小黄蜂令人震惊的繁殖技巧可能会改变全球农业
科学家们对一种重要黄蜂物种的进化有了新的了解,并相信这些发现有助于提高自然害虫防治的有效性。 来自斯特灵大学的 Rebecca Boulton 博士首次证明,Lysiphlebus fabarum(一种微小的黄蜂物种)可以在有或没有配偶的情况下繁殖。 这一发现挑战了以前关于无性雌性无法交配和产生后代的假设。 值得注意的是,黄蜂在从内到外吃掉宿主之前,将它们的卵产在称为蚜虫的吸汁小昆虫体内——这意味着它们是天然的害虫控制者。 Lysiphlebus fabarumis 已知有性种群和无性种群,但直到现在,还不知道无性雌性是否可以与雄性进行有性繁殖。 这一发现为改进生物害虫防治开辟了新的可能性。 许多种类的类寄生蜂是大规模饲养的,并以自然方式释放替代杀虫剂,因为它们会在发育中的黄蜂幼虫吃掉宿主之前在其他物种(其中许多是害虫)上或体内产卵,并在此过程中杀死宿主。 无性繁殖使大量黄蜂的产生变得容易,但这些黄蜂需要适当地适应当地的害虫和环境才能有效。 目前,Lysiphlebus fabarumis 尽管在世界范围内被发现并且自然地以蚜虫为靶点,但尚未用于商业用途。 培养对物种的繁殖方式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适应性。 该大学自然科学学院生物与环境科学讲师 Boulton 博士领导了这项研究。 她说:“从进化的角度来看,兼性性行为似乎是一个完美的策略——无性繁殖非常有效,并且消除了寻找配偶的成本以及未能找到配偶的风险找一个。 “但性对进化真的很重要。 当雌性无性繁殖时,它们不会将自己的基因与任何其他基因混合,这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和性的进化益处,因此被吹捧为两全其美。 “我的研究结果表明,不过,兼性行为可能存在隐藏成本,因为它会降低雌性黄蜂的繁殖成功率,这可能会限制它在自然界中发生的频率。 “我研究的黄蜂是蚜虫的重要天敌,它们目前没有商业饲养,但在全球范围内都有发现。 “我的发现可用于开发新的生物防治剂,这些生物防治剂可用于控制世界各地的蚜虫,利用它们的自然繁殖行为来确保它们适应特定于不同区域的主机和环境。 Boulton 博士在大学的受控环境设施 (CEF) 中饲养了黄蜂,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的雄配。 这导致了策略发生了变化,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以查看无性雌性是否只是交配或实际使卵受精。 一旦确认无性黄蜂正在进行兼性性行为,Boulton 博士就进行了一项实验,让无性雌配或不交配,然后检查这些雌性及其女儿在寄生蚜虫方面的成功程度。 研究涉及将大约 300 只黄蜂,每只长约 1 毫米,在它们自己的培养皿中,有一个吸汁蚜虫的群体,并计算着有多少被寄生。 Lysiphlebus fabarumwasps 只能活几天,但会花两周时间在宿主身上发育成幼虫。 整个实验是在两代黄蜂中进行的,耗时六周。 完成后,Boulton 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,交配的无性黄蜂会进行有性繁殖,因为它们的后代具有仅在父亲身上发现的 DNA 片段。 研究,兼性性行为是寄生蜂 Lysiphlebus fabarum 的两全其美吗? 发表在皇家开放科学学会 (Royal Society of Open Science) 上。 它是通过 BBSRC Discovery 奖学金资助的。 教授、BBSRC 执行主席 Anne Ferguson-Smith 说:“这是 BBSRC 发现奖学金的一个令人兴奋的例子帮助有才华的早期职业研究人员探索生物科学中与现实世界相关的基本问题。 “Boulton 博士的工作衡量了这种以无性为主的寄生蜂的性成本,为更可持续的害虫控制开辟了有希望的途径。 支持像这样以好奇心为导向的研究不仅加强了英国的研究基础,还有助于推动有利于环境、食品系统和整个社会的创新。