蚜虫使用视线来避免致命的细菌可能导致害虫控制

根据康奈尔大学在Current Biology上发表的一项新研究，豌豆蚜虫是一种严重的农业害虫，能够在植物叶子上观察和避免常见的蚜虫杀灭细菌。

豌豆蚜虫缺乏免疫反应基因，使它们极易受感染。在实验室中，感染了有毒细菌菌株的豌豆蚜虫全部死亡。他们通过大量繁殖弥补了他们的免疫缺陷，但仍然可以高速死于细菌感染。

事实证明，细菌(丁香假单胞菌)和假单胞菌属的所有成员都含有称为pyoverdine的化合物，这种化合物与铁结合，但在太阳光中存在的紫外(UV)光波长下也会发出荧光。此外，豌豆蚜虫可以区分丁香假单胞菌毒力株发出的独特的蓝绿色光。

这些发现对害虫控制有影响。例如，有机农民可以在叶子上传播pyoverdine或毒性丁香假单胞菌以防止豌豆蚜虫，但需要更多的研究来测试这些策略的有效性。

“蚜虫是植物病害的传播媒介 - 它们传播病毒性疾病 - 这是它们的主要经济影响之一，”康奈尔大学微生物学助理教授，该论文的主要作者之一Tory Hendry说。“防止蚜虫开始接种植物可能会对病毒传播产生重大影响。”

在研究细菌对蚜虫的影响时，亨德利和她的同事注意到，蚜虫很少会吃含有毒力的丁香假单胞菌的人工汁液。更多的测试表明，当给予食物选择时，蚜虫一直避免在有毒的丁香假单胞菌进食时进食。食物。

使用蚕豆叶，其中有两个由茎分开的小叶，研究人员绘制了一个小叶，其中一个溶液与细菌混合，另一个小叶没有细菌，作为对照。他们测试了不同的细菌菌株，一些是良性的，另一些是有毒的。

当豌豆蚜虫在植物的基部释放时，它们更喜欢对照叶片并避免叶片中含有一些细菌菌株。“它与毒力相关;它们避免了毒性更强的菌株，而不是较小的毒株，”亨德利说。

先前对蚜虫的研究表明，它们表现出颜色偏好，之前的研究表明，假单胞菌属中的细菌种类发出荧光。“这让我觉得可能视力很重要，我们可以在黑暗中进行检测并实际进行，”亨德利说。

该团队在紫外线阻隔塑料下进行了类似的测试，蚜虫正常地喂食所有叶子，包括致命细菌。在另一项实验中，研究人员使用了一种突变形式的毒力丁香假单胞菌，它不会产生荧光化合物pyoverdine。豌豆蚜虫从充满细菌的叶子中吃掉，然后死去。更多的实验，使用不同的设计来测试蚜虫是否避免了发荧光致命的细菌，所有这些都一致地显示出相同的结果。

共同主要作者Russell Ligon是康奈尔鸟类学实验室的博士后研究员，他研究感官生态学和视觉模型，在其上留下了丁香假单胞菌的叶子并测量了反射它们的光线以确定它们发出的颜色。他的调查显示豌豆蚜虫避免的毒性细菌菌株比其他更良性的菌株更加蓝色，在蚜虫应根据其蓝色，绿色和紫外光学锥体看到的范围内。

“蚜虫最好检测的颜色实际上与[毒性]细菌产生的荧光颜色完全匹配，”亨德利说。“有些东西可以看到一般的细菌，这真是太疯狂了。蚜虫不被认为是视觉敏锐的;它们看起来并不那么明亮。这是他们非常适应的东西。”

未来的研究将探讨细菌或pyoverdine本身是否阻止蚜虫沉淀在植物上。他们还计划通过观察不同的蚜虫物种以及它们如何与毒性丁香假单胞菌相互作用来研究这种性状的进化。共同作者包括Rach​​el Fay，他是亨德利实验室的前学生，通过植物病理学和植物微生物学，通过植物病理学和植物微生物学的微生物朋友和敌人研究经验计划，同时她还是纽约州立大学波茨坦分校的本科生。Kevin Besler，亨德利实验室的前实验室技术专家;和Melanie Smee，博士后研究助理。