“农夫”甲虫通过追踪其它真菌作物的气味,从而找到合适寄主树

酒意入桃花 2023-05-18 18:23:53

赤杨木甲虫 ( Xylosandrus germanus ) 是侵入性破坏性树木害虫。生态学家首次将甲虫自身的真菌共生体释放的挥发性化合物确定为吸引雌性进入现有群体的气味。这些化学物质可用于在甲虫感染并杀死新树之前将其捕获。赤杨木甲虫(Xylosandrus germanus),也被称为黑螟,大约在 20 世纪初被人类从其原产地东亚无意中引入北美和欧洲。X. germanus是一种所谓的豚草甲虫,这意味着它种植自己的食物:一种特殊的真菌共生体,它“播种”并在它在木材中挖掘的画廊内照料。它是一种破坏性的入侵害虫,已知会攻击 51 个阔叶树科和针叶树科的 200 多种物种。虽然它更喜欢在枯木上定居,但它也可以侵扰并最终杀死虚弱或受压的树木。

监测甚至控制害虫的一种行之有效的方法是劫持它们的通信系统并操纵它,将它们困在死地。众所周知,赤杨木甲虫的雌性会聚集在一棵树上,这表明它们使用化学信号来寻找彼此并识别合适的树木。而现在,科学家们已经破解了这个化学密码。该研究的资深作者 Peter Biedermann 博士是德国弗莱堡大学林业研究所教授,他说:“在这里,我们表明赤杨木甲虫在树寄主定植过程中不会产生自己的信息素,而是利用它们自己的真菌共生体的挥发性化合物聚集在一起并可能杀死树木。”

意大利卡塔尼亚大学农业、食品与环境系博士生 Antonio Gugliuzzo 补充说:“这是在豚草甲虫部落 Xyleborini 中存在聚集信息素的第一个证据。”像所有的豚草甲虫一样,X. germanus雌性将它们的真菌共生体携带在它们头部的特殊口袋中。此处的作者使用分子方法培养并鉴定了两种最常见的共生体,即Ambrosiella grosmanniae(很可能是甲虫的主要食物来源)和一种未知的顶头孢属。2020 年,研究人员在弗莱堡附近捕获了交配分散的德国X. germanus雌性,并允许它们在基于山毛榉木屑的人造介质中挖掘画廊,种植这两种真菌,并饲养它们的后代。

然后,他们使用这些真菌作为诱饵,在一种称为静止空气嗅觉计的装置中进行二选一实验。在这里,X. germanus雌性被放置在一个有两个死胡同的竞技场中,可以进入和隐藏:例如,一个包含两个共生体A. grosmanniae和Acremonium sp. 的分离物,另一个包含预期的不相关真菌的分离物对甲虫没有吸引力 - 这里是一种未表征的Cladosporium物种。甲虫的偏好取决于它们对真菌释放的微生物挥发性有机化合物 (MVOC) 的相对吸引力。

在这个实验的一个变体中,将感染了不同真菌的以前健康的山毛榉树枝作为选择提供给甲虫。结果表明,甲虫对A. grosmanniae MVOC 的吸引力最大,对Cladosporium MVOC 的吸引力最小,并且对已经被A. grosmanniae定殖的树枝的吸引力大于未定殖的树枝。作者得出结论,X. germanus使用其两个共生菌株释放的 MVOC 作为“共生素”——一种对发射器和接收器都有好处的化学信号。被占据的树枝可能向甲虫发出适合它们所依赖的食物真菌基质的信号。这种适宜性可能是一种微妙的平衡:树木需要特定的要求才能让甲虫成功地种植真菌。

但这不是绝对的要求:如果雌性找不到任何同种动物,或检测不到任何 MVOC,她仍然可以独立地在新树枝上定居。这些结果立即提出了一种创新和选择性甲虫诱捕的新方法。现在我们知道真菌会产生有吸引力的挥发物,我们或许能够在这些化合物的基础上开发新的甲虫诱饵。  此外,将特定的挥发性化合物用于诱捕目的可能有助于开发针对特定豚鼠甲虫物种的创新和选择性诱捕方法,从而最大限度地减少生活在同一环境中的非目标节肢动物的捕获量。

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