Science Advances | 浙江大学黄健华教授课题组揭示寄主害虫利用行为性发热抵御寄生蜂的分子机制

编辑: 时间:2025年06月12日 访问次数:89

2025611日,浙江大学农业与生物技术学院黄健华教授课题组在Science Advances上发表题为Fruit flies exploit behavioral fever as a defense strategy against parasitic insects”的研究论文,揭示了寄主害虫如何巧妙地利用行为性发热(Behavioral fever)来抵御寄生蜂的寄生,为昆虫行为免疫的研究开辟了全新视野。

在自然生态系统中,发热是动物为了抵御外来寄生物演化出的一种重要防御机制。恒温动物(如哺乳动物和鸟类)能够通过复杂的生理调节过程自主地提升体温;而变温动物(如昆虫和鱼类)则不具备这种能力。当被寄生物感染后,它们需要通过移动到温度更高的环境中以提高体温,这种现象称为行为性发热。尽管行为性发热已在变温动物对抗微型寄生物(如细菌、真菌等)的过程中被广泛报道,但其在面对大型寄生物(如寄生性昆虫)时的功能及作用机制,仍知之甚少。

寄生蜂是自然界中广泛存在的寄生性昆虫,在农林害虫可持续防控中发挥重要作用。小环腹瘿蜂属Leptopilina寄生蜂是浆果类水果上果蝇害虫的主要天敌昆虫之一。研究发现,当寄主果蝇幼虫被4种小环腹瘿蜂属寄生蜂寄生后,其早期发育阶段的寄主幼虫的温度偏好性均不发生改变;然而,当寄主发育至末龄期时,其对高温的偏好显著增加,表现出典型的行为性发热现象。进一步的分子机制研究表明,寄生蜂感染可诱导寄主幼虫体内的热休克蛋白Heat shock protein 70Hsp70)的表达上调,从而调控行为性发热的发生。此外,研究人员还深入研究了行为性发热对寄主与寄生蜂互作的影响,结果显示:在高温环境下,寄主的存活率显著提升,而寄生蜂后代的羽化成功率急剧下降,死亡率大幅增加。研究还发现,行为性发热能激活寄主体内多种免疫基因的表达,包括12种昆虫抗菌肽(Antimicrobial peptideAMP)基因。这些抗菌肽能够破坏寄生蜂幼虫肠道菌群的稳态,最终导致寄生蜂死亡。

综上所述,本研究在寄主害虫-寄生蜂体系中首次揭示了行为性发热是寄主抵抗寄生蜂的一种关键策略,并阐明了行为性发热的调控机制(图1)。研究结果不仅有助于深入理解寄主与寄生蜂的互作机制,还为昆虫的行为免疫研究提供了重要的理论依据。

1.寄主利用行为性发热抵御寄生蜂的作用机制

本论文第一作者为浙江大学农业与生物技术学院博士后盛怡锋,通讯作者为黄健华教授。浙江大学沈星星研究员和陈学新教授为共同通讯作者。浙江大学博士研究生徐梓瑄、李杨、陆月琪、董芝、张峻玮、冯听、施文琪,博士后庞兰(现为西南大学预聘教授)和张启超,以及浙江大学陈佳妮研究员和王莹老师也参与了研究。本研究得到了国家自然科学基金(3232504432172467)和浙江省自然科学基金(LZ23C140003)等经费的支持。

 

论文链接:https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adw0191