追踪植物 “甜蜜线索”：植物次生代谢物揭秘蚊子植物宿主选择，助力蚊媒疾病防控

为解决蚊子植物宿主难鉴定的问题，相关研究人员开展通过检测花蜜中植物次生代谢物（PSMs）确定蚊子植物宿主选择的研究。结果表明 PSMs 可作有效指标。该研究为蚊媒疾病防控和昆虫生态学研究提供新方向，值得一读。

　　

在大自然这个神奇的舞台上，植物和昆虫之间的互动关系一直是科学家们热衷探索的领域。植物不仅为昆虫提供食物，还为它们打造了温馨的家园，其中花蜜就是许多昆虫钟爱的美食之一。然而，想要弄清楚昆虫到底吃了哪些植物的花蜜，可不是一件容易的事儿。

对于那些以植物细胞为食的昆虫来说，通过分析它们体内的植物 DNA，就能知道它们吃了什么植物。但对于只吸食植物花蜜（主要成分是糖类，几乎不含植物 DNA）的昆虫，比如蚊子，传统的基于 DNA 分析的方法就不太管用了。蚊子不仅吸食花蜜获取能量，雄蚊完全依赖花蜜为生，雌蚊除了吸食花蜜，还会吸食动物血液来促进卵子发育。而且蚊子还是许多疾病的传播者，像疟疾、登革热、寨卡病毒等疾病，都可以通过蚊子传播给人类。了解蚊子吸食花蜜时偏好哪些植物，对于控制蚊子数量、预防疾病传播有着至关重要的意义。可蚊子体型小，还喜欢在黄昏或夜晚活动，观察它们吸食花蜜的行为非常困难。之前人们尝试过很多方法，比如用冷蒽酮测试确认蚊子是否吸食了糖类，结合 DNA 测序来识别植物宿主，但成功率并不稳定；还有给花朵涂抹荧光染料标记蚊子，但这种方法可能存在偏差，会遗漏蚊子对未知植物的选择。

为了解开这些谜团，来自相关研究机构的研究人员在《Scientific Reports》期刊上发表了题为 “Determining mosquito plant-host use through detection of plant secondary metabolites in nectar” 的论文。他们发现，植物次生代谢物（PSMs）或许能成为破解这一难题的关键，这一发现为研究昆虫与植物的关系开辟了新的道路。

研究人员在这项研究中，主要采用了以下几种关键技术方法：

• 植物选择与花蜜化学分析：通过系统回顾确定蚊子的已知植物宿主，筛选出 3 种便于采集花蜜的植物，用微毛细管采集花蜜，添加甲醇保存，再利用液相色谱 - 电喷雾电离质谱（LC - ESIMS）分析，确定其中的 PSMs 及其浓度。
• 饲养实验：设置不同的饲养实验，包括用添加 PSMs 的蔗糖溶液喂养蚊子、让蚊子在单种或多种植物花朵上取食，以及研究 PSMs 在蚊子体内的停留时间。
• 数据分析：使用不同浓度的参考样品绘制 LC - ESIMS 响应曲线，根据峰面积和参考常数计算花蜜和蚊子样本中 PSMs 的重量。

接下来，让我们一起看看研究人员通过这些方法得到了哪些有趣的结果：

• 实验 1：植物次生代谢物在蚊子体内的检测：研究人员给埃及伊蚊（Cx. quinquefasciatus）和冈比亚按蚊（An. coluzzii）喂食含有不同 PSMs 的蔗糖溶液，之后对蚊子进行检测。结果发现，这两种蚊子的雄蚊和雌蚊在食用含有 PSMs 的蔗糖溶液后，体内都检测到了目标 PSMs，分别是来自马缨丹（Lantana camara）花蜜的木犀草素、来自蓖麻（Ricinus communis）花蜜的蓖麻碱以及来自黄花夹竹桃（Cascabela thevetia）花蜜的 thevefolic acid B。而且，蔗糖溶液中 PSMs 的浓度梯度会反映在蚊子体内检测到的 PSMs 重量变化上，不过蓖麻碱是个例外，虽然提供的浓度处于中间水平，但在蚊子体内检测到的重量却较低，而对照组蚊子体内则没有检测到 PSMs。
• 实验 2：开花植物取食实验：
  • 单植物实验：研究人员让蚊子取食单种植物的花朵，结果发现，除了雄蚊体内未检测到木犀草素外，其他目标 PSMs 在蚊子体内都被检测到了。具体来说，取食马缨丹花朵的雌蚊体内检测到了木犀草素；取食蓖麻花朵的蚊子，无论雌雄，体内都检测到了蓖麻碱；取食黄花夹竹桃花朵的雌蚊和雄蚊，大部分体内也检测到了 thevefolic acid B。
  • 双植物实验：在双植物取食实验中，当蚊子有两种植物花朵可供选择时，所有 PSMs 在部分样本中都被检测到了。比如在蓖麻和黄花夹竹桃的实验中，两种植物对应的 PSMs 都被检测到；在黄花夹竹桃和马缨丹、蓖麻和马缨丹的实验中，也都检测到了相应的 PSMs，不过不同植物 PSMs 在不同性别蚊子体内的检测情况和重量有所差异。
  • 三植物实验：在三植物取食实验中，蚊子样本中也检测到了不同的 PSMs。蓖麻碱在所有蚊子样本中都被检测到，thevefolic acid B 在部分雌蚊和雄蚊样本中被检测到，木犀草素则在少数样本中被检测到，且检测到的 PSMs 重量范围与单植物和双植物实验中的结果相似。
  
  
• 实验 3：PSMs 停留时间：研究人员给蚊子喂食含有 PSMs 的蔗糖溶液后，在不同时间点检测蚊子体内的 PSMs。结果发现，在蚊子吸食含有 PSMs 的蔗糖溶液后，木犀草素、蓖麻碱和 thevefolic acid B 在 4 小时内，在所有实验蚊子体内都能被检测到；8 小时后，大部分蚊子体内仍能检测到这些 PSMs，但之后阳性检测率开始下降。木犀草素虽然提供的浓度最低，但在整个检测时间段内，仍能在部分蚊子体内检测到；thevefolic acid B 在 24 小时和 48 小时后，仅在少数个体中间歇性出现；蓖麻碱在冈比亚按蚊 24 小时后就检测不到了，但在埃及伊蚊中在整个实验期间都有部分个体能检测到。

综合这些研究结果，研究人员得出结论：PSMs 可以作为指示昆虫选择植物宿主的有效指标。在实验中，无论是喂食含有 PSMs 的蔗糖溶液，还是让蚊子取食花朵，都能在蚊子体内检测到 PSMs，并且在多种植物存在的情况下，也能检测到多种 PSMs，这表明通过检测 PSMs 可以推断昆虫对植物宿主的选择。而且在自然浓度下，PSMs 在蚊子体内至少 8 小时内都能被稳定检测到。

在讨论部分，研究人员进一步分析了 PSM 检测方法的优势和潜在问题。与之前通过检测碳水化合物和植物 DNA 来确定植物宿主的方法相比，PSM 检测的成功率更高。例如，碳水化合物在花蜜中的含量和分布缺乏足够的变化，难以准确判断植物宿主；DNA 条形码技术在蚊子中的植物宿主识别率较低。不过，PSM 检测方法也面临一些挑战，比如某些 PSMs 可能存在于多种植物中，单独检测一种 PSM 可能无法准确判断植物宿主，此时可以通过检测多种 PSMs 或分析 PSM 指纹图谱来提高准确性。另外，花蜜中的微生物可能会影响花蜜的化学成分，这也是未来研究需要考虑的因素。

这项研究的意义非凡。从昆虫生态学的角度来看，它为研究昆虫在自然环境中选择植物宿主的行为提供了新的视角，有助于深入了解昆虫的营养需求、健康状况以及与植物的相互作用。例如，通过研究发现蚊子对某些植物的偏好，我们可以进一步探索这些植物中的 PSMs 对蚊子生存、繁殖和传播病原体能力的影响。在医学昆虫学领域，准确识别蚊子的植物宿主对于控制蚊媒疾病至关重要。了解蚊子吸食花蜜的偏好植物后，可以针对性地采取措施，比如移除这些植物来减少蚊子的数量；还可以利用这些信息优化有吸引力的靶向糖饵（ATSB）的应用，提高对蚊子的控制效果。此外，将植物宿主信息纳入蚊子分布模型和流行病学模型，能够更准确地预测疾病的传播风险，为公共卫生决策提供有力支持，从而更好地保护人类健康。

总之，这项研究为我们打开了一扇了解昆虫与植物关系的新窗口，让我们对昆虫的生态行为有了更深入的认识，也为蚊媒疾病的防控提供了新的思路和方法，相信在未来，随着研究的不断深入，这一成果将发挥更大的作用。