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预测交配!科学家发现玉米螟“求偶偏好”基因,有助于控制其繁殖

2021-05-15 17:28 前瞻网   

性吸引的奥秘变得不那么神秘了——至少对飞蛾来说是这样。

一个由包括塔夫斯大学在内的6个美国和欧洲研究小组组成的研究小组发现,欧洲玉米螟虫雄性大脑中表达的一种基因,控制了它对雌性玉米螟虫产生的性信息素的偏好。

这补充了之前对雌性信息素腺中所表达基因的研究——该基因决定了雌性为了吸引雄性而分泌的混合类型。

预测交配!科学家发现玉米螟“求偶偏好”基因,有助于控制其繁殖

为什么交配信号和交配偏好首先会发生变化,这是一个长期存在的悖论。因为任何变化,都可能降低生物体成功交配的能力。对这两个基因的了解,将有助于更好地理解16万种蛾类的信息素是如何进化的。

当然,择偶偏好的一个重要作用是确保你所匹配的不是一个完全不同的物种。雌性发出的信号,必须得到同一物种的雄性的青睐,以确保同类之间的配偶——这种机制被称为协调性交配。

欧洲玉米螟本身很有趣:它有两种类型,称为E型和Z型,每一种类型内都有协调性交配。尽管这两种类型在圈养时可以交配,但在野外E主要与E交配,Z与Z交配。因此,自50年前首次发现玉米螟虫这两种信息素类型以来,欧洲玉米螟虫一直被用作一个物种如何分裂成两种类型的模型。

因此,我们现在知道——在分子水平上——化学配对是如何帮助新物种的形成的。类似的信息素偏好的基因变化,可以帮助解释它们如何与成千上万的其他蛾类保持独立。

研究团队还惊喜地发现,虽然雌性玉米螟虫可能改变它们的信号混合的信息素产生,但雄性偏好是由一种蛋白质驱动的,这种蛋白质改变了他们大脑的神经元电路基础检测,而不是影响到负责选择信息素的受体。

对一种特殊的信息素鸡尾酒的偏好,是由在雄性的bab基因中发现的数百种变异中的任何一种决定的。bab的相关变异,并不在编码蛋白质的基因部分,而是在可能决定产生多少蛋白质的部分,进而影响从触角到大脑的神经回路。

研究人员能够确定雄性飞蛾的解剖差异,包括嗅觉感觉神经元进入飞蛾大脑不同部位的范围,并将它们与对E或Z雌性飞蛾的吸引力联系起来。

阿姆斯特丹大学的阿斯特丽德·格鲁特(Astrid Groot)说:“在16万只蛾子中,这是第一个同时识别出雌性信号和雄性偏好基因的蛾子。”她还帮助识别了控制E和Z雌性蛾子信息素差异的基因。

预测交配的能力,也有助于控制害虫的繁殖。除玉米外,欧洲玉米螟是许多农作物的重要害虫。在美国,每年的监控费用将近20亿美元。它也是转基因“Bt玉米”的主要害虫目标,这种转基因玉米表达来自细菌苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)的杀虫蛋白。虽然Bt玉米在美国仍然是一种有效的玉米螟虫防治方法,但新斯科舍省的玉米螟虫现在已经进化出了对另一种Bt玉米的抗性。

译/前瞻经济学人APP资讯组

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责任编辑: 4126TJ

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