首次鉴定黑尾胡蜂的报警信息素:捕食者与猎物共用化学报警信号

政务   2024-11-23 17:08   云南  
生物入侵对生物多样性和食品安全构成了严重威胁,胡蜂通常具有较强的飞行能力和适应能力,近年来已有多种胡蜂发生了生物入侵,其中,体型较大的胡蜂一般具有更大的破坏性,因此大型胡蜂的入侵备受关注。黑尾胡蜂(Vespa soror)主要分布于亚洲东南部,是世界上体型最大的胡蜂之一,和金环胡蜂(Vespa mandarinia)是姐妹种,两者都有剧毒,对人畜有重大安全隐患。黑尾胡蜂的巢穴主要建于地下或树洞,具有很强隐蔽性,当人畜靠近它们的巢穴时,它们会认为巢穴受到了威胁,就开始攻击入侵者。黑尾胡蜂的雌蜂有着长达8毫米的毒针(图1),与毒针相连的毒腺里储藏有大量的毒素,这些毒素可导致过敏性休克,进而可能导致肝肾衰竭。另外,黑尾胡蜂在攻击时会释放报警信息素,召唤同伴群起而攻之,因此,报警信息素使得黑尾胡蜂变得极度危险。


图1 黑尾胡蜂的蜇针


黑尾胡蜂的报警信息素至今没有报道。本研究通过气相色谱-质谱联用(GC-MS)、气相色谱-触角电位联用(GC-EAD)、触角电生理测定(EAG)和野外生物活性测定,发现黑尾胡蜂蜂毒液中的5种主要挥发物(仲戊醇、异戊醇、2-庚醇、2-壬醇和乙酸异戊酯)是引发黑尾胡蜂的报警行为的主要化学成分(图2)。

图2  鉴定黑尾胡蜂报警信息素成分


2019年春,加拿大温哥华岛首次发现黑尾胡蜂,之后的2020年和2021年,北美多处都发现了黑尾胡蜂和金环胡蜂的巢穴。科学家通过模型预测表明,如果不尽快消灭它们,这两种胡蜂将会迅速在北美扩散,这对当地蜜蜂的生存将构成巨大威胁。蜜蜂是黑尾胡蜂最喜欢的猎物之一,原因是蜜蜂蜂群里有大量的蜜蜂幼虫和蜂蜜等食物资源。黑尾胡蜂会以集群作战的方式捕食蜜蜂,当一只黑尾胡蜂发现蜜蜂巢穴后,它会在蜜蜂巢门口留下标记,很快召集数十只同伴集体攻击巢门口守卫的蜜蜂。黑尾胡蜂有坚硬的角质层保护,蜜蜂的蛰针无法刺穿,凭借发达的上颚,一只黑尾胡蜂每分钟能杀死数十只蜜蜂,在黑尾胡蜂的群体进攻下,由上万只蜜蜂的蜜蜂群只需几个小时就会被黑尾胡蜂集团屠杀殆尽(图3),黑尾胡蜂随后进入蜜蜂的巢穴内肆意掠夺食物资源。


图3 黑尾胡蜂集群攻击蜜蜂蜂巢


蜜蜂也使用报警信息素进行报警,其中,乙酸异戊酯和2-壬醇是蜜蜂报警信息素的重要成分,因此蜜蜂和黑尾胡蜂共用了部分报警信息素成分。这种化学信号的共享可能使双方能检测到对方的报警信号,为研究跨物种的化学通信带来了可能。这项研究不仅增进了我们对黑尾胡蜂化学通讯的理解,也为入侵物种的管理和生物多样性的保护提供了新线索。

中国科学院西双版纳热带植物园董诗浩研究员为该论文第一作者,美国加利福尼亚大学James C. Nieh教授和中国科学院西双版纳热带植物园谭垦研究员为通讯作者。本研究得到了中国科学院西双版纳热带植物园“十四五”规划(E3ZKFF3B)、彩云博士后创新项目(E4YN021B06)和国家自然科学基金(32322051)的资助。



原文信息:

Dong, S. H., Sun, A. L., Lin, T., Li, J. J., Gu, G. Y., Nieh, J. C. and Tan, K. (2024) Identification of alarm pheromone components of the southern giant Asian hornet, Vespa soror, a major pest of honey bees. Insect Science, DOI 10.1111/1744-7917.13448.



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