对一次产卵成百上千粒的黏虫妈妈来说，夹缝并不憋屈，那是宝宝们最安全的窝。黏虫的一生就是从夹缝生存开始的。
那么问题来了，黏虫妈妈是如何在复杂环境中找到“安全产房”的？
近日，中国农业科学院深圳农业基因组研究所（以下简称基因组所）研究员王桂荣课题组在《细胞报告》发表研究论文，揭示了东方黏虫雌蛾通过触觉选择安全产卵位置的生存策略。
该研究为农业害虫防控提供了新思路：通过干扰害虫的机械感知能力，减少其繁殖成功率，从而保护农作物。
论文审稿人认为，该研究系统解析了东方黏虫在狭窄缝隙产卵行为的生态学意义和分子、神经机制，让人们对该害虫的影响和传播有了更深入的了解，是一个令人兴奋的科学发现。
为免“团灭”，虫妈妈产卵有妙招
找到安全产卵地点，是虫妈妈繁衍后代的头等大事。
论文共同第一作者、基因组所博士后马百伟告诉《中国科学报》，为了躲避天敌攻击，昆虫妈妈拥有多种多样的产卵策略，棉铃虫妈妈将卵散产于叶表避免被团灭、草地贪夜蛾妈妈堆积产卵并覆盖鳞片加以防护，而东方黏虫妈妈则产卵于狭窄缝隙。
东方黏虫是中国重大农作物害虫之一，主要危害小麦、水稻、玉米、谷子、高粱、糜子等禾谷类作物。对东方黏虫来说，最大的危险之一是它们的天敌——赤眼蜂。
赤眼蜂是昆虫界的“卵寄生杀手”，它们会把卵产在别的昆虫，尤其是害虫的卵里面，幼虫以害虫的卵为食。东方黏虫的卵若暴露在开阔处，很容易被赤眼蜂定位、寄生甚至团灭。
东方黏虫雌蛾当然不会“束手就擒”，它们练就了一项令人惊叹的本领：把虫卵产在狭窄缝隙中，构筑一道物理屏障，防止赤眼蜂寄生虫卵。
“科研人员很早就观察到这一现象，但没有解析这一现象背后的行为调控机制。”论文通讯作者王桂荣说。
0.5毫米：“夹缝”阈值
王桂荣团队模拟了不同的产卵环境，观察和分析东方黏虫雌蛾的产卵行为。
他们首先用折叠纸缝模拟了雌蛾的产卵环境，发现雌蛾几乎把所有卵都产在缝隙里。随后，他们将这些虫卵置于赤眼蜂活动的环境下。结果显示，纸缝内封闭的卵存活率超95%，而暴露在外的卵95%以上被寄生。
“既然东方黏虫产卵于缝隙，那么缝隙侧壁必然给黏虫产卵器压力。”论文共同第一作者、中国农业大学教授张立伟说。由于纸具有弹性，无法量化黏虫如何评估缝隙压力。于是他们用刚性材料制作了11种宽度的缝隙，跨度从0.1到1.1毫米，结果发现雌蛾尤其偏爱0.5毫米的窄缝，回避了极窄或极宽的缝隙。
东方黏虫妈妈是如何“精准定位”到合适缝隙的呢？
这一问题引发了王桂荣团队的好奇。
“是一次很偶然的发现。”马百伟说，东方黏虫通常在晚上产卵，但某天早上，他来到养虫室时却注意到有一只东方黏虫雌蛾不停地用产卵器寻找缝隙产卵，他小心地把这只雌蛾移动到显微镜下，发现雌蛾探测缝隙时与缝隙直接接触的是产卵器上面的鬃毛。
“东方黏虫是不是用鬃毛寻找产卵地？”马百伟想。他把这一猜测告诉了王桂荣，很快，两人就设计好了下一步实验。
“我们把东方黏虫雌蛾产卵器上的鬃毛切除了，就发现它们没办法寻找缝隙了，产卵位置变得随机。”马百伟说，雌蛾在缝隙内的产卵率从99.9%暴跌至21.0%。尽管总产卵量未受影响，但由于虫卵大多暴露在开放区域，卵的被寄生率升高了近20倍。
由此，王桂荣推测：产卵器鬃毛是东方黏虫雌蛾感知产卵缝隙的关键感器，这些鬃毛通过感知机械压力判断缝隙宽度是否合适。
他解释说，当鬃毛接触到缝隙两侧时，会受到挤压，这种挤压产生的机械压力会被机械感觉相关受体感知到。压力越大，说明缝隙越窄；压力越小，说明缝隙越宽。这样雌蛾就能判断出缝隙是否适合产卵。
“特殊鬃毛”的秘密
研究团队已经从昆虫行为中找到了答案，但要想实现害虫绿色防控还必须从分子机制上寻找方法。
“我们想找到相关的机械感觉受体基因。”王桂荣说，根据相关基因的序列指导设计、研制和开发相应的RNAi农药，干扰害虫的产卵行为，让它们没办法在植物缝隙里产卵。这样就致使大部分卵暴露，再释放赤眼蜂消灭害虫的卵，从而达到绿色防控的目的。
论文共同第一作者、中国农业科学院植物保护研究所博士后艾东介绍，他们进一步对产卵器鬃毛区进行转录组测序和荧光原位杂交。结果发现，压电蛋白Piezo在产卵器鬃毛中高表达。
利用基因编辑技术敲除Piezo基因后，突变体黏虫的产卵位置变得随机，其产卵器鬃毛也丧失了对机械摆动刺激的响应。赤眼蜂寄生卵试验结果表明，敲除Piezo基因的突变体黏虫产的卵无法抵抗被寄生的风险。
“也就是说，敲除Piezo基因后，雌蛾丧失缝隙识别能力，随机产卵导致卵被寄生率飙升14.4倍。这和切除鬃毛实验得到的结果几乎一样。”王桂荣说，雌蛾产卵器上表达压电蛋白的“特殊鬃毛”才是它们能够精准定位安全产卵位置的关键。
该研究从分子、神经和行为水平解析了东方黏虫偏好产卵于狭缝的机制，为机械感觉通路介导产卵位置选择行为提供证据和实例。
王桂荣表示，传统农药易引发抗药性和环境污染，干扰害虫的机械感知能力是一种绿色防控思路。RNAi干扰剂阻断Piezo的功能，可迫使害虫在暴露位置产卵，显著提升天敌寄生效率，从而实现对害虫的绿色防控。
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