Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Phòng thủ hóa học và tình trạng bất động trong giai đoạn sống sớm của bọ cải Harlequin, Murgantia histrionica (Heteroptera: Pentatomidae)
Tóm tắt
Các chiến lược phòng thủ chống lại kẻ săn mồi đóng góp vào thành công sinh sản suốt đời của các sinh vật, đặc biệt là trong những giai đoạn sống mong manh hơn, nơi chúng tìm cách sống sót cho đến khi sinh sản. Trong côn trùng, trứng và giai đoạn ấu trùng thường không thể di chuyển nhanh chóng hoặc không có khả năng chạy trốn và ẩn náu khỏi kẻ săn mồi. Hiểu được các chiến lược phòng thủ thay thế mà chúng sử dụng, cũng như cách mà những chiến lược này thay đổi theo thời gian phát triển, là cần thiết để đánh giá đầy đủ cách mà các loài thích nghi với những mối đe dọa sinh học. Murgantia histrionica là một loài bọ có mùi, có màu sắc nổi bật từ trứng đến trưởng thành, được biết đến với việc hấp thụ glucosinolates phòng thủ từ các cây họ cải trong giai đoạn trưởng thành. Chúng tôi đã tìm cách đánh giá liệu sự phòng thủ hóa học này có tồn tại ở trứng và các giai đoạn nhộng sớm hay không và định lượng cách mà nó dao động giữa các giai đoạn sống. Đồng thời, chúng tôi cũng đã khảo sát một chiến lược phòng thủ thay thế, được mô tả lần đầu tiên ở loài này: tình trạng bất động toníc (tức là giả chết). Chúng tôi cũng điều tra một cách định tính về sự phản xạ tia cực tím ở trứng và cá thể trưởng thành như một chỉ số cho sự nổi bật đối với những chiếc lá hấp thụ tia cực tím. Kết quả của chúng tôi cho thấy trứng có sự bảo vệ hóa học cao hơn đáng kể so với hai giai đoạn sống mobile đầu tiên nhưng không khác biệt thống kê so với giai đoạn sống thứ ba, mặc dù nồng độ hợp chất không khác biệt thống kê giữa các giai đoạn nhộng. Tình trạng bất động toníc được yêu thích bởi những ấu trùng mới nở, nhưng ít hơn bởi các giai đoạn sau. Trứng cũng có sự phản xạ tia cực tím rõ rệt, cho thấy chúng sẽ tương phản với một nền lá và, xét đến lượng hóa chất của chúng, chúng có thể là aposematic. Chúng tôi tranh luận rằng có hai cách diễn giải có thể cho kết quả của chúng tôi. Một là, trong suốt quá trình phát triển, tình trạng bất động toníc là một chiến lược phòng thủ hữu ích cho đến khi bảo vệ hóa học đủ được đạt được trong một khoảng thời gian cho ăn kéo dài. Khả năng khác là cả aposematism và tình trạng bất động toníc đều được loài này sử dụng, nhưng sự thay đổi trong việc sử dụng chiến lược trong suốt quá trình phát triển là không liên quan.
Từ khóa
#Murgantia histrionica #phòng thủ hóa học #tình trạng bất động toníc #côn trùng #thích nghi sinh học.Tài liệu tham khảo
Aldrich JR, Avery JW, Lee CJ, Graf JC, Harrison DJ, Bin F (1996) Semiochemistry of Cabbage Bugs (Heteroptera: Pentatomidae: Eurydema and Murgantia). J Entomol Sci 31:172–182
Aliabadi AJ, Renwick JAA, Whitman DW (2002) Sequestration of glucosinolates by harlequin bug Murgantia histrionica. J Chem Ecol 28:1749–1762
Amarasekare P (2000) Coexistence of competing parasitoids on a patchily distributed host: local vs. spatial mechanisms. Ecology 81:1286–1296
Bates D, Mächler M, Bolker B, Walker S (2014) Fitting linear mixed-effects models using lme4
Blum MS, Hilker M (2002) Chemical protection of insect eggs. Chemoecology of insect eggs and egg deposition. Blackwell Publishing, Minneapolis, pp 61–90
Brown AF, Yousef GG, Jeffery EH, Klein BP, Wallig MA, Kushad MM, Juvik JA (2002) Glucosinolate profiles in broccoli: Variation in levels and implications in breeding for cancer chemoprotection. J Am Soc Hortic Sci 127:807–813
Bundy CS, McPherson RM (2000) Morphological examination of stink bug (Heteroptera: Pentatomidae) eggs on cotton and soybeans, with a key to genera. Ann Entomol Soc Am 93:616–624
Canerday TD (1965) On the biology of the Harlequin Bug, Murgantia histrionica (Hemiptera: Pentatomidae). Ann Entomol Soc Am 58:931–932
Caro T, Sherratt TN, Stevens M (2016) The ecology of multiple colour defences. Evol Ecol 30:797–809
Caro T, Walker H, Rossman Z, Hendrix M, Stankowich T (2017) Why is the giant panda black and white? Behav Ecol 28:657–667
Chaboo CS (2011) Defensive behaviors in leaf beetles: from the unusual to the weird. Chemical biology of the tropics. Springer, Berlin, pp 59–69
Conti E, Salerno G, Bin F, Williams HJ, Vinson SB (2003) Chemical cues from Murgantia histrionica eliciting host location and recognition in the egg parasitoid Trissolcus brochymenae. J Chem Ecol 29:115–130
Cronin TW, Bok MJ (2016) Photoreception and vision in the ultraviolet. J Exp Biol 219:2790–2801
Darwin CR (1883) A posthumous essay on instinct. Romanes GJ (1970) Mental evolution in animals. Kegan Paul Trench & Co., London, pp 355–384
Dinno A (2017) dunn.test: Dunn’s Test of Multiple Comparisons Using Rank Sums
Doheny-Adams T, Redeker K, Kittipol V, Bancroft I, Hartley SE (2017) Development of an efficient glucosinolate extraction method. Plant Methods 13:1–14
Edmunds M (1974) Defence in animals: a survey of anti-predator defences. Longman, Los Angeles, pp 1–381
Eisner T, Rossini C, González A, Iyengar VK, Siegler MV, Smedley SR (2002) Paternal investment in egg defence. Chemoecology of insect eggs and egg deposition. Blackwell Publishing, Oxford, pp 91–116
Exnerová A, Stys P, Kristin A, Volf O, Pudil M (2003) Birds as predators of true bugs (Heteroptera) in different habitats. Biologia-Bratislava 58:253–264
Exnerová A, Svádová K, Fousová P, Fučiková E, Ježová D, Niederlová A, Kopečková M et al (2008) European birds and aposematic Heteroptera: review of comparative experiments. Bull Insectol 61:163–165
Feltwell J (2016) Black and white in the wild. RedDoor Publishing, Slovenia, pp 85–88
Fishelson L, Parsons JA, Reichstein T, Rothschild M (1967) Cardenolides (heart poisons) in a grasshopper feeding on milkweeds. Nature 214:35
Florkiewicz A, Ciska E, Filipiak-Florkiewicz A, Topolska K (2017) Comparison of Sous-vide methods and traditional hydrothermal treatment on GLS content in Brassica vegetables. Eur Food Res Technol 243:1507–1517
Fox J, Weisberg S (2011) An R companion to applied regression. Sage Publications, Los Angeles, pp 1–608
González A, Hare JF, Eisner T (1999) Chemical egg defense in Photuris firefly “femmes fatales.” Chemoecology 9:177–185
Gross P (1993) Insect behavioral and morphological defenses against parasitoids. Annu Rev Entomol 38:251–273
Guerra-Grenier E (2019) Evolutionary ecology of insect egg coloration: a review. Evol Ecol 33:1–19
Guerra-Grenier E, Liu R, Arnason JT, Sherratt TN (2021) Data from: chemical defense and tonic immobility in early life stages of the Harlequin cabbage bug, Murgantia histrionica (Heteroptera: Pentatomidae). Dryad Dataset. https://doi.org/10.5061/dryad.tmpg4f4zg
Gutschick VP (1999) Biotic and abiotic consequences of differences in leaf structure. New Phytol 143:3–18
Halkier BA, Gershenzon J (2006) Biology and biochemistry of glucosinolates. Annu Rev Plant Biol 57:303–333
Halpin CG, Penacchio O, Lovell PG et al (2020) Pattern contrast influences wariness in naïve predators towards aposematic patterns. Sci Rep 10:1–8. https://doi.org/10.1038/s41598-020-65754-y
Hothorn T, Hornik K, van de Wiel MA, Zeileis A (2006) A Lego system for conditional inference. Am Stat 60:257–263. https://doi.org/10.1198/000313006X118430
Hothorn T, Bretz F, Westfall P (2008) Simultaneous inference in general parametric models. Biom J 50:346–363
Humphreys RK, Ruxton GD (2018a) A review of thanatosis (death feigning) as an anti-predator behaviour. Behav Ecol Sociobiol 72:22
Humphreys RK, Ruxton GD (2018b) Dropping to escape: a review of an under-appreciated antipredator defence. Biol Rev 94:575–589
Ishiwatari T (1974) Studies on the scent of stink bugs (Hemiptera: Pentatomidae): I. Alarm pheromone activity. Appl Entomol Zool 9:153–158
Izzo A, Walker H, Reiner RC Jr, Stankowich T, Caro T (2014) The function of zebra stripes. Nat Commun 5:3535
Kalender Y, Candan S, Suludere Z (1999) Chorionic sculpturing in eggs of six species of Eurydema (Heteroptera, Pentatomidae): a scanning electron microscope investigation. J Ent 1:27–56
Kitowski I, Sujak A, Mock W, Strobel W, Rymarz M (2014) Trace element residues in eggshells of Grey Heron (Ardea cinerea) from colonies of East Poland. N West J Zool 10:346
Louda S, Mole S (1991) Glucosinolates: chemistry and ecology. Herbivores Interact Second Plant Metab 1:123–164
Ludwig SW, Kok LT (2001) Harlequin bug, Murgantia histrionica (Hahn) (Heteroptera: Pentatomidae) development on three crucifers and feeding damage on broccoli. Crop Prot 20:247–251
Marshall JN (2000) Communication and camouflage with the same “bright” colours in reef fishes. Philos Trans R Soc B Biol Sci 355:1243–1248
McPherson JE (1982) The pentatomoidea (Hemiptera) of northeastern North America with emphasis on the fauna of Illinois. SIU Press, Evansville, pp 1–240
Miyatake T (2001) Diurnal periodicity of death-feigning in Cylas formicarius (Coleoptera: Brentidae). J Insect Behav 14:421–432
Miyatake T, Katayama K, Takeda Y, Nakashima A, Sugita A, Mizumoto M (2004) Is death–feigning adaptive? Heritable variation in fitness difference of death–feigning behaviour. Proc R Soc Lond B Biol Sci 271:2293–2296
Miyatake T, Nakayama S, Nishi Y, Nakajima S (2009) Tonically immobilized selfish prey can survive by sacrificing others. Proc R Soc Lond B Biol Sci 276:2763–2767
Nahrstedt A, Davis RH (1986) R) Mandeionitrile and prunasin, the sources of hydrogen cyanide in all stages of Paropsis atomaria (Coleoptera: Chysomelidae. Z Naturforschung C 41:928–934
Opitz SEW, Müller C (2009) Plant chemistry and insect sequestration. Chemoecology 19:117–154
Paiero SM, Marshall SA, McPherson JE, Ma MS (2013) Stink bugs (Pentatomidae) and parent bugs (Acanthosomatidae) of Ontario and adjacent areas: a key to species and a review of the fauna. Can J Arthropod Identif 24:1–183
Peri E, Salerno G, Slimani T, Frati F, Conti E, Colazza S, Cusumano A (2016) The response of an egg parasitoid to substrate-borne semiochemicals is affected by previous experience. Sci Rep 6:27098
Poulton EB (1890) The colours of animals: their meaning and use, especially considered in the case of insects. D. Appleton and Company, New-York, pp 1–360
Prohammer LA, Wade MJ (1981) Geographic and genetic variation in death-feigning behavior in the flour beetle, Tribolium castaneum. Behav Genet 11:395–401
Pugalenthi P, Livingstone D (1995) Cardenolides (heart poisons) in the painted grasshopper Poecilocerus pictus F. (Orthoptera: Pyrgomorphidae) feeding on the milkweed Calotropis gigantea L. (Asclepiadaceae). J N Y Entomol Soc 1:191–196
R Core Team (2017) R: The R project for statistical computing
Ruxton G (2006) Grasshoppers don’t play possum: behavioural ecology. Nature 440:880–880
Samra S, Ghanim M, Protasov A, Mendel Z (2015) Development, reproduction, host range and geographical distribution of the variegated caper bug Stenozygum coloratum (Hemiptera: Heteroptera: Pentatomidae). Eur J Entomol
Shapiro TA, Fahey JW, Wade KL, Stephenson KK, Talalay P (1998) Human metabolism and excretion of cancer chemoprotective glucosinolates and isothiocyanates of cruciferous vegetables. Cancer Epidemiol Prevent Biomark 7:1091–1100
Skelhorn J, Halpin CG, Rowe C (2016) Learning about aposematic prey. Behav Ecol 27:955–964
Song L, Thornalley PJ (2007) Effect of storage, processing, and cooking on glucosinolate content of Brassica vegetables. Food Chem Toxicol 45:216–224
Stevens M, Yule DH, Ruxton GD (2008) Dazzle coloration and prey movement. Proc R Soc B Biol Sci 275:2639–2643
Tullberg BS, Merilaita S, Wiklund C (2005) Aposematism and crypsis combined as a result of distance dependence: functional versatility of the colour pattern in the swallowtail butterfly larva. Proc R Soc B Biol Sci 272:1315–1321
Verhoeven GJ, Schmitt KD (2010) An attempt to push back frontiers–digital near-ultraviolet aerial archaeology. J Archaeol Sci 37:833–845
Wallingford AK, Kuhar TP, Schultz PB, Freeman JH (2011) Harlequin bug biology and pest management in Brassicaceous crops. J Integr Pest Manag 2:H1–H4
White AE, Olson JR (2014) Plasticity of pigmentation and thermoregulation of the harlequin bug, Murgantia histrionica, in response to developmental temperature. Integr Comp Biol 54:E368–E368
Zahn DK, Girling RD, McElfresh JS, Cardé RT, Millar JG (2008) Biology and reproductive behavior of Murgantia histrionica (Heteroptera: Pentatomidae). Ann Entomol Soc Am 101:215–228