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Cell Reports | 为躲避天敌,虫妈妈把卵藏在狭窄缝隙里

2025-08-08 11:09:00

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当“危险”来临时,绝大多数人的第一反应是找个安全的地方“躲”起来,虫妈妈也不例外。


找到安全产卵地点,躲避天敌的攻击,是虫妈妈的“头等大事”。为了确保后代的安全,东方粘虫雌蛾练就了一项令人惊叹的本领:它们把虫卵产在狭窄缝隙中,构筑起一道物理屏障,防止赤眼蜂寄生虫卵。


然而,一个谜题困扰了科学家很久:虫妈妈是如何在复杂环境中找到“安全产房”的?是气味引诱?光线指引?还是……王桂荣团队的最新研究揭开了这一秘密,雌蛾产卵器上表达压电蛋白的“特殊鬃毛”才是它们能够精准定位安全产卵位置的关键。


2025年7月23日,中国农业科学院深圳农业基因组研究所(岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心)王桂荣课题组在《细胞报告(Cell Reports)》上发表题为“Piezo mediates oviposition in shielding gaps to protect moth eggs from parasitoid wasp”的研究论文。该研究揭示了东方粘虫雌蛾通过触觉选择安全产卵位置的生存策略。研究发现,东方粘虫偏好产卵于狭窄缝隙(如叶鞘或人工纸缝),这种狭缝产卵方式能有效防止赤眼蜂寄生虫卵。而寻找狭缝作为产卵地的关键在于雌蛾产卵器上的鬃毛——它们能通过压电蛋白Piezo感知机械压力来判断缝隙大小,当鬃毛或Piezo受损时,雌蛾会随机产卵,导致虫卵易被赤眼蜂寄生。


这项研究不仅解释了昆虫如何通过触觉躲避天敌,还为农业害虫防控提供了新思路:通过干扰害虫的机械感知能力,或可减少其繁殖成功率,从而保护农作物。


夹缝生存


赤眼蜂是昆虫界的“卵寄生杀手”,其幼虫消耗寄主卵营养致使虫卵死亡。粘虫卵通常数百粒在一起,若暴露在开阔处,易被赤眼蜂定位、寄生甚至团灭。为了避免被赤眼蜂寄生,东方粘虫雌蛾产卵时往往会选择植物上的狭窄缝隙。


王桂荣团队模拟了不同的产卵环境,以观察和分析雌蛾的行为反应。研究人员用折叠纸缝模拟了雌蛾的产卵环境,发现雌蛾几乎把所有卵都产在缝隙里。研究人员进一步创新性地用刚性材料制作了11种宽度(0.1–1.1毫米)的缝隙,发现雌蛾尤其偏爱0.5毫米的窄缝,而极窄或宽的缝隙均被回避。将虫卵置于赤眼蜂的环境下,结果显示,纸缝内封闭的卵存活率超95%,而揭开纸缝暴露的卵95%以上被寄生。



精准导航


然而,雌蛾是如何“精准定位”到合适缝隙的呢?


这一问题引发了王桂荣团队的好奇。


研究人员通过摄像观察到,粘虫通过产卵器鬃毛寻找缝隙,手术切除鬃毛后,雌蛾在缝隙内的产卵率从99.9%暴跌至21.0%,尽管总产卵量未受影响,但由于虫卵大多暴露在开放区域,卵的被寄生率升高了近二十倍。由此,王桂荣团队推测:产卵器鬃毛是东方粘虫雌蛾感知产卵缝隙的关键感器,这些鬃毛通过感知机械压力判断缝隙宽度是否合适。


研究人员进一步对产卵器鬃毛区进行转录组测序和荧光原位杂交,发现压电蛋白Piezo高表达在产卵器鬃毛中。利用基因编辑技术敲除Piezo基因后,突变体粘虫Piezo(-/-)的产卵位置变得随机,其产卵器鬃毛也丧失了对机械摆动刺激的响应。赤眼蜂寄生卵试验结果表明,野生粘虫产卵于狭缝中的卵被寄生率较低,而切除鬃毛的粘虫和Piezo(-/-)产的卵均无法抵抗被寄生的风险。


该研究从分子和神经水平解析了东方粘虫偏好产卵于狭缝的机制,为机械感觉通路介导产卵位置选择行为提供证据和实例。



基因组所(大鹏湾实验室)为论文第一完成单位,基因组所王桂荣研究员为论文通讯作者,基因组所博士后马百伟、植保所博士后艾东和中国农业大学张立伟教授为共同第一作者。佛山鲲鹏现代农业研究院博士后赵浛博,植保所硕士王佳玉,基因组所博士后刘晓岚参与了该研究。


该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、深圳市科技计划项目、深圳市大鹏新区科技创新和产业发展专项资金的资助。


原文链接:https://www.cell.com/action/showPdf?pii=S2211-1247%2825%2900806-X


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