mile米乐中国官方网站 被认为是锯虫的“耳朵”实际上是一个“共生器官”

8479_8754鼓膜器官据说有锯齿臭虫中，该结构实际上并不是听觉器官，而是一个特定的丝状真菌共生器官此外，当锯虫产卵时，该器官中培养的细菌也会被释放。寄生黄蜂这种共生器官不存在于幼虫或成年雄性中，当成年雌性出现时，胫骨中显示为扁平椭圆形结构。环境中存在大约 2,000 个毛孔冬虫夏草具有选择性培养与9273_9371|密切相关的低致病性丝状真菌的能力产卵时，成年雌性巧妙地用后腿将共生器官的真菌接种到卵上，并用菌丝覆盖卵表面，从物理上防止寄生蜂的寄生。

这项研究表明，之前报告中描述的锯虫的“鼓室器官”实际上是一种新的、以前未知的“防御共生器官”这是从自然界生物多样性中发现的一种新颖的微生物共生系统，在考虑共生的起源和进化时是一个有趣的研究结果。

该研究成果详情将于2025年10月17日发表在国际学术期刊《科学

了解不同生物体的高级生物学功能不仅作为基础科学很重要，而且作为应用应用的种子也很重要。昆虫和微生物是构成生物多样性核心的一组生物体。许多昆虫与特定微生物有着密切的共生关系，通过融入微生物先进的生物学功能，它们能够利用它们自身难以利用的食物资源和生态位来繁衍生息。在此背景下，针对昆虫的高级生物学功能，包括许多农业害虫、卫生害虫和公害虫，以及与之相关的共生微生物，正在进行各种研究和开发工作，从旨在阐明功能的基础研究到害虫防治的应用研究。

昆虫和人类一样，也有视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉等感觉器官。在昆虫中，复眼主要负责视觉。那么听力呢？例如，蟋蟀和螽斯的前腿胫骨上有椭圆形的鼓膜器官，其作用类似于人耳中的耳膜来感知声音（图1）。蝉、蚱蜢、飞蛾、螳螂等的胸部和腹部都有鼓室器官，使它们能够感知声音和振动。这样，昆虫的听觉器官极其多样化，并且被认为是独立且反复进化的。

臭虫被称为农业和林业害虫，它们用针状的嘴吸取植物汁液，但其中许多在消化道中发育出共生器官，这在它们的生存和生长中发挥着重要作用共生细菌迄今为止，AIST一直致力于阐明臭虫中共生细菌的新功能，并发现共生细菌可以将臭虫变成害虫（2007 年 6 月 13 日 AIST 新闻稿)，共生细菌对农药抗性的发现 (2012 年 4 月 24 日 AIST 新闻稿)，发现共生细菌通讯所必需的宿主蛋白 (2021 年 6 月 15 日 AIST 新闻稿)，利用德国绿椿象开发实验性昆虫-大肠杆菌共生进化系统(2022 年 8 月 5 日 AIST 新闻稿）之类的研究成果。

有报道称，Sawbugidae 科成年雌性的后腿有专门的鼓膜器官。^[1]然而，尚未进行进一步的研究。然而，像蝉一样唱歌的臭虫尚不清楚，但已经报道了利用振动进行各种交流的臭虫^{[2, 3]}锯虫真的用后腿上的“耳朵”感知声音和振动吗？当我们仔细观察锯虫的后腿器官时，我们意外地发现它实际上并不是鼓室器官，而是一个新的共生器官。

这项研究和开发得到了科学研究补助金 (A)“共同进化表型出现”等以及日本科学技术振兴机构 (JST)“ERATO Fukatsu 共生进化机制项目”的支持。

当我们观察锯虫后腿的胫骨时，它在幼虫和成年雄性中被拉长（图2A，B），但在成年雌性中，它明显更宽，并且中心有一个椭圆形凹陷，乍一看类似于蟋蟀前腿的鼓室器官（图2C）。然而，如果你仔细观察，你会发现，与鼓膜相对应的区域并不是一层薄膜，而是一层带有许多小孔的实心薄膜。角质层(图2D)，而在成熟的雌性成虫中，有一束线状的东西从毛孔中伸出，并覆盖着白色物质(图2E、F)。通过培养，我们确认这种白色物质是一种丝状真菌（图2G、H）。每条腿的底部有 2000 个小孔分泌细胞确认了一组，认为细菌在分泌物中培养。

在观察雌性成虫产卵时，我注意到她的行为很奇怪。锯蝽产下的卵块串联排列，每产一枚卵，就用后腿的爪子轻轻刮去对侧腿相关器官上的白色物质，粘在卵表面，左右后腿交替进行（图3A；视频 1）。然后，菌丝开始从蛋表面生长，几天后，整个蛋块完全被菌丝覆盖（图3B-D）。幼虫也从充满菌丝体的卵块中孵化出来（图3E；视频 2）。

图3 锯虫产卵过程中的真菌施用行为以及卵块表面菌丝的生长

(A) 产卵雌性成虫表现出将细菌应用到来自后腿器官的卵上的行为 (视频 1）。 (B-D) 产卵后，卵块在几天内就会被菌丝体覆盖。 (E) 幼虫从覆盖着菌丝的卵块中孵化出来 (视频 2）。

这个后腿器官中生长着什么样的真菌？它与从鸡蛋中生长的细菌相同还是不同？让从不同地点收集的成年雌性锯虫产卵后，从每个后腿器官和卵团中提取DNA，并进行细菌菌群分析。母虫后腿器官和卵团中的细菌菌群非常相似，证实母虫将后腿器官中的细菌传播到卵表面。检测到的细菌主要有Simplicillium、Lecanicillium、棘霉菌占优势，但也检测到其他真菌，并且不仅在群体之间而且在群体内部的细菌区系中观察到显着的多样性。换句话说，虽然特定细菌占优势，但其特异性并不完美，并且考虑到幼虫阶段不存在后腿器官，因此认为它不是稳定地一代又一代地遗传的，而是从每一代的环境中获得的。

那么为什么锯虫要给它们的卵接种细菌呢？卵块被菌丝覆盖有什么意义吗？当我们调查田间锯虫种群时，我们发现它们的卵经常被寄生黄蜂感染。如果卵上覆盖着菌丝，寄生蜂就无法接近卵，也无法成功寄生（图 4A；视频 3）。另一方面，如果菌丝量少或稀疏，寄生蜂可以接近卵并插入其产卵器，建立寄生（图4B；视频 4）。当将覆盖有菌丝的卵块和用刷子轻轻去除菌丝的卵块在圈养和田间呈现给寄生黄蜂时，结果表明，在两种情况下，去除菌丝的卵块被寄生黄蜂寄生的比率均显着较高（图4C）。换句话说，覆盖卵的菌丝对寄生黄蜂具有保护作用，而锯虫的后腿器官被发现是培育丝状真菌以保护卵的防御性共生器官。

在观察寄生黄蜂的行为时，它们试图接近被菌丝覆盖的卵团，虽然被菌丝挡住了，但它们似乎并没有特别避开菌丝。然而，我们观察到触角的主动清洁，可能是由于孢子和菌丝的粘附（视频 3）。即使寄生蜂被迫接触培养的菌丝和孢子，感染率和死亡率也没有增加，因此真菌的防御作用不是由于驱避物质或致病性，而是由于菌丝生长茂密。物理防御

图4 覆盖锯虫卵块的菌丝对寄生黄蜂的防御作用

(A) 寄生蜂无法接近覆盖着菌丝体的卵块，也无法产卵 (视频 3）。 (B) 去除菌丝可以让寄生蜂产卵 (视频 4）。 (C)将覆盖有菌丝的卵块和去除了菌丝的卵块提供给圈养的寄生蜂时的寄生率差异。这种差异具有统计学意义。现场实验也证实了类似的趋势。

锯鳐科中只有一种昆虫分布在日本本土。这是一种分布在台湾和南西群岛的锯虫圆锯臭虫、黑臭虫、南瓜臭虫、广津臭虫视频 5、视频 6、视频 7、视频 8）。换句话说，我们假设后肢器官和彩蛋行为可能是锯虫的共同祖先进化而来的。

 

图 6 在各种锯虫中观察到的产卵过程中的卵传播行为
(A) 圆锯虫 (视频 5）。 (B) 黑臭虫 (视频 6）。
(C) 南瓜臭虫 (视频 7）。 (D) 广津椿象 (视频 8）。

18614_18906Megymenumspp)，其他锯虫也可能只将后腿器官的分泌物涂抹在卵上；需要进一步的研究来证实这一点。

上述结果表明，成年雌性锯虫后腿的胫骨，被认为是形态上特化的“鼓室器官”，实际上是一种新型的共生器官。与“鼓膜”相对应的椭圆形区域是一个有许多毛孔的角质层，毛孔的分泌物被用来培养特定的丝状真菌，在产卵时涂在卵上，厚厚的菌丝通过物理阻挡寄生黄蜂的接近来保护卵。树皮甲虫菌囊或蜜柑装备在人体表面角质层的空洞中培养并维持特定的酵母状共生细菌，并将通过将其接种到死树上钻孔的隧道壁上而增殖的细菌用作食物。修炼共生19490_19737

尽管环境中存在无数微生物，但某些丝状真菌选择性地从锯臭虫的后腿器官中生长。这种高度选择性培养的机制尚不清楚，但很可能是由于分泌到后肢器官毛孔中的物质所致。无论是基础科学还是应用微生物学，这都是一个有趣的现象。转录组分析、蛋白质组分析、代谢组分析等等。

目前，利用共生微生物控制害虫和病原微生物的技术开发正在世界范围内取得进展，这项研究成果有望在未来应用于基于控制丝状真菌生长的昆虫控制。

已出版的杂志：科学
论文标题：昆虫后腿上的防御性真菌共生
作者：西野贵德^†，森山稔^†，向井宏美^†，田桥正彦^†、细川贵宏、张信义、立川修二、Naruo Nikoh、古贺龙一、郭志宏、深津武间（^†共同主要作者)
DOI：101126/scienceadp6699

[1] Lis JA (2003) Dinidoridae 鼓室器官的外部形态（半翅目：异翅目：蝽总科）。波兰昆虫学杂志 72, 297-304. https://wwwresearchgatenet/publication/258364434
[2] 2018 年 12 月 28 日京都大学/林业和林产研究所新闻公告“发现臭虫卵同时孵化的巧妙机制 - 利用一个卵的振动作为信号来孵化兄弟卵”https://wwwffprigojp/press/2018/20181228/indexhtml
[3] 2022 年 2 月 1 日，林业与林产研究所/弘前大学出版社公告“揭示褐臭虫独特的求爱舞蹈 - 揭开通过不同感官进行交流的进化之谜”https://wwwffprigojp/press/2022/20220201/indexhtml

鼓膜器官

昆虫中发现的听觉器官，就是所谓的昆虫“耳朵”。它们通过将由感觉神经细胞组成的“弦器官”放置在“鼓膜”（身体表面的一层薄角质层）内来接收声音和振动。蟋蟀和螽斯在前腿胫骨上有鼓膜器官，蝉在腹面有鼓膜器官，螳螂在胸部有鼓膜器官。[返回来源]

锯齿臭虫

学名是细角鹬这是日本本土唯一分布的物种，属于半翅目锯齿科。它是一种黑褐色的臭虫，体长约15毫米，其日文名字来源于其腹部外缘的锯齿状形状。它寄生于葫芦科植物上，在野外可在日本葫芦、瓠瓜、瓠瓜上发现，也能为害黄瓜、南瓜。[返回来源]

丝状真菌

通过形成菌丝生长的真菌的总称，属于霉菌和蘑菇科的成员。与酵母相反，酵母是单细胞真菌的总称。[返回来源]

共生器官

宿主生物体的器官，专门容纳共生微生物。[返回来源]

寄生黄蜂

幼虫过寄生生活的蜜蜂的总称，寄生在卵上的蜜蜂特称为卵寄生蜂。作为锯臭虫的主要卵寄生蜂，短三溶菌和卵囊虫sp。 （他们都没有日本名字）是已知的。[返回来源]

胫骨

昆虫的腿由近节、横节、大腿节、胫骨节和踝节组成（见图）。[返回来源]

冬虫夏草

属于子囊菌目的昆虫寄生真菌的总称。它们感染并杀死活的昆虫和其他节肢动物，生长蘑菇（子实体、分生孢子束）并形成孢子（子囊孢子、分生孢子）。[返回参考源]

防御共生器官

防御共生是指生物体通过利用共生关系中其他生物体的能力来获得并加强自身的防御功能。例如，切叶蚁通过与产生抗生素的放线菌共存来消除病原微生物。防御性共生器官是专门用于防御性共生的生物体器官。[返回来源]

共生细菌

在生物体内共生的细菌。共生于肠道内的细菌称为肠道共生菌，共生于细胞内的细菌称为细胞内共生菌。[返回来源]

角质层

由构成表皮的细胞形成的耐用膜结构，分泌到外部。在包括昆虫在内的节肢动物中，角质层形成外骨骼，其主要成分是一种称为几丁质的多糖和角质蛋白。[返回来源]

分泌细胞

将特定代谢物（分泌物）分泌到体内和体外的细胞。分泌物分为内分泌物（分泌到体内）和外分泌物（通过排泄管分泌到体外）。[返回来源]

Simplicillium(Simplicillium）

一种丝状真菌，属于子囊菌目和虫草菌属。从锯臭虫的后腿共生器官中鉴定出什么亚热带简霉密切相关据说是从土壤、锈病感染的植物、蘑菇和其他真菌、植物、线虫和昆虫中分离出来的，但对昆虫的高致病性尚未见报道。[返回来源]

Lecanicillium (Lecanicillium）

一种丝状真菌，属于子囊菌目和虫草菌属。从锯臭虫的后腿共生器官中鉴定出什么Lecanicilliumantillanum是啊Lecanicillium aphanocladii密切相关据说是从土壤、感染白粉病的植物、蘑菇等真菌、昆虫中分离出来的，但对昆虫的致病性高尚未见报道。[返回来源]

棘霉菌 (Akanthomyces）

一种丝状真菌，属于子囊菌目和虫草菌属。从锯臭虫的后腿共生器官中鉴定出什么Akanthomyces lecanii是啊毒蝇小酵母密切相关，主要从昆虫和真菌中分离出来。对昆虫具有高致病性的菌株有时被用作对抗粉虱和蚜虫等害虫的微生物控制材料。[返回来源]

物理防御

生物体用来保护自己免受外敌和病原体侵害的生物防御机制中，它指的是那些主要利用物理屏障和结构的机制。例如，皮肤的角质层充当物理屏障，防止病原体进入。粘膜具有用粘液捕获异物并将其排出体外的功能。[返回来源]

圆锯臭虫

学名是短角鹬台湾当地的名称是短角茶花象。寄生于葫芦科植物上。它是与日本锯虫同属的近缘种，但在日本并不分布。[返回来源]

黑臭虫

学名是中国蠹虫旧学名中华曲果经常被使用。它在台湾的当地名称是九张虫或黄角茶花。寄生于葫芦科植物上。在日本，有冲绳的旧记录，但没有最近的收藏。在中医中，它被用作草药“Kukamushi”。[返回来源]

南瓜臭虫

学名是小圆盾藻台湾当地的名称是小皱茶花象。主要寄生于豆科植物。在日本，有冲绳的旧记录，但没有最近的收藏。[返回来源]

广津臭虫

学名是Eumenotes pacao台湾当地的名字是甲椿象。它寄生于Noasagao等植物，也可能对红薯造成损害。在日本，奄美大岛以南的南西群岛有记载，台湾也有分布。[返回来源]

树皮甲虫

属于鞘翅目、树皮甲虫科和树皮甲虫科昆虫的总称。他们靠在枯死的树皮下钻洞为生。大多数物种或多或少与真菌共生，从木材中获取营养，而那些具有特别高级共生关系的物种被称为豚草甲虫，它们将真菌囊中的共生细菌（豚草真菌）种植到在木材中挖掘的隧道中，并以增殖的真菌为食。[返回来源]

菌囊，Mycangia

Mycangia（单数形式：mycangium）被翻译为mycangium。容纳和运输与昆虫共生的真菌和酵母等微生物的器官。角质层中面向外界的凹形结构，包括体表和生殖器官，通常排列有外分泌细胞，并容纳特定的共生微生物。[返回来源]

修炼共生

它是与微生物共生关系的一种形式。例如，切叶蚁收集植物叶子，在地下巢穴中咀嚼它们，然后给它们接种共生细菌，建立一个“细菌花园”，并将生长在那里的细菌作为食物。真菌营养树皮甲虫以在木材内部的隧道中培养的共生真菌为食。人们指出了与人类农业的相似之处。[返回来源]

转录组分析、蛋白质组分析、代谢组分析

全面的表达基因分析、蛋白质分析和代谢物分析。高通量 DNA 测序仪和质谱仪用于分析。[返回来源]