斑翅果蝇(Phortica variegata)对生态相关挥发物的嗅觉响应:媒介昆虫嗅觉性二态性及防控靶点研究

【字体: 时间:2025年06月03日 来源:Parasites & Vectors 3

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  为解决斑翅果蝇(Phortica variegata)作为人兽共患眼线虫(Thelazia callipaeda)新兴媒介的嗅觉机制不清问题,研究人员利用 GC-EAD 等技术,研究其对合成及天然挥发物的响应。发现雄蝇对酚类、酮类等响应更强,且其嗅觉更偏向微生物挥发物,为开发诱剂奠定基础。

  
在昆虫传播的疾病中,由眼线虫(Thelazia callipaeda)引起的 ocular nematosis 正成为欧洲日益严峻的公共卫生问题。这种原本源于东南亚的寄生虫,通过斑翅果蝇(Phortica variegata)传播,而雄蝇独特的 “舔泪” 行为是传播关键。然而,该果蝇如何通过嗅觉定位哺乳动物宿主、其嗅觉系统与生态环境的关联机制却几乎空白。目前,缺乏针对该物种的高效诱剂或驱避剂,导致监测和防控手段有限。因此,解析斑翅果蝇的嗅觉响应机制,成为阻断寄生虫传播链的关键科学问题。

瑞典农业科学大学(Swedish University of Agricultural Sciences)与匈牙利农业研究中心(HUN-REN Centre for Agricultural Research)的研究团队,围绕斑翅果蝇的嗅觉生态学展开研究。他们通过比较该物种与模式生物黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)的嗅觉差异,揭示其对宿主相关挥发物和微生物源气味的特异性响应,为开发靶向防控技术提供了理论依据。该研究成果发表在《Parasites & Vectors》,为理解媒介昆虫嗅觉适应机制及制定防控策略开辟了新方向。

研究主要采用以下关键技术方法:

  1. 气相色谱 - 触角电位联用技术(GC-EAD):检测果蝇触角对 47 种合成挥发物(包括已知的蚊虫宿主定位相关化合物)的电生理响应,比较雌雄个体及与黑腹果蝇的差异。
  2. 气相色谱 - 质谱联用技术(GC-MS):分析天然挥发物样本(如狐狸粪便、人体气味、红酒 - 苹果醋诱饵)的化学组成,并与触角响应数据关联。
  3. 生态相关挥发物采集:利用活性炭吸附法收集哺乳动物粪便、人体气味及发酵诱饵的挥发物,模拟自然环境中的嗅觉刺激。

研究结果


1. 嗅觉响应的性别差异与宿主定位相关化合物


雄蝇对酚(phenol)、3 - 辛酮(3-octanone)和 sulcatone(6 - 甲基 - 5 - 庚烯 - 2 - 酮)的触角响应显著强于雌蝇,表现出嗅觉性二态性。其中,sulcatone 作为人体皮肤和动物排放的成分,可能引导雄蝇定位哺乳动物宿主。值得注意的是,雌蝇对狐狸粪便中的 sulcatone 无响应,暗示其检测阈值存在性别差异。

2. 与黑腹果蝇的嗅觉谱分化:偏向微生物源挥发物


斑翅果蝇对黑腹果蝇敏感的萜类(如 β- 石竹烯、法尼醇)无响应,却对茴香醚(anisole)、丙酸乙酯、乙酸丙酯等微生物或发酵相关挥发物反应更强。这一差异表明,斑翅果蝇的觅食生态更依赖微生物底物(如果树流胶、腐烂真菌),而非植物源气味,与其幼虫在发酵树液中发育的习性一致。

3. 天然挥发物的触角响应特征


在红酒 - 苹果醋诱饵、狐狸粪便等样本中,雄蝇对非醛(nonanal)、癸醛(decanal)、sulcatone 等成分响应强烈,且这些化合物在哺乳动物相关样本中普遍存在。值得注意的是,茴香醚仅在狐狸粪便中检测到,提示其可能作为连接微生物栖息地与宿主的嗅觉线索。

研究结论与讨论


斑翅果蝇的嗅觉系统呈现显著的性别分化,雄蝇对宿主相关挥发物的高敏感性与其 “舔泪” 传播寄生虫的行为特化直接相关,这是昆虫媒介中罕见的 “雄性专属性传播” 模式的嗅觉基础。与黑腹果蝇相比,其嗅觉受体谱更偏向微生物源气味,反映了食性从果实向发酵底物和动物宿主的生态适应。

该研究首次揭示了斑翅果蝇嗅觉性二态性的分子基础,并鉴定出 sulcatone、酚类、醛类等潜在诱剂成分。这些发现不仅深化了对双翅目媒介嗅觉进化的理解,更直接为开发 “基于挥发物的监测陷阱” 提供了候选化合物,有望突破现有防控技术的瓶颈。未来研究可进一步通过行为学验证这些化合物的诱捕效果,并结合基因编辑技术(如 CRISPR)解析嗅觉受体(OR)的功能,为阻断眼线虫传播链提供精准靶点。

研究的局限性在于仅分析了触角电生理响应,尚未开展完整的行为学验证。但作为该领域的奠基性工作,其发现为 “从嗅觉机制到应用技术” 的转化研究奠定了关键基础,对理解人兽共患病媒介的生态适应策略具有普遍科学意义。

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