「偏愛」還是「自討苦吃」?——蜘蛛蟎與植物的相愛相殺

「偏愛」還是「自討苦吃」?——蜘蛛蟎與植物的相愛相殺

更新於 發佈於 閱讀時間約 4 分鐘

想像每次你吃了某種食物,比如說花生或是仙草,但每次吃完都會讓你的免疫系統變得更敏感,甚至讓身體對它產生更激烈的反應——你會怎麼辦?繼續吃,還是換一種食物?  


這正是蜘蛛蟎 (Tetranychus urticae) 和它的「最愛」——菜豆 (Phaseolus vulgaris) 之間發生的事情!蜘蛛蟎喜歡吃菜豆,但菜豆卻對它們的攻擊特別敏感,會啟動強烈的防禦反應,讓蜘蛛蟎面臨更大的生存壓力。這似乎與我們的直覺相反——為什麼蜘蛛蟎最愛的寄主,反而對它「最狠」呢?


最近的研究中,研究團隊發現蜘蛛蟎的唾液中含有一類叫做 tetranins 的蛋白質,特別是 Tet3 和 Tet4,它們可以影響寄主植物的防禦系統。當蜘蛛蟎咬植物時,這些蛋白質會觸發植物的「警報系統」,導致鈣離子 (Ca²⁺) 流入增加、自由基 (ROS) 產生以及防禦基因 PR1 表現量上升。


有趣的是,不同的植物對蜘蛛蟎攻擊的反擊強度是不一樣的。研究團隊發現,蜘蛛蟎的 Tet3 和 Tet4 在菜豆上表現量較高,但在黃瓜 (Cucumis sativus) 上則下降。更有趣的是,菜豆對這些蛋白的反應也比黃瓜更強烈,表現出更劇烈的防禦反應!這就像菜豆經過長期「訓練」,已經知道蜘蛛蟎的招數,因此能迅速啟動強大防禦。而黃瓜比較少跟蜘蛛蟎「交手」,因此對 tetranin 反應較弱,防禦力也較低。


照理說,生物應該會挑比較容易下手的食物來吃,誰會去啃難啃的東西呢?但是蜘蛛蟎就偏不。所以,為什麼蜘蛛蟎會選擇「自找麻煩」,去吃像菜豆這種反應激烈的寄主?


這是一個有趣的演化問題。如果菜豆的防禦反應這麼強烈,為什麼蜘蛛蟎還是偏愛它? 研究團隊推測可能有幾種原因:


原因之一,可能是來自於「經常練習」的結果。因為蜘蛛蟎和菜豆長期對抗,菜豆演化出更強的防禦機制,而蜘蛛蟎也發展出更高效的取食策略,即使防禦更強,它仍能在菜豆上生存得不錯。


而蜘蛛蟎為什麼一定要吃菜豆,可能是因為菜豆的營養價值較高:即使菜豆的防禦機制強,蜘蛛蟎可能還是能夠獲取比黃瓜更高的養分,因此仍選擇菜豆作為主要食物來源。


當然,因為蜘蛛蟎可以調節 tetranin 表現,所以蜘蛛蟎在黃瓜上降低 Tet3 和 Tet4 的表現,可能是一種減少觸發植物防禦的策略,幫助牠們適應不同的寄主。


有趣的是,蜘蛛蟎在其偏好的寄主菜豆上,其 Tet3 和 Tet4 表現量較高,而在較不偏好的寄主黃瓜上則表現量較低。


但是,偏好黃瓜的另一種蟎(Cs-mite),在黃瓜和菜豆葉片上引發的 PR1 表現、Ca²⁺ 流入與 ROS 產生皆低於偏好菜豆的蟎(Pv-mite)。這是否意味著,菜豆對害蟲的入侵的反應,比黃瓜要厲害呢?


另外,除了 Tet3 和 Tet4 這兩個 tetranin,蟎裡面還有Tet1 和 Tet2 ;但是無論寄主是什麼,Tet1 和 Tet2均維持恆定表現。


這些tetranins有什麼功能呢?總不會就是用來「找虐」吧?研究團隊發現,蜘蛛蟎只有在進食時,才會分泌 tetranin;所以或許是用來讓細胞內的營養物質更容易被蜘蛛蟎吸取。


另外研究團隊也發現,當 Tet3 和 Tet4 的表現透過 RNA 干擾 (RNAi) 降低後,蜘蛛蟎的產卵量明顯增加,顯示這些蛋白可能會影響蜘蛛蟎的生殖能力。不過,到底 tetranin的功能是什麼,還需要更多的研究。


總而言之,這個研究發現存在於蜘蛛蟎唾液中的 Tet3 和 Tet4會引起植物的防禦反應,且這個防禦反應是因植物而異的。在蜘蛛蟎主要的食草(寄主)菜豆中,引起的防禦反應比較激烈;而在其他的寄主中,反應就不怎麼激烈。


這個研究也告訴我們,植物和害蟲之間的關係並不是單向的,而是充滿了動態變化與互相適應。蜘蛛蟎偏好的寄主,對它的反應反而最劇烈,這不只是「虐戀」,更是一場千萬年來的演化對決。下一次當你看到田裡的作物與害蟲「交戰」,或許可以想像它們正在進行一場無聲但激烈的博弈!


參考文獻:


Endo, Y., Tanaka, M., Uemura, T., Tanimura, K., Desaki, Y., Ozawa, R., Bonzano, S., Maffei, M. E., Shinya, T., Galis, I., & Arimura, G. (2025). Spider mite tetranins elicit different defense responses in different host habitats. The Plant Journal, 121, e70046. https://doi.org/10.1111/tpj.70046


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