病毒通过改变气味吸引大黄蜂到受感染的植物

剑桥大学的植物科学家发现，黄瓜花叶病毒(CMV)会改变它感染的番茄植株中的基因表达，从而导致植物释放的空气中的化学物质 - 气味 - 发生变化。蜜蜂可以闻到这些微妙的变化，温室实验表明，大黄蜂更喜欢受感染的植物而不是健康的植物。

科学家表示，通过间接操纵蜜蜂的行为，通过改变它们的气味来改善受感染植物的授粉，这种病毒实际上正在向其寄主回报。这也可能使病毒受益：帮助传播易受感染的植物花粉，并在此过程中抑制病毒抗性植物菌株出现的机会。

今天发表在PLOS病原体杂志上的这项新研究的作者说，了解吸引蜜蜂的气味，并通过使用类似的化学混合物人工繁殖这些气味，可以使种植者保护甚至提高蜜蜂授粉作物的产量。

“蜜蜂在世界四分之三的粮食作物生产中提供了至关重要的授粉服务。随着数量迅速下降，科学家们一直在寻找利用传粉能力来提高农业产量的方法，”研究主要研究者John Carr博士说。，剑桥病毒学和分子植物病理学组组长。

“更好地了解吸引蜜蜂的天然化学物质可以提供增强授粉的方法，并吸引蜜蜂获得良好的花粉和花蜜来源 - 这是他们生存所需要的，”卡尔说。

他与剑桥大学植物园主任Beverley Glover教授一起进行了这项研究，在那里进行了许多实验，并与Rothamsted Research的合作者进行了研究。

CMV由蚜虫传播 - 蜜蜂不携带病毒。它是影响番茄植物的最普遍的病原体之一，导致小型植物具有品尝不良的水果，可能对栽培作物造成严重损失。

CMV不仅是园艺作物中最具破坏性的病毒之一，而且它仍然存在于野生植物种群中，Carr说新的研究结果可以解释为什么：“我们惊讶于蜜蜂喜欢被病毒感染的植物的气味 -它没有任何意义。你认为传粉者更喜欢健康的植物。然而，模型表明，如果传粉者偏向于野外的病株，这可能会短路自然选择抗病性，“他说。

“这种病毒可以奖励对疾病敏感的植物，同时产生新的寄主，它可以感染它以防止它自己灭绝。也许就是众所周知的共生共生。”

科学家表示，蜜蜂的授粉增加也可以弥补病毒感染植物较小果实中种子产量的下降。研究结果还揭示了植物与病毒之间进化的“军备竞赛”的复杂程度，其中传统上认为植物不断发展出新的抗病形式，而病毒则以新的方式逃避它。

“我们希望植物易受疾病影响，但是为了使它们对传粉媒介更具吸引力，病毒会给这些植物带来优势。我们的结果表明，植物病原体军备竞赛的情况比以前认为的要复杂得多，而且在某些情况下，我们应该以更积极的方式思考病毒，“卡尔说。

植物释放出“挥发物”，与气味有关的空气传播的有机化合物，以吸引传粉媒介并抑制食用植物的动物和微生物。人类已将它们用作香水和香料已有数千年之久。

研究人员在个别容器中种植植物，并收集来自CMV感染植物以及“模拟感染”对照植物的排放物。

通过质谱分析，研究人员可以看到病毒引起的排放变化。他们还发现大黄蜂可闻到这些变化。在植物园的一个小型“飞行竞技场”中逐一发布，并且研究人员用秒表计时，蜜蜂一直首先前往受感染的植物，并在那些植物上花费更长时间。

“蜜蜂对植物释放的挥发物混合物更加敏感，可以检测到化学品混合物的微妙差异。事实上，它们甚至可以接受培训，以检测合成物质(包括爆炸物和药物)排放的化学物质痕迹，”卡尔说。

分析显示该病毒产生一种叫做2b的因子，它重新编程番茄植株的基因表达并引起气味的变化。

植物病害流行病学家Nik Cunniffe博士在剑桥植物科学系的数学建模研究了实验结果如何应用于温室外。该模型显示了受感染植物的传粉者偏见如何导致疾病易感性基因在极大数代的植物群体中持续存在。

最新研究是近八年(以及多次蜜蜂叮咬)工作的高潮。该研究结果将成为与皇家园艺学会新合作的基础，旨在增加对栽培作物的授粉媒介服务。

到2050年，全球人口估计将达到90亿，生产足够的粮食将成为本世纪最大的挑战之一。Carr，Glover和Cunniffe都是剑桥剑桥全球粮食安全倡议的成员，该倡议参与解决地方，国家和国际范围内的粮食安全问题。

剑桥植物园使用最先进的实验温室，剑桥和Rothamsted的设备由Leverhulme Trust资助。

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