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群居蝗虫 可产生毒素防御天敌


食虫鸟见到单个的蝗虫后一定会捕食。但是在蝗灾发生时,食虫鸟却未聚集过去捕食。科学家发现,原来群居的蝗虫会产生一种毒素让食虫鸟不愿意吃。相关成果于1月24日发表在国际期刊《科学进展》上。

蝗虫有很多天敌。但蝗灾发生时很少有天敌喜欢捕食群居型蝗虫。用群居蝗虫饲喂家禽也会导致家禽的不适反应。

中科院动物所康乐院士率领的飞蝗研究团队,结合生物化学、分子生物学和行为生态学的研究方法对群居飞蝗防御天敌的机制做了深入研究。他们发现群居型飞蝗大量释放挥发物化合物苯乙腈,而散居型飞蝗几乎不合成苯乙腈。苯乙腈对种群密度变化响应十分灵敏,群居型飞蝗作散居化处理后苯乙腈释放量大幅下降,而散居型飞蝗作群居化处理后则会急剧产生苯乙腈。

苯乙腈是苯丙氨酸代谢途径的一个中间化合物,最终合成剧毒化合物氢氰酸。康乐团队提出假说:苯乙腈可能是一种嗅觉警戒化合物,可进一步合成氢氰酸防御天敌。

团队利用食虫鸟大山雀开展了飞蝗与天敌互作的研究。实验中,大山雀显著攻击和取食散居型飞蝗,而不喜欢群居个体。为了明确苯乙腈是否是大山雀不喜欢群居飞蝗的主要原因,他们通过给散居飞蝗添加苯乙腈、群居飞蝗干扰苯乙腈合成等一系列实验,证明了群居飞蝗不好吃的确是因含有苯乙腈引起的。

团队测定了群居和散居飞蝗挥发物中的氢氰酸的含量,发现健康的飞蝗并不释放氢氰酸,但受到鸟攻击后的群居型飞蝗释放大量氢氰酸。当给散居飞蝗补充苯乙腈后,受扰动的散居型飞蝗也可以产生氢氰酸。

这是国际上首次介绍动物巧妙的化学防御策略。



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