日本JT生命志研究馆和大阪大学、九州大学的一个联合研究小组发现了凤蝶的母亲只选择在幼虫能够食用的柑橘科叶片上产卵的机理和产卵时选择可食用叶片的遗传基因。这是科学家首次从遗传基因角度了解到昆虫选择在幼虫食物上产卵的本能。该发现加深了对昆虫如何随环境的变化改变食物种类以及昆虫如何进化的理解。
凤蝶在产卵时用前脚的鞭毛味觉器官感知叶子的味道。研究小组用计算机对和柑橘叶子提取物发生反应的凤蝶遗传基因进行分析推测。他们找到控制前脚前端感觉鞭毛的遗传基因，通过这个遗传基因制作的蛋白质与凤蝶喜欢吃的柑橘科植物特有的化合物结合，经过神经传达到大脑，促成凤蝶在特定位置产卵。在该遗传基因不工作时，凤蝶脚部鞭毛即使感知有柑橘叶片物质，也仅仅有20%左右产卵。而通常凤蝶有70%会产卵。
而另一种与凤蝶基因相近的蝴蝶选择伞形科植物产卵。研究小组负责人尾崎克久研究员说：“这可能是数百万年前的突然变异所致。凤蝶由于环境的变化调整了食物结构，产生了进化。”
尾崎克久研究员认为，由于凤蝶前脚部的特殊鞭毛能够尝到植物的味道，母亲选择幼虫可食的柑橘科植物产卵，这在分子水平上揭开了昆虫与植物之间信息传递的机理。其它昆虫很可能具有相同的机理，进一步深入研究可能有助于开发出远离害虫的食物。研究成果刊载于近日的《自然通信》电子版。
A gustatory receptor involved in host plant recognition for oviposition of a swallowtail butterfly
Katsuhisa Ozaki, Masasuke Ryuda, Ayumi Yamada, Ai Utoguchi, Hiroshi Ishimoto, Delphine Calas, Frédéric Marion-Poll, Teiichi Tanimura & Hiroshi Yoshikawa
Swallowtail butterflies belonging to the family of Papilionidae selectively utilize a limited number of plants from a single or a few families. Female butterflies lay eggs on their host only when they detect specific chemicals through their foreleg chemosensilla while drumming on the leaf surface. Here we show that the butterfly, Papilio xuthus, uses a gustatory receptor specific for synephrine to select its host in oviposition behaviour. We identify a gustatory receptor gene involved in the recognition of an oviposition stimulant, synephrine, from the P. xuthus by a combination of in silico, in vitro and in vivo approaches. The receptor, PxutGr1, responds specifically to synephrine in Sf9 cells. The sensitivity of tarsal taste sensilla to synephrine and the oviposition behaviour in response to synephrine are strongly reduced after injecting double-stranded RNA of PxutGr1 into pupae. These observations indicate that the receptor PxutGr1 represents a key factor in host specialization in P. xuthus.
文献链接：https://www.nature.com/ncomms/journal/v2/n11/full/ncomms1548.html
