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PMS 中山大学胡建教授团队:低温驱动寄生蜂囊胚期滞育,助力生物防治


作者: 文章来源:科学网

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  PMS 中山大学胡建教授团队:低温驱动寄生蜂囊胚期滞育,助力生物防治。

   文献速读:

   2026年7月,中山大学农业与生物技术学院胡建教授团队在Pest Management Science发表了题为Temperature-driven embryonic diapause in the polyembryonic endoparasitoid Macrocentrus cingulum (Hymenoptera: Braconidae)的研究论文,首次报道寄生蜂囊胚期滞育现象,揭示该蜂低温主导型滞育的调控特征。

   寄生蜂是自然生态系统中重要的害虫天敌,但其实际应用常受限于成蜂羽化时间与田间害虫发生期不同步。借助滞育可延长寄生蜂储存周期,实现天敌按需释放。该研究发现,17 ℃低温即可诱导腰带长体茧蜂(Macrocentrus cingulum)进入滞育,该过程不依赖寄主滞育,也不受光周期调控。滞育发生在囊胚期,此阶段胚胎形态发生改变,细胞增殖近乎停滞,该状态可维持46天。滞育敏感期自胚胎原基形成起,持续至深色细胞团聚集,至少需要连续25天低温诱导;该敏感性主要来自胚胎自身,母代贡献微弱。滞育可通过自发或人工途径终止。虽然滞育解除当代存在短期适合度代价,但雌蜂效能不受影响,且适合度指标可在正常饲养一代后完全恢复。该研究为该寄生蜂的规模化储存提供可行方案,也为寄生蜂胚胎滞育研究奠定基础。

   摘要图 低温即可诱导腰带长体茧蜂在囊胚期滞育,滞育敏感期处于胚胎发育早期。经自发或人工途径终止滞育后,可获得具备繁殖活力的雌蜂

   正文导读:

   【研究背景与问题】

   腰带长体茧蜂是亚洲玉米螟的优势天敌,田间自然寄生率最高可达70%。该蜂具有独特的多胚发育特征:单枚卵可分裂产生大量基因型相同的子代,非常适合规模化扩繁。然而,实际应用中长期面临一项难题:如何在害虫暴发高峰期保障充足成蜂用于释放。滞育是昆虫应对不利环境而暂停发育的休眠策略,有望解决上述时间错配问题。但此前学界对该蜂滞育规律认知有限,其滞育所处的发育阶段尚不明确,难以开展人为调控。

   【结果一:低温是滞育的主导因素,寄主滞育并非必需】

   研究者设置两组处理:一组使寄生蜂在滞育寄主幼虫体内发育,并全程维持寄主的滞育条件;另一组使寄生蜂寄生正常发育的寄主,之后改变温度和光周期,观察寄生蜂能否进入滞育。

   研究得出两项结论。第一,低温是滞育诱导的主导因素:在17 ℃、持续黑暗条件下,寄生蜂滞育率可达100%,且该过程不受光周期调控。第二,寄主滞育不是寄生蜂发生滞育的必要条件:在21 ℃条件下,寄主滞育能促进寄生蜂滞育,但温度升高至26 ℃时,即使寄主处于滞育,寄生蜂仍不会滞育。另外,17 ℃、持续黑暗条件下绝大多数寄主不发生滞育,表明寄生蜂滞育由自身而非寄主决定。

   图1 低温即可诱导腰带长体茧蜂滞育。(A) 光周期与温度对亚洲玉米螟滞育的影响。(B) 寄主滞育对腰带长体茧蜂滞育的影响。(C) 光周期与温度对蜂滞育的影响。(D) 17 ℃、持续黑暗条件对腰带长体茧蜂与寄主滞育的影响

   【结果二:滞育发生在囊胚期,细胞增殖几乎停滞】

   研究者结合胚胎形态观察与EdU细胞增殖标记技术,发现一个罕见现象:正常条件下,胚胎原基形成后仅需半天就完成内陷,细胞持续活跃增殖;但低温滞育条件下,胚胎原基延迟内陷,其中的深色细胞团发生聚集和迁移,细胞增殖信号几乎完全消失,该状态可维持46天。这表明该蜂在囊胚期滞育,而该类型此前尚未在寄生蜂中报道。

   图2 腰带长体茧蜂在囊胚期滞育。(A) 滞育胚胎的形态及细胞增殖情况。红色箭头指示胚胎原基内陷,黄色箭头指示深色细胞团。(B) 细胞增殖信号的定量统计。(C) 各发育阶段的历期

   【结果三:敏感时期在子代胚胎,而非母代,有别于传统模式】

   多数在胚胎滞育的昆虫由母代感知并传递环境信号,从而决定子代是否进入滞育。但该研究结果与此传统模式不同:将处于不同发育阶段的寄生蜂胚胎转移至低温条件后发现,只有在胚胎原基形成至深色细胞团聚集的窗口期接受足够时长的低温刺激,才能成功诱导滞育。这表明滞育敏感期处于胚胎发育早期。母代低温暴露试验进一步佐证该结论:自蛹期起将雌蜂置于19 ℃低温条件,其子代在26?℃下发育时几乎不会滞育。这说明母代几乎不会向子代传递低温信号,子代胚胎自身感知低温信号后决定是否滞育。

   【结果四:滞育可有效解除,不影响天敌效能】

   该寄生蜂的滞育既可在原低温诱导条件下自发解除,也可通过转移至26 ℃、16L:8D条件下实现人工终止。研究还评估了经历滞育个体的生物学适合度:滞育解除后,当代个体的子代数量和羽化率出现短期下降,但雌蜂占比、雌蜂寿命和寄生能力与正常发育个体相比均无显著差异;经过一代正常条件饲养后,所有适合度指标均恢复至正常水平。

   【意义与展望】

   该研究首次报道寄生蜂囊胚期滞育,丰富了昆虫滞育的类型;建立明确的低温调控方案,为腰带长体茧蜂规模化储存与田间释放提供了可落地的技术框架。后续可进一步探究:这类深色细胞团是否承担温度感知和滞育信号传导功能?滞育胚胎发生了怎样的代谢重编程?解析以上科学问题,有望为精准调控寄生蜂发育挖掘新的作用靶点。

   论文信息:

   Temperature-driven embryonic diapause in the polyembryonic endoparasitoid Macrocentrus cingulum (Hymenoptera: Braconidae)

   吴启,张玉容,胡建*

   Pest Management Science

   DOI:10.1002/ps.71118

   原文链接:

   https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ps.71118

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   期刊介绍:

   Pest Management Science (PMS) 是作物保护与害虫防治领域前沿研究、发现与创新的全球标杆期刊,深受农学家、生物学家、化学家及环境科学家的信赖,致力于推动可持续害虫防治的发展、保障粮食生产体系安全,并助力全球生态环境保护,是害虫治理与作物保护领域的重要国际学术交流平台。

   2025 JIF:4.2 | CiteScore:7.2

   https://scijournals.onlinelibrary.wiley.com/journal/15264998

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来源:Pest Management Science

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