米兰体育官方网站 被认为是无性繁殖的黄蜂可以支持无化学害虫防治的增强
新的研究挑战了之前的假设,即该物种的无性雌性无法通过性交配并产生后代
科学家对一种重要黄蜂物种的进化有了新的认识,并相信这些发现有助于提高自然害虫防治的有效性。
milan米兰体育的 Rebecca Boulton 博士首次表明麦花粉菌——一种微小的黄蜂——无论有没有配偶都可以繁殖。这一发现挑战了之前的假设,即无性雌性无法通过性交配并产生后代。
值得注意的是,黄蜂将卵产在称为蚜虫的小型吸汁昆虫内,然后从内到外吃掉宿主——这意味着它们是天然的害虫控制者。
Lysiphlebus fabarum已知有性种群和无性种群,但迄今为止,尚不清楚无性雌性是否可以与雄性进行有性繁殖。这一发现为改善害虫生物防治开辟了新的可能性。
许多种类的寄生蜂被大规模饲养并释放,作为杀虫剂的天然替代品,因为它们在其他物种(其中许多是害虫)上或体内产卵,然后发育中的黄蜂幼虫会吃掉它们的宿主,并在此过程中杀死它们。
无性繁殖很容易产生大量黄蜂,但这些黄蜂需要适当适应当地害虫和环境才能有效。现在,法巴鲁斯麦草尽管在世界各地都有发现并且天然针对蚜虫,但尚未用于商业用途。
了解物种如何繁殖有助于提高商业饲养品系的遗传多样性,使未来的生物防治剂更具弹性和更好的适应性。
进化的重要性
博尔顿博士,大学生物与环境科学讲师自然科学学院,领导了这项研究。
她说:“从进化的角度来看,兼性性行为似乎是一种完美的策略 - 无性繁殖效率很高,并且消除了寻找配偶的成本以及找不到配偶的风险。
“但性对于进化来说确实很重要。当雌性进行无性繁殖时,它们不会将自己的基因与任何其他基因混合,从而限制了进化发生的可能性。
“如果环境发生变化,无性物种可能无法像有性物种那样适应。
“兼性性行为带来了无性繁殖的效率以及性的进化益处,因此被誉为两全其美。
“我的研究结果表明,兼性性行为可能会带来隐性成本,因为它会降低雌性黄蜂的繁殖成功率,这可能会限制其在自然界中发生的频率。
“我研究的黄蜂是蚜虫的重要天敌,它们目前尚未商业化饲养,但在全球范围内都有发现。
“我的研究结果可用于开发新的生物防治剂,用于控制世界各地的蚜虫,利用它们的自然繁殖行为,确保它们适应不同地区特有的宿主和环境。”
milan米兰体育丽贝卡·博尔顿博士。
博尔顿博士在大学的受控环境设施 (CEF) 中饲养黄蜂,最初计划将无性黄蜂和有性黄蜂放在一起,进行直接竞争,看看哪种寄生的蚜虫最多。
然而,在这些实验的早期阶段,她意识到雌性无性黄蜂的行为出乎意料,并且正在与有性种群中的雄性交配。
这导致了策略的改变,因为她开始更详细地记录这种行为,然后进行黄蜂亲子鉴定,看看无性雌性是只是在交配还是实际上正在使卵受精。
一旦确认无性黄蜂正在进行兼性交配,博尔顿博士就进行了一项实验,让无性雌性黄蜂要么交配,要么不交配,然后检查这些雌性黄蜂及其女儿在寄生蚜虫方面的成功程度。
这项研究将大约 300 只黄蜂(每只长约 1 毫米)与一群吸汁蚜虫一起放入自己的培养皿中,并计算有多少只黄蜂被寄生。
Lysiphlebus fabarum黄蜂只能存活几天,但在寄主上会花两周时间发育为幼虫。
整个实验在两代黄蜂中进行,历时六周。
完成后,博尔顿博士从黄蜂中提取了 DNA,并将其送去进行亲子鉴定。当结果返回时,很明显,在大多数情况下,交配的无性黄蜂是有性繁殖的,因为它们的后代具有仅在父亲身上发现的 DNA。
令人兴奋的例子
这项研究,对于寄生黄蜂 Lysiphlebus fabarum 来说,兼性性行为是两全其美吗?发表在英国皇家开放科学学会上。
它是通过 BBSRC Discovery 奖学金资助的。
BBSRC 执行主席 Anne Ferguson-Smith 教授表示:“这是一个令人兴奋的例子,说明 BBSRC 的发现奖学金如何帮助才华横溢的早期职业研究人员探索与现实世界相关的生物科学基本问题。
“博尔顿博士的工作测量了这种主要是无性寄生蜂的性成本,为更可持续的害虫防治开辟了有希望的途径。支持这样的好奇心驱动的研究不仅可以加强英国的研究基础,而且有助于推动创新,造福于环境、粮食系统和整个社会。”