欧洲榛实蝇(Rhagoletis completa)对非寄主植物榅桲(Cydonia oblonga)的异常产卵行为：嗅觉误导与进化陷阱

《Scientific Reports》：Oviposition behaviour of Rhagoletis completa on dead end host Cydonia oblonga

本期推荐：针对高度专一性害虫榛实蝇(R. completa)异常选择非寄主榅桲产卵的现象，匈牙利农业研究中心团队通过GC-MS挥发性分析、GC-FID/EAD/EPD电生理记录及Y型管行为实验，发现雌蝇对榅桲果实酯类挥发物的特异性响应，揭示嗅觉受体对非寄主挥发物的广泛识别能力。该研究为昆虫宿主选择机制提供新见解，对开发新型诱捕剂具有应用价值。

　　

在自然界中，昆虫与宿主植物之间往往存在着精妙的协同进化关系，但偶尔也会出现令人费解的"错误选择"。欧洲榛实蝇(Rhagoletis completa)作为高度专一性的害虫，其幼虫仅能在胡桃属(Juglans)植物上完成发育，却在匈牙利罗姆哈尼地区被多次观测到在榅桲(Cydonia oblonga)果实上产卵的异常现象。这种明显违背进化逻辑的行为引发了科学家的强烈兴趣——为何这种专一性害虫会持续选择对其后代致命的宿主？这一现象背后是否隐藏着未被认知的感官机制或进化线索？

为解答这些疑问，匈牙利农业研究中心植物保护研究所的Sándor Kecskeméti团队开展了一项跨学科研究。通过两年的野外观察，研究人员记录到榛实蝇在榅桲树上表现出完整的求偶、交配、产卵等系列行为，甚至发现雄蝇会守卫产卵点。解剖显示榅桲果实表皮下的卵簇和初孵幼虫均无法存活，证实其作为"死端宿主"的特性。这一反常现象促使团队从化学通讯角度深入探究其机制。

研究采用GC-MS分析比较了胡桃与榅桲果实/叶片的挥发物谱，发现榅桲果实富含酯类(68%)而胡桃以萜类(41%)为主。通过GC-FID耦合的触角电位(EAD)和颚须电位(EPD)技术，在52种电生理活性物质中鉴定出雌蝇对榅桲特有酯类的强烈响应。Y型管行为实验证实未交配雌蝇显著偏好榅桲(62/90)，而雄蝇无显著偏好。分子系统学分析确认观测个体确为R. completa，排除了物种鉴定误差。

关键实验技术包括：1) 野外行为学观测记录交配与产卵行为；2) GC-MS挥发性成分分析比较宿主差异；3) GC-FID/EAD/EPD检测嗅觉器官电生理响应；4) Y型管双选择行为实验验证宿主偏好；5) mtDNA分子鉴定确保物种准确性。样本来源于匈牙利Nógrád县的自然发生种群。

"挥发性谱化学分析"显示，榅桲果实挥发性特征与胡桃差异显著，其酯类占比高达68%，包括乙基异丁酸酯、己酸乙酯等15种胡桃缺乏的化合物。这些物质在后续电生理实验中显示出强烈的触角响应。

"电生理记录"部分揭示，雌蝇触角对榅桲特有酯类响应强度是胡桃挥发物的2.3倍，且颚须对长链酯类(如辛酸乙酯)具有性别特异性响应。值得注意的是，(Z)-3-己烯基乙酸酯在所有植物部位均存在，但仅在胡桃样本中引发电生理信号。

"Y型管行为实验"数据表明，雌性偏好具有统计学意义(p<0.001)，而雄性选择无显著差异。对照实验排除了装置本身的位置偏好影响，证实选择行为完全由挥发性信号驱动。

"分子系统学分析"构建的贝叶斯系统树显示，采集样本与瑞士R. completa种群(HQ67711)形成高支持度分支(后验概率0.94)，确认其分类地位。

讨论部分提出了三种可能的解释机制：1) 榅桲表面附生酵母产生的酯类模拟了胡桃信号；2) 进化史上R. completa可能具有更广的宿主范围，保留了对非寄主挥发物的感知能力；3) 榅桲可能提供优于胡桃的成虫营养资源。特别值得注意的是，研究团队发现R. completa嗅觉系统对非寄主挥发物保持广泛敏感性，这与传统宿主专一性理论形成有趣对比。

该研究的意义在于：首先，揭示了专一性昆虫嗅觉系统的可塑性，为宿主转移机制提供新案例；其次，鉴定出的活性酯类物质为开发新型监测诱剂奠定基础；最后，异常宿主选择现象对预测害虫扩散风险具有预警价值。论文发表于《Scientific Reports》，为理解昆虫-植物互作提供了独特视角。