来源:市场资讯

(来源:juebukeyi)

在昆虫世界里,菜蛾盘绒茧蜂(Cotesia vestalis)等寄生蜂能让害虫失去生育能力(寄生性去势)。这背后的秘密,藏在寄生蜂体内一种内源性病毒里。几百万年前寄生蜂就把这类病毒炼化成武器,代代相传,成了寄生蜂的 “秘密武器”。

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当寄生蜂找到小菜蛾(Plutella xylostella)这些害虫幼虫时,会把卵产进害虫身体里。同时,它会把携带的内源性茧蜂病毒(Bracovirus, BV)一起注入。病毒一进入害虫体内,就开始释放一种特殊蛋白 ——蛋白酪氨酸磷酸酶。

这个蛋白特别 “挑食”,只盯着害虫的精巢下手。它会精准抓住害虫体内一个叫Rad9A的关键蛋白。Rad9A保证害虫精子正常发育。

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一旦被病毒蛋白缠住,Rad9A 就没法正常工作。害虫的精巢细胞会启动凋亡程序,慢慢萎缩、坏死。短短几天,原本能繁殖后代的害虫,再也没法繁殖。

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更神奇的是,这套手段在很多害虫身上都管用。被绝育的害虫不会立刻死掉,反而会把营养都供给寄生蜂宝宝生长,等蜂宝宝长大钻出来,害虫也就走到了生命尽头。

这种不靠农药、精准高效的 “生物绝育术”,既保护了生态,又能控制害虫数量。如今,科学家正模仿这套机制,研发绿色防控技术,让寄生蜂的 “魔法”,成为守护农作物的天然利器。

题目:

寄生阉割是寄生虫劫持寄主生殖资源以提升自身适合度的普遍策略,菜蛾盘绒茧蜂(Cotesia vestalis)寄生小菜蛾(Plutella xylostella)幼虫时,会让小菜蛾感染病毒,引发寄主精巢凋亡介导的阉割现象。本研究旨在揭示该过程的关键基因与分子通路,为鳞翅目害虫生物防治提供理论依据。

图 1 为菜蛾盘绒茧蜂寄生对小菜蛾幼虫精巢的影响
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图 1 为菜蛾盘绒茧蜂寄生对小菜蛾幼虫精巢的影响

NP:未寄生小菜蛾幼虫;P:被寄生小菜蛾幼虫

3M:3 龄中期;3L:3 龄末期;4E:4 龄初期

TUNEL 染色可检测细胞 DNA 断裂,阳性信号代表细胞凋亡;Caspase 3/7 活性越高,凋亡程度越强

(1) 观察图1A,与未寄生组相比,______(填“被寄生”或“未被寄生”)的小菜蛾幼虫精巢细胞出现染色质凝集、细胞核皱缩,细胞质出现大量囊泡(蓝色箭头标记)这是细胞凋亡的典型特征。

(2) 据图 1C 统计,3 龄中期(左第一图)未寄生组精巢发生凋亡的个体比例为______%,被寄生组该比例为______%。

(3) Caspase 3/7是凋亡关键执行酶,其活性高低可反映凋亡程度。图 1D 结果表明,随着从三龄中期到四龄初期幼虫的发育,被寄生组精巢中 Caspase 3/7 活性持续______(填“上升”或“下降”),4 龄初期活性约为未寄生组的______倍,据此推测寄生可______(填 “促进” 或 “抑制”)精巢细胞凋亡。

(4) 本实验中,设置未寄生组(NP)的作用是______。

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图 4 为 CRISPR/Cas9 敲除PxRad9A(后记作Rad9A)基因对小菜蛾发育及生殖的影响,检测指标包括精巢形态、精子活性、产卵量与卵孵化率。

(5) 研究者发现菜蛾盘绒茧蜂利用内源性病毒产生的假磷酸酶,靶向小菜蛾的细胞周期检查点蛋白Rad9A。为探究Rad9A的功能。研究者采用 CRISPR/Cas9 技术敲除小菜蛾的 Rad9A 基因,该技术的核心是对生物的______进行定向改造。

(6) 据图4E,Rad9A 基因杂合子相互交配产生的后代中, Rad9A基因完全敲除(Rad9A⁻/⁻)的个体仅占总数的______%,远低于理论比例,推测 Rad9A 基因缺失会导致小菜蛾______。

(7) 图4H中CK为对照组;Rad9A⁻/⁻为敲除组,活精子被染成绿色,死精子被染成红色。结果显示,Rad9A 敲除组存活精子比例______(填“升高”或“降低”),由4I可知,Rad9A⁻/⁻组约______的精子死亡(dead),据此可推测该基因对小菜蛾______(填 “雄性” 或 “雌性”)生殖细胞至关重要。

(8)CK为对照组;Rad9A⁻/⁻为敲除组。图4J为对照组和敲除组的产卵量,4K为对照组和敲除组的卵成功孵化率。与对照组相比,敲除组的产卵量______,卵的孵化率______,据此可推测 Rad9A 是小菜蛾胚胎发育和生殖的必需基因。

参考答案:

(1) 被寄生

(2) 7.06%;80.56%

(3) 上升,43.7;促进

(4)排除无关变量干扰

(5) 基因(DNA / 遗传物质)

(6) 5.21%,胚胎死亡(死亡)

(7) 降低,85%;雄性

(8) 下降(减少);极低(大幅降低/ 低于 92% 无法孵化)

参考文献

Gao H, Guo M, Yang X, et al. Parasitic castration by a viral protein tyrosine phosphatase targeting the host cell cycle checkpoint protein Rad9A[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2026, 123(7): e2524949123.

参考图片

https://www.inaturalist.org/observations/105458771

https://www.inaturalist.org/observations/31541943

https://www.inaturalist.org/observations/62756981

https://www.inaturalist.org/observations/65340566

https://www.inaturalist.org/observations/3701677