豆象触角敲击行为作为求偶信号的功能解析及其对雌性繁殖偏好的影响

本研究通过触角切除实验，首次实证检验了豆象(Callosobruchus maculatus)雄性触角敲击行为(antennation)的求偶功能。研究人员发现，在多重交配情境下，雌性会为触角完整的雄性产下更多卵，表明触角敲击强度是雌性隐秘选择(cryptic female choice)的关键指标。该成果为理解昆虫交配中触觉信号传递机制提供了新证据，发表于《Behavioural Processes》。

　　

在昆虫交配行为研究中，触觉信号传递机制长期存在认知空白。豆象(Callosobruchus maculatus)雄性在交配前会快速敲击雌性背部(antennation)，这一行为虽被推测具有求偶功能，但缺乏实验证据。更关键的是，环境压力如何影响这种行为的进化策略尚不明确——前期研究发现，幼虫高密度条件下发育的雄性睾丸更小但触角敲击频率更高，暗示该行为可能补偿精子竞争劣势。

为解开这些谜团，Lake Forest College的研究团队设计了两阶段实验：首先通过单次交配比较触角完整与切除雄性(触角切除50%)的交配表现；随后进行双重交配实验，监测雌性产卵偏好。研究采用行为量化方法，记录交配延迟时间(latency to copulate)、踢腿行为(kicking duration)等指标，并结合卵簇大小(clutch size)分析繁殖投资差异。

Laboratory population
实验使用2018年建立的豆象人工种群，在27°C恒温条件下以豇豆(Vigna unguiculata)饲养。为排除遗传干扰，所有测试个体均来自标准化繁育协议下的未交配成虫。

Experiment 1: Single matings
单次交配数据显示，触角切除未显著改变雄性交配行为参数：触角敲击延迟(t₅₀
=0.58, P=0.45)、敲击持续时间(t₅₀
=2.01, P=0.16)等指标无统计学差异。雌性反应指标同样未显示偏好，包括交配延迟(t₅₀
=2.60, P=0.11)和踢腿延迟等。

Experiment 2: Double matings
双重交配实验揭示关键发现：当雌性先后与完整雄性和触角切除雄性交配时，其与完整雄性交配后的卵簇显著更大(P<0.05)。这种差异仅出现在第二次交配中，表明触角信号在多重交配情境下才显现选择优势。

Discussion
研究首次证实antennation在豆象中具有求偶功能，其强度通过隐秘雌性选择影响繁殖输出。更深远的是，该发现为"补偿假说"提供了支持：当雄性因环境压力(如幼虫高密度)导致精子竞争能力下降时，增强触角敲击可能成为替代策略。这种可塑性交配策略的揭示，为理解性选择与生态压力的协同进化提供了新视角。

Ethical note
所有实验遵守Lake Forest College无脊椎动物研究规范，个体最终通过冷冻法安乐死。这种以行为生态学手段替代基因操作的实验设计，也为类似研究提供了伦理参照。

该研究的创新性在于将行为量化与生殖输出直接关联，突破了传统交配行为研究止步于现象描述的局限。未来研究可进一步探索触角敲击频率的遗传基础，以及其在其他鞘翅目昆虫中的保守性特征。这些发现对害虫防治中干扰交配策略的开发具有潜在应用价值。