自然科普:蚜虫与寄主的斗智斗勇

 蚜虫所具有的神奇能力让它能够生生不息,这种强大的生存能力也让整个蚜虫家族发展得十分壮大。蚜虫宝宝一出生,就会发现自己的亲戚实在是太多了。由于彼此住的地方不同(寄主不同),就出现了无数种“蚜”。有的蚜喜欢蔬菜,有的蚜喜欢水果,有的蚜喜欢棉花,有的蚜喜欢花草树木。大家脾气秉性一点也不同,于是就有了麦蚜、苹果蚜、桃蚜、甘蓝蚜、棉蚜、玉米蚜、马铃薯蚜、豆蚜、菜蚜、菊蚜和云杉蚜等等等等。

  而在长期的协同演化中,每种蚜又形成了不同的寄主生物型以适应不同的寄主植物,所以蚜虫的远房亲戚非常多,以至于互相之间出现了明显的差异。苹果蚜跟苹果在一起久了,对玉米也就没有什么感情,对玉米的适应能力自然变得很差。正应了那句歌词——在一起没有那么容易,每个“蚜”有它的脾气。

  

  蚜虫群落特写,右上角是蚜虫卵,来源:维基百科“蚜虫”条目

  不同的蚜虫为了适应不同的植物,一直在和寄主互相博弈。中科院动物研究所的最新研究正是发现了桃蚜和烟草之间上演的一出斗智斗勇的大戏。烟草为了防治蚜虫的侵害,其韧皮部免疫系统能够识别烟草非适应型的桃蚜唾液分泌出的一类蛋白,从而激活烟草韧皮部对蚜虫的抗性,这样桃蚜就很难在烟草上持续取食与生长发育。就好比桃蚜是一个满身 “烟味”的外来客,烟草在它们到来的时候能感知到这种“烟味”,也就是它们分泌的唾液蛋白,从而直接激活自己的防御系统,抵抗外来客。

  这场应对“外来客”的战斗,寄主烟草小胜一局,但“长期房客”——烟草适应型的桃蚜由于长年在烟草上取食,有了一定的经验,因此能够通过降低这种唾液蛋白的分泌量,来避免激发烟草韧皮部的抗性,从而顺利适应并取食烟草植株的韧皮部汁液。

  烟草适应性桃蚜似乎在烟草上住习惯了,知道寄主的套路,通过很好地控制唾液蛋白分泌,不去触发寄主家的“烟雾报警器”,从而顺利地继续入住。这么看来,桃蚜因为知己知彼,让自己成功战胜了寄主。

  

  蚜虫从腹管中分泌出防御液,来源:维基百科“蚜虫”条目

  蚜虫所具有的强大生存能力让消灭蚜虫成为一项持久战。90年代有一首广告歌曲非常洗脑,歌词中唱到“我们是害虫!我们是害虫!一定要把害虫杀死!杀死!”可以说,人类对于害虫的防治从未停止。

  我国各大麦区均会受到蚜虫的影响,其中又以麦长管蚜和麦二叉蚜数量最多,危害最重。除了主食类的小麦、大麦、燕麦、玉米、水稻外,蚜虫还会影响蔬菜、水果的生长,因此想要有饭吃,就要先把蚜虫搞定了才行。目前常见的防治蚜虫方法有:广泛使用各类杀虫剂、定期对蚜虫进行“抄家”,人工去除蚜虫的卵穴、保护蚜虫的天敌等等。

  本次中科院动物研究所的研究揭示着未来也许可以从蚜虫唾液入手,研究如何控制蚜虫的唾液蛋白表达,从而抑制其从植物中取食。同时从蚜虫家族图谱开始,研究它们在不同寄主间的作用机制,通过调控作物内部的防御机制来抵抗蚜虫的侵害,为更好地保护作物提供了新思路。

  

  受到蚜虫侵害的西蓝花,来源:维基百科“蚜虫”条目

  参考文献:

  1.研究找到昆虫光合作用首个证据

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

  2.动物所研究揭示蚜虫适应不同寄主的奥秘 

  http://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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