西方玉米根虫甲虫的长度仅相当于一粒米。但这种貌不惊人的黄棕色害虫每年给美国玉米作物造成高达十亿美元的损失。它的幼虫尤其令人讨厌;它们悄无声息地在土壤中蠕动,钻入玉米的分枝根系。
瑞士纳沙泰尔大学的化学生态学家里卡多·马查多说,幼虫通过感知地下气体和其他化学物质来找到美味的根。研究人员知道根虫会被二氧化碳吸引,而二氧化碳是玉米根呼吸作用的副产品。但马查多希望通过深入研究幼虫如何具体利用CO2和其他信号来定位根部,从而帮助研究人员制定更好的害虫管理策略。
他和他的同事使用了一种称为RNA干扰(RNAi)的技术来探究问题的根源。他们用含有特定双链RNA的溶液涂覆玉米幼苗,供幼虫食用,这阻止了编码根虫CO2受体的基因表达,使它们无法闻到这种气体。
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该团队在eLife上报告称,当进行测试时,新产生的对CO2不敏感的根虫无法从九厘米以外的地方找到玉米植株的根。但在更近的距离内,无论CO2感知如何,根虫仍然可以嗅出它们。马查多说,这种能力表明,根虫必须使用额外的气味来缩小搜索范围——这是不起眼的幼虫使用多种输入来达到目标的“壮观”展示。
德国比勒费尔德大学的化学生态学家伊丽莎白·艾勒斯说,虽然之前在根虫中观察到CO2感应,但识别并关闭负责该感应的基因尤其具有启发意义。“他们对这个系统的研究比我们以往所知的要深入得多,”未参与这项研究的艾勒斯说。她指出,许多实验通过操纵昆虫的身体来测试昆虫的感官偏好和能力,例如通过移除触角的一部分。她说,新方法“比切掉昆虫的实际部分更直接和优雅”。
艾勒斯说,“CO2可能在吸引根虫方面发挥重要作用,但根部会释放出许多不同的化合物。”她想知道根虫可能如何使用其他化学信号——马查多计划接下来通过沉默更多基因来研究这个问题。
从根虫的角度来看,它的地下感知能力是一条生命线:它可以为这种微小的昆虫节省寻找下一餐的宝贵时间。“如果一只昆虫花两天时间寻找食物,”马查多说,“对我们来说,这就像20年。”