寄主植物告訴昆蟲何時(shí)長出更長的翅膀并遷移

華盛頓州立大學(xué)和中國計(jì)量大學(xué)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，寄主水稻的質(zhì)量決定了褐飛虱(亞洲水稻的主要害蟲)長翅短翅。

WSU昆蟲學(xué)系教授勞拉·拉文(Laura Lavine)表示，翅膀大小決定了昆蟲是否可以長途跋涉到其他植物，或者在附近的水稻植物上棲息。

“這完全取決于植物中葡萄糖或糖的含量，”Lavine說。“具有較高葡萄糖水平的水稻植物年齡較大且死亡。葡萄糖的增加導(dǎo)致青春期褐飛虱發(fā)育成長翅成蟲。該植物確實(shí)告訴昆蟲如何生長。”

發(fā)表在“美國國家科學(xué)院院刊”上的研究結(jié)果為科學(xué)家提供了一種工程方法來對(duì)抗這種有害生物。

更多的糖，時(shí)間繼續(xù)前進(jìn)

在水稻植物的生命周期中，糖與氨基酸的比例發(fā)生變化。在早期生長階段，水稻植物是昆蟲的重要食物來源。這些年輕的水稻植物具有相對(duì)低的葡萄糖水平，褐飛虱不需要尋找新家。它們以短翅膀發(fā)育，在雌性中發(fā)育成大卵巢。幼苗是健康的，為昆蟲的生存和繁殖提供充足的營養(yǎng)。

但隨著植物老化，葡萄糖水平上升。這引發(fā)了年輕褐飛虱的變化。它們長翅膀和小卵巢發(fā)育，準(zhǔn)備從舊的，營養(yǎng)不良的水稻中遷移出來尋找更好的食物。

“這是一次性的決定，”7月1日成為昆蟲學(xué)系主任的Lavine說道。“如果決定停留，繁殖或遷移并飛走是不正確的，褐飛虱就會(huì)陷入困境。當(dāng)長翅膀長出翅膀時(shí)我們需要搬走而且他們會(huì)死去。當(dāng)他們可以用短翅膀來管理時(shí)，長出翅膀，他們就會(huì)離開健康的食物來源，不得不不必要地尋找另一個(gè)家。“

她說，一旦昆蟲到達(dá)成年期，它們就不能改變它們的身體結(jié)構(gòu)。

未來的影響

現(xiàn)在希望這一發(fā)現(xiàn)已經(jīng)完成，其他科學(xué)家可以操縱昆蟲制造長翅膀并離開。褐飛虱NilaparvatalugensStål是世界上破壞性最大的水稻害蟲之一，威脅著水稻生產(chǎn)和全球糧食安全的可持續(xù)性。

“這項(xiàng)研究的結(jié)果將有望讓科學(xué)家們找到一種新方法來弄清楚如何誘使褐飛虱發(fā)育成錯(cuò)誤的形態(tài)，使它們?cè)谧兂珊οx之前死亡，”Lavine說。

只是葡萄糖

研究人員最令人驚訝的部分是只有一個(gè)因素，葡萄糖，是唯一的決定因素。

“很難分離出影響昆蟲形態(tài)和行為的環(huán)境信號(hào)，”Lavine說。“但它不適合褐飛虱。植物的葡萄糖水平是它們停留還是停留的信號(hào)。”

他們的論文的一位評(píng)論者建議他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中試驗(yàn)棕色飛虱，看看是否在發(fā)育中的蟲子中加入葡萄糖會(huì)引起變化。

“我們將葡萄糖直接注入棕色稻飛虱，它起作用。它們開發(fā)出長長的翅膀就像它們一直在喂養(yǎng)老植物一樣，”Lavine說。“我們很驚訝這很容易。”

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