許多昆蟲在尋找一棵植物上產卵時,要先知道這棵植物是否早已存在其他食物競爭者尤為重要,否則孵化後的幼蟲可能因食物不足而死亡。如果競爭者攀爬在植物表面,那非常容易識別,但幼蟲若躲藏在果實內,便難以知道食物資源是否早已被占據。
東方果實蠅(Bactrocera dorsalis)是一種具破壞力的全球農業害蟲之一。雌性東方果實蠅能在超過400種植物上產卵,常將卵產於果皮與果肉間,孵化後幼蟲會深入果肉造成腐爛。研究上發現,雌蠅具有能力避免在已含有其他同種雌蠅產過卵的果實上再次產卵,這種回避行為會隨著果實內的卵齡上升而加強,表明雌蠅能辨識與整合果實散發的訊號,以尋找最適合的產卵地點,提供後代最好的生存環境,這正與「母知最佳假說」(mother-knows-best hypothesis)相符。
其回避行為的機制被發現是與細菌有關,當第一隻雌蠅將卵產入果實內時,附著於卵表面的細菌也會一同帶入果實內。細菌在果實內繁殖,會不斷地產生β-石竹烯(β-caryophyllene)等分子。當這些分子濃度增高後,其他雌蠅靠近這顆果實就能夠知道這裡早有其他人居住,離開去找其他新的果實。由細菌採樣定序發現菌屬包含克雷伯氏菌屬(Klebsiella)、普羅威登斯菌屬(Providencia)、腸桿菌屬(Enterobacter)等。細菌數量於產卵48小時後顯著上升,與雌蠅回避行為同步增強。
產卵迴避現象也能在其他種昆蟲發現,如菸草天蛾(Manduca sexta)會透過偵測同種幼蟲排泄物的氣味以避免產卵在同一棵植物上。也有相反的例子,如黑腹果蠅(Drosophila melanogaster)會感知同種個體散發的費洛蒙,彼此在同一地點產卵,以透過多隻幼蟲間的聚集行為提高存活率。此外,有時這些訊號是從植物本身散發出來。當植物受到威脅時(例如被啃食),植物會釋放防禦性的誘導性揮發物(herbivore-induced plant volatiles,HIPVs),藉此吸引這些昆蟲的天敵前來或使昆蟲避開。從這裡可以瞭解到生物之間的複雜互動與不同的生存策略。
東方果實蠅憑藉著卵上的細菌產生β-石竹烯等分子產生迴避行為,此項發現對於農作物病蟲害管理可能有重要的意義。若將β-石竹烯應用於果樹或農作物,可否有效抑制東方果實蠅的侵害?有多少其他種昆蟲也藉類似的機制選擇產下後代的地方?都還有待之後研究。
作者:水也佑
圖片:正在產卵的雌東方果實蠅。公共領域圖片。
參考文獻:
Khallaf MA and Knaden M. (2020). Insect Host Choice: Don't Put All the Eggs in One Basket. Curr Biol.
許多昆蟲在尋找一棵植物上產卵時,要先知道這棵植物是否早已存在其他食物競爭者尤為重要,否則孵化後的幼蟲可能因食物不足而死亡。如果競爭者攀爬在植物表面,那非常容易識別,但幼蟲若躲藏在果實內,便難以知道食物資源是否早已被占據。
東方果實蠅(Bactrocera dorsalis)是一種具破壞力的全球農業害蟲之一。雌性東方果實蠅能在超過400種植物上產卵,常將卵產於果皮與果肉間,孵化後幼蟲會深入果肉造成腐爛。研究上發現,雌蠅具有能力避免在已含有其他同種雌蠅產過卵的果實上再次產卵,這種回避行為會隨著果實內的卵齡上升而加強,表明雌蠅能辨識與整合果實散發的訊號,以尋找最適合的產卵地點,提供後代最好的生存環境,這正與「母知最佳假說」(mother-knows-best hypothesis)相符。
其回避行為的機制被發現是與細菌有關,當第一隻雌蠅將卵產入果實內時,附著於卵表面的細菌也會一同帶入果實內。細菌在果實內繁殖,會不斷地產生β-石竹烯(β-caryophyllene)等分子。當這些分子濃度增高後,其他雌蠅靠近這顆果實就能夠知道這裡早有其他人居住,離開去找其他新的果實。由細菌採樣定序發現菌屬包含克雷伯氏菌屬(Klebsiella)、普羅威登斯菌屬(Providencia)、腸桿菌屬(Enterobacter)等。細菌數量於產卵48小時後顯著上升,與雌蠅回避行為同步增強。
產卵迴避現象也能在其他種昆蟲發現,如菸草天蛾(Manduca sexta)會透過偵測同種幼蟲排泄物的氣味以避免產卵在同一棵植物上。也有相反的例子,如黑腹果蠅(Drosophila melanogaster)會感知同種個體散發的費洛蒙,彼此在同一地點產卵,以透過多隻幼蟲間的聚集行為提高存活率。此外,有時這些訊號是從植物本身散發出來。當植物受到威脅時(例如被啃食),植物會釋放防禦性的誘導性揮發物(herbivore-induced plant volatiles,HIPVs),藉此吸引這些昆蟲的天敵前來或使昆蟲避開。從這裡可以瞭解到生物之間的複雜互動與不同的生存策略。
東方果實蠅憑藉著卵上的細菌產生β-石竹烯等分子產生迴避行為,此項發現對於農作物病蟲害管理可能有重要的意義。若將β-石竹烯應用於果樹或農作物,可否有效抑制東方果實蠅的侵害?有多少其他種昆蟲也藉類似的機制選擇產下後代的地方?都還有待之後研究。
作者:水也佑
圖片:正在產卵的雌東方果實蠅。公共領域圖片。
參考文獻:
Khallaf MA and Knaden M. (2020). Insect Host Choice: Don't Put All the Eggs in One Basket. Curr Biol.