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植物病毒讓蚜蟲(aphid)長翅膀!

 

正在生小蚜蟲的蚜蟲。圖片來源:維基百科

蚜蟲(aphids)是蚜總科(Aphidoidea)下所有成員的總稱。蚜蟲靠著口器刺穿植物的篩管(phloem),由於篩管內有壓力,所以一旦刺穿,篩管內的液體就源源流入蚜蟲。蚜蟲在進食過程中常常會將攜帶的植物病毒傳播到宿主植物上,造成宿主患病甚至死亡。更何況,吸食篩管汁液會影響農作物產量。所以,蚜蟲是農作物害蟲防治的重要目標之一。

雖然蚜蟲有雌雄之分,但一年之中大部分的時候雌蚜蟲都可不經交配直接產下小蚜蟲(如上圖),到秋冬時,雌蚜蟲才會跟雄蚜蟲交配產卵過冬。

最近的研究發現,黃瓜花葉病毒(cucumber mosaic virus,CMV)所帶有的Y-衛星RNA(Y-sat)具有讓蚜蟲長出翅膀的能力。過去的研究發現,帶有Y-sat的黃瓜花葉病毒在感染煙草時,會讓受感染的葉片區域變黃,而蚜蟲會受到黃色吸引(那就是為何黏蟲貼片都是黃色的)。

受到黃色吸引的蚜蟲,在吸食這些含有Y-sat的病毒的汁液後,會生出明顯較多紅色的若蟲(nymph)。這些紅色的若蟲後來便長出翅膀來,但綠色的若蟲就不會長翅膀。

研究團隊發現,雖然變黃色的區域的病毒量並不高(比綠色區域低了13.5倍),但並不影響蚜蟲感染植物的能力,而黃色的區域光合作用的能力也並未減少。

長出翅膀對蚜蟲的生存當然是一種利多,但是黃瓜花葉病毒究竟是怎麼讓蚜蟲產生這種變化的?進一步的研究發現,這些有Y-sat的CMV進入蚜蟲體內後,會產生25-33個核苷酸長的干擾RNA(siRNA)。很妙的是,Y-sat只有22-25個核苷酸長,所以到底這較長的干擾RNA是怎麼產生的?研究團隊還沒有答案,但是他們發現,受到Y-sat CMV感染的蚜蟲,與翅膀發育的兩個基因Apns1ABCG4的表現量都上升了,這可能是牠們長出翅膀的原因。

參考文獻:

Jayasinghe, W.H., Kim, H., Nakada, Y. et al. A plant virus satellite RNA directly accelerates wing formation in its insect vector for spread. Nat Commun 12, 7087 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-27330-4

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