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雌性翅膀退化的冬尺蛾 精选

已有 4111 次阅读 2025-1-2 17:25 |系统分类:科普集锦

       冬至,标志着冬季正式开始,也代表着一年的最寒冷时期。冬至的当天,很多地方还是艳阳高照,但隔了一天,就下起了雪霰,最近的气候还是很符合节气规律的。在这个寒冷的季节里,许多昆虫都会选择进入蛰伏状态,以抵御严寒天气给它们带来的威胁。

       但在蛾类中,则有一些冬天才羽化的蛾,这类蛾统称为冬蛾(Winter moths)。所谓冬蛾,泛指晚秋至早春低温季节(通常是10月至次年4月)中羽化为成虫,并进行交配产卵等繁殖行为的蛾类。一个普遍的看法是,在此期间,冬蛾的捕食者较少,有利于这些飞蛾减少能量消耗在寒冷季节生存。

       冬蛾包含了很多不同的类群,其中主要是冬尺蛾(winter geometrid moths)与冬夜蛾(Winter noctuid moths);实际上全世界广义的冬尺蛾也很多,分属于3亚科45属大约300余种。总体来说,全世界的蛾类超过160000种,但冬蛾的估计种群规模仍然未知。南京的昆虫爱好者们前几年曾经发起过在当地寻找冬蛾的活动,并发现了黑缘刺冬尺蛾等数十种不同的冬尺蛾与冬夜蛾,也是非常好的公众参与科学研究及调查的范例。

       狭义的冬尺蛾(Operophtera brumata)是尺蛾科秋尺蛾属(Operophtera)的代表性物种,种加名brumata来自于Brumate(冬化),以区别于恒温动物的冬眠(Hibernate)。冬尺蛾在欧洲和亚洲西南部的近东地区都很丰富,是评估昆虫种群动态的著名模式生物,它也是温带地区极少数成虫在深秋和初冬活跃的鳞翅目昆虫之一。1930年后,冬尺蛾在加拿大和美国等地也有发现,与欧洲本土相比,北美的宿主范围发生了变化(Elkinton等人,2010)。因为冬尺蛾对苹果树、樱桃树、李树和梨树等多种树种具有较大的危害性,因此被各国视为入侵物种备受重视。

    冬尺蛾雌蛾翅膀短小退化

       冬尺蛾形态上的一大特点是,雌蛾翅膀短小,不能飞行,但雄蛾有翅膀,飞行有力,呈现为典型的两性异形。雌蛾成虫体色棕灰,身材臃肿,虽然不会飞,但附肢强健,利于攀爬;体表鳞片粗壮,可能是利于保温。雄蛾前翅的底色从灰黄色到米棕色不等,正面有数道不显著的深褐色波浪纹。值得注意的是,雌性有基本的翅膀,与雄性相比,它们的翅膀变小了,许多科学家认为雌性没有翅膀,并不完全正确。雌蛾在某些情况下,会吐出丝线,附着在邻近的树木上,在气流的帮助下扩散。

    冬尺蛾雄蛾正反面

    正在交配的冬尺蛾

       在深秋的最初霜冻之后,成虫在11月中旬下旬从土壤中出来。雌蛾从蛹中羽化出来,爬上树,在晚上释放信息素来吸引雄蛾。交配后,雌蛾会在树皮缝隙、树枝、地衣和树皮鳞片下产下150350个小卵。通常,雌蛾越大,产下的卵就越多,因而交配时,雄蛾也更喜欢较大的雌蛾。也就是说,它们的审美应该是以肥为美的。

    冬尺蛾幼虫

       冬尺蛾幼虫在早春孵化。刚孵化出来的冬尺蛾幼虫体长仅2.5毫米,在六周后,它们可以长到19毫米。冬尺蛾幼虫通常钻入鲜嫩的叶芽内进食,从内部吃掉一个个叶芽,加上冬季气温较低,天敌较少,化学药物防治效果通常也不理想。在挪威北部山地的桦树林,每隔10年左右冬尺蛾就会出现周期性爆发,导致桦树林的普遍落叶和部分死亡。但是植物也有自己的生存策略,以橡树为例,它们可以通过改变叶芽萌发与卵孵化的同步周期,影响新孵化的冬尺蛾幼虫的存活,并降低成虫阶段的繁殖力。如果叶芽萌发显著发生在冬尺蛾的卵孵化之前,或者卵孵化在叶芽萌发之前,很大一部分幼虫会饿死。

       冬尺蛾雌蛾翅膀退化的机制,在基因组序列分析的层面可以找到一些有价值的线索,可能与rdx样基因家族在性别特异性翅膀大小分化中发挥作用有关,尽管其机制尚不清楚。分析发现,Rdx通过与CUL3形成复合物,可导致参与翅膀发育的转录因子Ci泛素化。在其他昆虫的翅膀发育过程中,已经知道转录因子Ci的表达水平会增加,但这些基因元件在冬尺蛾雌蛾翅膀退化的具体作用还需要更深入的研究。

吉布提 2023发行有冬尺蛾邮票。

图片来自网络,谢谢原作者。 

主要参考文献:

Derks MF, et al. 

The Genome of Winter Moth (Operophtera brumata) Provides a Genomic Perspective on Sexual Dimorphism and Phenology. Genome Biol Evol. 2015 Jul 29;7(8):2321-32.



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