虫子劫持葡萄为自己“盖房”

立体显微镜拍摄的虫卵横截面图 图片来源：美国托莱多大学

虫瘿是植物上比弹子球大一点的器官，看起来像疣、花或果实。研究团队发现葡萄根瘤蚜劫持葡萄树的繁殖程序来制造虫瘿，虫瘿为它提供一个吸取植物养分及繁殖的寓所。

葡萄根瘤蚜在叶上形成虫瘿，在根上形成小瘤，最终导致葡萄植株腐烂死亡。其严重危害欧洲和美国西部的葡萄，如19世纪末在法国几乎毁掉葡萄酒生产。

美国托莱多大学一个科学家团队发现了昆虫和植物间亲密关系的令人恼火的细节，为保护世界各地的葡萄酒、葡萄干、葡萄果酱等的来源——葡萄藤免受重大农业害虫的侵害打开新大门。

虫瘿是植物上比弹子球大一点的器官，看起来像疣、花或果实。研究团队发现葡萄根瘤蚜劫持葡萄藤的繁殖程序来制造虫瘿，虫瘿为它提供一个吸取植物养分及繁殖的寓所。该成果发表于最新一期的《自然—科学报告》。

“当虫瘿在叶子上形成时，花的基因就打开了。它们本不该被激活，但昆虫操作性地把自己的信号插到通道中以获得类似花朵的结果。”托莱多大学Jesup Scott荣誉学院院长、环境科学系教授Heidi Appel说道。

昆虫产卵并开始利用植物的生殖遗传机制，引导植物创造这些结构。虫瘿的真正建造者其实是植物本身。

托莱多大学研究开发高级执行主任Jack Schultz也表示，1867年，达尔文在观察到虫瘿被切开后与桃子内部有一定程度的相似性时，提出了这个想法。

“我们检验了达尔文的假设，发现昆虫迫使植物利用相同的基因来制造一种虫瘿，而植物本是用来制造花朵或者果实的。”Schultz说。

Appel进一步介绍，“在每种情景下，我们遗传监测植物在虫瘿每个阶段的变化，也就是昆虫向其注入信号的整个经过。这个信号接管了植物的发育过程，并告诉植物在叶子上做一个虫瘿，而不是在其他正常的植物组织上。”

虫瘿通过消耗资源和阻碍光合作用毁坏葡萄，导致产量降低。通过识别葡萄树中不得不被激活以产生虫瘿的基因，科学家接下来可以找到一种阻止昆虫攻击植物的方法。

“北美的葡萄藤已经发展出抗根瘤蚜的能力，一种选择是杂交培育具有遗传抗性的植物，很多研究团队都致力于抗根瘤蚜葡萄新品种的研究工作；另一个选择也可以是研发一种基于生物防护的杀虫剂，在葡萄藤上喷洒，以控制植物在不同时间段活跃的激素。”Schultz说道。

一旦葡萄根瘤病得到控制，将会大幅提升葡萄的产量，改善葡萄园管理，以并保护数以亿计的葡萄酒衍生行业产品。（王方编译）

相关论文信息：DOI: 10.1038/s41598-018-38475-6

《中国科学报》 (2019-03-19 第5版 农业科技)转载自科学网