首次鉴定黑尾胡蜂的报警信息素:捕食者与猎物共用化学报警信号
生物入侵对生物多样性和食品安全构成了严重威胁,胡蜂通常具有较强的飞行能力和适应能力,近年来已有多种胡蜂发生了生物入侵,其中,体型较大的胡蜂一般具有更大的破坏性,因此大型胡蜂的入侵备受关注。黑尾胡蜂(Vespa soror)主要分布于亚洲东南部,是世界上体型最大的胡蜂之一,有剧毒,2019年春,加拿大温哥华岛首次发现黑尾胡蜂,科学家通过模型预测表明,如果不尽快消灭它们,胡蜂将会迅速在北美扩散,这对当地蜜蜂的生存将构成巨大威胁。黑尾胡蜂的雌蜂有着长达8毫米的毒针(图1),与毒针相连的毒腺里储藏有大量的毒素,这些毒素可导致过敏性休克,进而可能导致肝肾衰竭。黑尾胡蜂在攻击时会释放报警信息素,招唤同伴群起而攻之,因此,报警信息素使得黑尾胡蜂变得极度危险。黑尾胡蜂的报警信息素至今没有报道,该研究通过气相色谱-质谱联用、气相色谱-触角电位联用、触角电生理测定和野外生物活性测定,发现黑尾胡蜂蜂毒液中的5种主要挥发物(仲戊醇、异戊醇、2-庚醇、2-壬醇和乙酸异戊酯)是引发黑尾胡蜂攻击行为的主要化学成分。
蜜蜂是黑尾胡蜂最喜欢的猎物之一,黑尾胡蜂会以集群作战的方式捕食蜜蜂,当一只黑尾胡蜂发现蜜蜂巢穴后,它会在蜜蜂巢门口留下标记,很快召集数十只同伴集体攻击巢门口守卫的蜜蜂。黑尾胡蜂有坚硬的角质层保护,蜜蜂的蛰针无法刺穿,凭借发达的上颚,一只黑尾胡蜂每分钟能杀死数十只蜜蜂,在黑尾胡蜂的群体进攻下,由上万只蜜蜂的蜜蜂群只需几个小时就会被屠杀殆尽(图2)。
蜜蜂也使用报警信息素进行报警,其中,乙酸异戊酯和2-壬醇是蜜蜂报警信息素的重要成分,因此蜜蜂和黑尾胡蜂共用了部分报警信息素成分。这种化学信号的共享可能使双方能检测到对方的报警信号,为研究跨物种的化学通信带来了可能。该研究不仅增进了我们对黑尾胡蜂化学通讯的理解,也为入侵物种的管理和生物多样性的保护提供了新线索。相关研究结果以Identification of alarm pheromone components of the southern giant Asian hornet,Vespa soror,a major pest of honey bees发表在Insect Science上,中国科学院西双版纳热带植物园(以下简称“版纳植物园”)董诗浩研究员为该论文第一作者,谭垦研究员和加州大学圣地亚哥分校James C. Nieh教授为通讯作者。该研究得到了版纳植物园“十四五”规划、彩云博士后创新项目和国家自然科学基金的资助。
图1.黑尾胡蜂的毒针
图2. 黑尾胡蜂攻击蜜蜂蜂巢