞心費(fèi)力?!袄ハx(chóng)媽媽”們也是如此,多數(shù)昆蟲(chóng)在產(chǎn)卵時(shí)都會(huì)給寶寶找一個(gè)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敵的危害。假如“媽媽們”將卵產(chǎn)在了錯(cuò)誤的地方,等待“寶寶們”的必將是嚴(yán)酷的生存條件,這樣對(duì)昆蟲(chóng)種群的繁衍生息也大為不利。
有些“昆蟲(chóng)媽媽”在產(chǎn)卵時(shí)會(huì)評(píng)估“產(chǎn)房”的營(yíng)養(yǎng)狀況(甜度)以及堅(jiān)固程度(硬度)等。昆蟲(chóng)是如何選擇“產(chǎn)房”的呢?吳順?lè)舱f(shuō),昆蟲(chóng)產(chǎn)卵時(shí)通過(guò)感知產(chǎn)卵位點(diǎn)的硬度(質(zhì)地)與甜度(營(yíng)養(yǎng)),以及在不同感覺(jué)系統(tǒng)之間進(jìn)行整合,從而決定將卵產(chǎn)在哪里。
“昆蟲(chóng)對(duì)外界的感知可以分為五種方式——味覺(jué)、視覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)和聽(tīng)覺(jué),大腦對(duì)不同感官刺激的整合是決策過(guò)程中一個(gè)重要的過(guò)程,然而其作用機(jī)制尚未明確?!眳琼?lè)步榻B,昆蟲(chóng)產(chǎn)卵時(shí)能夠感知產(chǎn)卵位點(diǎn)的硬度與甜度,而甜味感知(味覺(jué))可影響昆蟲(chóng)產(chǎn)卵時(shí)對(duì)硬度(觸覺(jué))的區(qū)分。該研究發(fā)現(xiàn)昆蟲(chóng)產(chǎn)卵時(shí)通過(guò)機(jī)械受體和機(jī)械感知神經(jīng)元來(lái)區(qū)分產(chǎn)卵介質(zhì)的硬度,并利用味覺(jué)受體和味覺(jué)感知神經(jīng)元來(lái)感知產(chǎn)卵介質(zhì)的甜度,也就是營(yíng)養(yǎng)情況。
“具體來(lái)說(shuō),當(dāng)兩種產(chǎn)卵基質(zhì)都不含糖時(shí),雌性果蠅會(huì)選擇較軟的產(chǎn)卵基質(zhì);而當(dāng)兩種產(chǎn)卵介質(zhì)都含糖時(shí),雌性對(duì)于較軟產(chǎn)卵基質(zhì)的偏好性便會(huì)減弱。這種偏好的減弱很可能是出于果蠅對(duì)自然的適應(yīng)?!眳琼?lè)舱J(rèn)為,自然界中的水果存在由硬到軟的成熟過(guò)程,就算在同一顆果實(shí)上,不同部位成熟的進(jìn)度也不相同,其軟硬程度不一,如果沒(méi)有這種糖感受干擾硬度區(qū)分的機(jī)制,那么昆蟲(chóng)在進(jìn)行產(chǎn)卵時(shí),可選擇的區(qū)域?qū)⒆兊梅浅S邢?。從進(jìn)化上來(lái)講,甜度影響硬度區(qū)分給昆蟲(chóng)產(chǎn)卵位點(diǎn)的選擇性提供了更大的接受范圍。
“昆蟲(chóng)通過(guò)甜味受體感知產(chǎn)卵位點(diǎn)的甜度,進(jìn)而激活甜味感知神經(jīng)元。而甜味感知神經(jīng)元會(huì)作用于硬度感知神經(jīng)元,降低昆蟲(chóng)產(chǎn)卵時(shí)對(duì)硬度區(qū)分的敏感度?!眳琼?lè)舱f(shuō),“這項(xiàng)研究結(jié)果不僅能夠幫助科學(xué)家理解昆蟲(chóng)的產(chǎn)卵行為,也為控制蟲(chóng)害提供了新思路?!?/p>
產(chǎn)卵是有害昆蟲(chóng)對(duì)作物的主要危害之一,例如水稻害蟲(chóng)褐飛虱和稻葉蟬在產(chǎn)卵時(shí),刺傷稻株莖葉組織,形成大量傷口,促使水分由刺傷點(diǎn)向外散失,同時(shí)破壞疏導(dǎo)組織,加重水稻的受害程度;斑翅果蠅和桔小實(shí)蠅產(chǎn)卵時(shí),產(chǎn)卵器刺穿新鮮水果的表皮,將卵產(chǎn)在果皮較軟的果實(shí)內(nèi),幼蟲(chóng)在果實(shí)內(nèi)取食,給水果業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重?fù)p失。吳順?lè)舱f(shuō),探究昆蟲(chóng)產(chǎn)卵偏好機(jī)制有利于有效控制有害昆蟲(chóng)的繁殖與探究新的作物保護(hù)方式,我們可以通過(guò)破壞害蟲(chóng)產(chǎn)卵時(shí)對(duì)產(chǎn)卵位點(diǎn)的味覺(jué)與觸覺(jué)感知,從而干擾其產(chǎn)卵行為,以達(dá)到防治害蟲(chóng)的目的。而該研究還表明,外周感覺(jué)系統(tǒng)在初級(jí)層面有交叉與整合,研究結(jié)果對(duì)神經(jīng)生物學(xué)以及食品科學(xué)等均有啟發(fā)。