恐怖研究揭示真菌如何吸引杀树甲虫成为其下一个目标猎物

一只年轻的欧亚云杉树皮甲虫 (Ips typographus) 被共生真菌孢子包围。(Dineshkumar Kandasamy/Veit Grabe/马克斯普朗克化学生态研究所)

由于欧亚云杉树皮甲虫 (Ips typographus) 的侵扰，欧洲各地数以百万计的针叶树被摧毁，而真菌可能通过操纵树木的自然防御来帮助杀死树木的小动物。

根据一项新的研究，这些微小的甲虫可以嗅出它们的共生伙伴——真菌——分解树脂产生的芳香化合物，使甲虫更容易找到合适的树来吃和生孩子。

研究作者说，更好地了解这些化合物如何影响树皮甲虫的攻击可能有助于保护欧洲的针叶树，这很重要，因为气候变化使欧洲的森林更容易受到昆虫入侵。

大约 5 毫米（0.2 英寸）长的I. typographus可以相对快速地杀死成熟的树木，这归因于它们大量攻击以压倒树木的防御系统以及它们如何引入真菌共生体来帮助甲虫入侵并定居在树。

昆虫和宿主植物之间的许多相互作用都与芳香化合物有关。树木精心混合了多种化合物，可以驱除、诱捕或毒害以它们为食的昆虫，以及与昆虫共生的友好真菌。

我们知道甲虫利用信息素吸引新兵进行大规模攻击； “被征服”的树产生的化合物也聚集在其他甲虫中。然而，信息素在维持真菌共生中的作用尚不清楚。

树皮甲虫克服针叶树强大防御系统的能力让一些科学家怀疑真菌是否可能有所帮助，因为真菌会产生它们自己的强效挥发性化学物质混合物。甲虫优先以感染共生真菌的树木为目标。

作者在之前的研究中表明，I. typographus可以通过它们的化学成分识别它的真菌共生体Grosmannia、Endoconidiophora和Ophiostoma。

现在他们已经表明，Grosmannia penicillata和其他真菌共生体代谢来自挪威云杉 (Picea abies) 的云杉树脂化合物，挪威云杉是甲虫的寄主树，将香气变成一种有吸引力的含氧衍生物混合物。

“我们已经能够证明，当在标准真菌生长培养基上培养时，树皮甲虫会被它们的真菌伙伴所吸引，”主要作者、瑞典隆德大学的生物化学家 Dineshkumar Kandasamy 说。

“现在我们想知道如果我们在添加云杉树皮粉的更自然的培养基上培养真菌会发生什么。甲虫现在会被真菌吸引吗？”

来自欧洲和南非的研究人员团队在实验室中对树皮甲虫和挪威云杉树的树皮样本进行了一系列测试，以了解甲虫使用哪些化学信号来寻找感染真菌的树木。

他们发现G. penicillata真菌将树皮树脂中的化学物质（称为单萜）分解成新化合物，并且在真菌感染后 12 天，这些化合物构成了树皮样本释放的大部分化学物质。

树皮中的特定信息素吸引了甲虫，尤其是雌性甲虫，当存在共生真菌时，对云杉树皮上的信息素更感兴趣。

研究人员还发现I. typographus具有对这些含氧化合物敏感的专用嗅觉神经元。还对另一种对树皮甲虫有害的名为木霉菌属的真菌进行了测试，它也产生含氧代谢物，但I. typographus对它们不感兴趣。

Kandasamy 及其同事惊讶地发现，当真菌共生体在云杉树皮上生长时，甲虫会被吸引到树皮上并在其中形成隧道。

结果表明，树皮甲虫可以闻到真菌产生的化合物混合物，并根据这些真菌是它们的共生伙伴还是对它们构成威胁来追踪气味。

含氧代谢物可以帮助甲虫确定是否存在真菌、寄主树保护自身的程度，或者真菌是否压倒了它，并确定潜在的觅食和繁殖地点。

马克斯普朗克化学研究所的生物化学家 Jonathan Gershenzon 说：“真菌代谢树最初产生的树脂成分作为防御的能力可以表明哪些真菌是有毒的，可以作为甲虫的好伙伴。”生态。

但是，虽然真菌的信息素可能对树木造成破坏，但它可能是更好地管理甲虫入侵的秘密成分。

目前，害虫防治方法仅使用甲虫信息素来吸引受害者，但效果不佳。在混合物中添加真菌化学品可能是让更多甲虫进入信息素陷阱并拯救更多树木的关键。

该研究已发表在PLOS Biology上。