斑衣蜡蝉通过 sequestration 植物防御物质影响鸟类捕食行为的化学生态学研究

《Journal of Chemical Ecology》：Sequestration of plant defenses by spotted lanternfly (Lycorma delicatula) and effects on avian predators

　　本刊推荐：为解决入侵物种斑衣蜡蝉(Lycorma delicatula)对北美生态系统的威胁，研究人员开展其通过取食臭椿(Ailanthus altissima) sequestration 苦木素类化合物(quassinoids)的防御机制研究。结果表明取食臭椿的个体显著降低鸟类捕食偏好，且苦木素在唾液腺浓度最高。该研究为利用天敌进行生物防治提供新思路。

　　

当色彩鲜艳的斑衣蜡蝉(Lycorma delicatula)在北美大陆快速扩散时，科学家们发现这种入侵性害虫对葡萄、啤酒花和观赏植物构成严重威胁。更令人惊讶的是，这种昆虫通过取食另一种入侵物种——臭椿(Ailanthus altissima)，获得了让鸟类望而却步的化学防御能力。这项发表在《Journal of Chemical Ecology》的研究，首次系统揭示了斑衣蜡蝉在不同发育阶段如何利用植物毒素防御天敌的奥秘。

在自然界中，许多昆虫通过 sequestration（ sequestration ）策略获取宿主植物的次生代谢物质用于自身防御。斑衣蜡蝉与臭椿在亚洲协同进化过程中，可能形成了这种独特的防御策略。臭椿产生的苦木素类化合物(quassinoids)具有强烈的细胞毒性，而斑衣蜡蝉通过取食其韧皮部汁液，能够将这些毒素储存在体内。这种化学防御机制是否有效影响鸟类捕食行为，成为研究者关注的核心问题。

为探究这一科学问题，研究团队采用多学科交叉的研究方法。他们通过室外围栏和pop-up cages（ pop-up cages ）分别饲养接触或不接触臭椿的斑衣蜡蝉，建立实验种群。化学分析采用改进的QuEChERS（ Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged, and Safe ）方法结合LC-MS/MS（液相色谱-串联质谱联用）技术，精准定量五种主要苦木素类化合物在不同组织中的分布。行为学实验则通过巢箱喂食试验和脂饵喂食器双盲设计，观察家鹪鹩(Troglodytes aedon)等鸟类对实验猎物的取食偏好。

Quassinoid Chemical Analyses

研究人员发现臭椿韧皮部汁液中含有高浓度的苦木素类化合物，其中ailanthone（ ailanthone ）含量最为丰富。通过比较不同饲养条件下的昆虫体内毒素含量，证实斑衣蜡蝉确实通过取食臭椿 sequestration 苦木素类化合物。有趣的是，毒素浓度随发育阶段呈现动态变化，成虫期达到峰值，且唾液腺成为毒素富集的主要场所。

Bird Predation Preferences Based on L. delicatula's Access To A. Altissima

行为学实验结果令人印象深刻：家鹪鹩显著偏好取食未接触臭椿的斑衣蜡蝉若虫，各龄期若虫的取食比例差异均达到统计学显著水平。在成虫实验中，鸟类对含有未取食臭椿个体的脂饵啄食次数显著更多，这一现象在啄木鸟和非啄木鸟类群中均得到验证。

研究结论表明，斑衣蜡蝉通过 sequestration 臭椿中的苦木素类化合物，有效降低了鸟类捕食压力。这种化学防御策略与其警戒色形成协同防御体系，为其在入侵地的种群扩张提供了竞争优势。该研究不仅揭示了入侵物种与本地生态系统互作的新机制，还为基于天敌的生物防治策略提供了重要理论依据。未来通过调控臭椿分布或质量，可能增强鸟类对斑衣蜡蝉的自然控制作用，这为入侵物种管理开辟了新途径。

关键实验技术包括：1）斑衣蜡蝉的室外围栏和室内笼养种群建立；2）改进的QuEChERS样品前处理技术；3）超高效液相色谱-串联质谱(UHPLC-MS/MS)分析；4）基于巢箱观测和自动摄像的鸟类行为学实验；5）双盲设计的脂饵偏好试验。野外样本来自宾夕法尼亚州伯克斯县的天然种群。