Красный мучной жук
Красный мучной жук | |
---|---|
Научная классификация | |
Домен: | Эукариоты |
Королевство: | животное |
Тип: | Членистоногие |
Сорт: | Насекомое |
Заказ: | Жесткокрылые |
Семья: | Тенебриониды |
Род: | Триболий |
Разновидность: | Т. кастанеум |
Биномиальное имя | |
Триболий кастанеум ( Осень , 1797 г.) | |
Синонимы | |
Многочисленные, см. текст |
Красный мучной жук ( Trbolium castaneum ) — вид жуков семейства Tenebrionidae , чернотелок. Красный мучной жук и другие близкородственные жуки, такие как Gnatocerus cornutus , являются всемирными вредителями хранящихся продуктов, особенно продовольственного зерна , и являются модельным организмом для этологической и пищевой безопасности. [1] исследовать.
Описание
[ редактировать ]Взрослые жуки мелкие, длиной около 3–4 мм (1/8 дюйма), однородного ржавого, коричневого или черного цвета. [2] Голова и переднеспинка иногда темнее остального тела.
Экология
[ редактировать ]Красный мучной жук поражает хранящееся зерно и другие пищевые продукты, включая муку, крупы, макароны, печенье, фасоль и орехи, вызывая потери и ущерб. Организация Объединенных Наций в недавнем обзоре после сбора урожая подсчитала, что Tribolium castaneum и Tribolium confusum , спутанный мучной жук , являются «двумя наиболее распространенными вторичными вредителями всех растительных продуктов, имеющихся на складах во всем мире». [3] Было проведено исследование по герметичному хранению пшеничной и кукурузной муки, защищающее от красного мучного жука (2017 г.), которое показало, что 12-дневное герметичное хранение приводит к 100% смертности RFB и подтверждает, что герметичные среды достаточны для борьбы с насекомыми-вредителями. [4]
Распространение и среда обитания
[ редактировать ]Жук имеет индо-австралийское происхождение и менее способен выживать на открытом воздухе, чем близкородственный вид Tribolium confusum . Как следствие, он имеет более южное распространение, хотя оба вида обитают во всем мире в жарких условиях. Взрослая особь долгожительница, иногда живет более трех лет. Хотя ранее оно считалось относительно оседлым насекомым, молекулярные и экологические исследования показали, что оно может летать на значительные расстояния. [5]
Полиандрия
[ редактировать ]Самки красных мучных жуков демонстрируют полиандрическое брачное поведение. В течение одного периода совокупления самка спаривается с несколькими самцами. У любого самца может быть низкое количество сперматозоидов, поскольку его запас был истощен в результате предыдущих спариваний, поэтому спаривание с несколькими увеличивает вероятность получения самкой достаточного количества спермы. [6]
Потенциальные преимущества
[ редактировать ]Хотя множественные спаривания также могут увеличить вероятность обнаружения генетически совместимых сперматозоидов, генетическая совместимость не всегда является основным фактором, определяющим полиандрическое поведение. [6] Повышение жизнеспособности эмбрионов за счет повышения генетической совместимости не привело к значительному увеличению численности взрослых жуков с течением времени, что указывает на то, что оно не играло существенной роли в приспособленности всей популяции. [6] Однако повышенная генетическая совместимость может увеличить генетическое разнообразие популяции, что может быть выгодно в ситуациях быстрого изменения окружающей среды. [7]
Потенциальные недостатки
[ редактировать ]Мужское соревнование
[ редактировать ]Доступность ресурсов и размер популяции могут сильно повлиять на количество спариваний, в которых участвует каждая особь. Увеличение размера популяции на данной территории с фиксированными ресурсами может ограничить количество выживших потомков. [7] Это может привести к жесткой конкуренции между самцами за право стать последним партнером самки, что дает преимущество, поскольку эякулят от одного спаривания может быть удален во время последующих спариваний. [8] Когда ресурсы ограничены, рост каннибализма среди конкурирующих самцов может в конечном итоге снизить приспособленность популяции в целом, поскольку снижает как производство потомства, так и выживаемость. [7]
Потомство фитнес
[ редактировать ]У красных мучных жуков способность самцов привлекать самок (посредством феромонов ) обусловлена генетически. Однако более высокая привлекательность не коррелирует с более высокой приспособленностью потомства. Гены более привлекательных феромонов не являются надежным индикатором того, что у самца также есть гены, улучшающие выживаемость потомства. [9]
Выбор партнера
[ редактировать ]Самки разных популяций красных мучных жуков сильно полиандричны, а другие избегают иметь несколько партнеров. Это может указывать на то, что общее преимущество или недостаток также варьируется в зависимости от среды. [7]
Стратегии выбора партнера у самок жуков различаются. Более того, они способны на загадочный выбор – использование нескольких емкостей для спермы для хранения спермы от разных самцов, что позволяет позднее выбрать, какую из них использовать. [10]
Выбор партнера также варьируется среди самцов жуков, хотя они обычно предпочитают зрелых, девственных самок (что определяется отсутствием какого-либо запаха выделений, оставленных предыдущими самками). Если у самки жука только один партнер и количество его сперматозоидов достаточно, у самца очень высокие шансы произвести от нее потомство. [8] Преимущество имеют самцы с большей способностью определять предпочтительных партнеров. [8] как и самцы с более сильно пахнущими выделениями, которые лучше отпугивают последующих самцов. [7]
Половой отбор
[ редактировать ]Экспериментальные популяции красных мучных жуков, подвергавшиеся в течение нескольких лет сильному половому отбору, стали устойчивыми к вымиранию и, кроме того, при инбридинге сохраняли приспособленность на протяжении до 20 поколений. [11] Напротив, линии, полученные от популяций, в которых половой отбор был либо слабым, либо отсутствовал, демонстрировали быстрое снижение приспособленности при инбридинге, и все такие популяции вымерли в течение 10 поколений. Эти результаты показали, что половой отбор снижает мутационную нагрузку и тем самым повышает жизнеспособность популяции. [11]
Полигамия
[ редактировать ]Полигамия у красных мучных жуков – поведение, общее как для самцов, так и для самок этого вида. Таким образом, полиандрия - это полигамия среди женщин, как обсуждалось в разделе выше. С другой стороны, полигиния относится к полигамии, практикуемой мужчинами в популяции.
Полигамия в популяциях, которым не хватает генетического разнообразия
[ редактировать ]У красных мучных жуков самки, ведущие полигамное поведение, производят больше потомства, чем менее полигамные. Полигамия чаще всего наблюдается в популяциях, которым не хватает генетического разнообразия . Полигамия в менее генетически разнообразных популяциях — это способ избежать оплодотворения между близкородственными жуками, поскольку они могут быть генетически несовместимы. [12] Чем больше партнеров у самца или самки, тем выше вероятность того, что хотя бы одно из спариваний произойдет с неродственным партнером, и тем больше генетическое разнообразие потомства. Таким образом снижается генетическая несовместимость и увеличивается разнообразие популяции. По этой причине самки совокупляются с большим количеством самцов, когда генетическое разнообразие низкое, чтобы добиться успеха в оплодотворении, а также повысить приспособленность своего последующего потомства.
Однако в некоторых исследованиях было отмечено, что оплодотворение все же может происходить при спаривании родственных жуков. Тем не менее, стоит отметить, что при спаривании инбредных жуков рождается значительно меньше потомков, чем при спаривании между беспородными партнерами. Успешное оплодотворение, наблюдаемое в небольшой части исследований родственных жуков, побудило некоторых биологов заявить, что может не быть инбридинговой депрессии . у красных мучных жуков [13] Несмотря на успешное оплодотворение, наблюдается меньшее количество потомства, что можно назвать разновидностью инбридинговой депрессии, поскольку оно снижает репродуктивную способность.
Известно, что во время спаривания красные мучные жуки проявляют полигамное поведение. Известно, что самцы мучных жуков узнают своих сородичей, тогда как самки не обладают такой способностью. Отсутствие способности узнавать своих родственников привело к тому, что самки спаривались с любым самцом в популяции. [13] Известно также, что самки красных мучных жуков сохраняют сперму после спаривания. При первом спаривании сохраняется больше спермы, что приводит к тому, что при последующих спариваниях сохраняется меньше спермы. Однако количество хранящейся спермы не мешает последнему самцу оплодотворить яйцеклетку. [14] Это связано с тем, что при каждом спаривании самцы могут удалять ранее сохраненную сперму, тем самым давая своей собственной сперме преимущество для оплодотворения яйцеклетки.
Полигиния и успех оплодотворения
[ редактировать ]Известно, что у красных мучных жуков самцы проявляют полигамное поведение. Исследования в основном показывают, что самцы красных мучных жуков ведут себя полигамно, чтобы избежать инбридинговой депрессии, особенно когда существует конкуренция со стороны других самцов. У беспородных самцов успех оплодотворения выше, когда они конкурируют с инбредными самцами за оплодотворение одной и той же самки. [15]
У полигамных жуков самец, который последним оплодотворяет самку, в конечном итоге имеет более высокий успех оплодотворения. Таким образом, полигамию можно рассматривать как результат эволюции, поскольку самцы соревнуются за право последними оплодотворить яйцеклетку самки и внести больший вклад в следующее поколение. Таким образом, приоритет сперматозоидов является средством эволюционной конкуренции, посредством которой самцы пытаются достичь большего репродуктивного успеха. [16]
Как модельный организм
[ редактировать ]Красный мучной жук сыграл важную роль модельного организма, служащего моделью развития и функциональной геномики. По сравнению с дрозофилой красный мучной жук более точно представляет развитие других насекомых. [17] В 2008 году геном Tribolium castaneum был секвенирован, проанализирован и сравнен с другими организмами, такими как Drosophila . Красный мучной жук и плодовая мушка имеют около 10 000–15 000 общих генов. Несмотря на общие гены, у них есть различия. обычно регулируется геном bicoid Во время развития передне-заднее формирование паттерна у дрозофилы . Однако у красного мучного жука нет ортолога бикоида , а вместо этого гены ортодентикул и горбун заменяют бикоид в формировании переднего рисунка. [17]
Красные мучные жуки особенно полезны для проведения экспериментов с РНКи (РНК-интерференцией). РНКи — это РНК, которая разрушает транскрипты мРНК , демонстрируя нокдаун функции гена. По сравнению с дрозофилой , RNAi имеет более высокую реакцию у красного мучного жука, что делает его идеальным для экспериментов по нокдауну. [18]
Технология CRISPR оказалась полезной при изучении Tribolium castaneum . В одном эксперименте исследователи использовали CRISPR, чтобы выбить ген Е-кадгерина . Е-кадгерин представляет собой мембраносвязанный белок эпителиальных клеток, участвующий в межклеточной адгезии. [19] Это привело к проблемам развития при закрытии спинной части. Нокдаун E-кадгерина с помощью РНКи демонстрирует тот же эффект. [20] Это показывает, что технология CRISPR и редактирование генов являются жизнеспособными вариантами изучения красного мучного жука как модельного организма насекомых.
Синонимы
[ редактировать ]Синонимы Tribolium castaneum (Herbst) : [21] [22]
- Colydium castaneum Herbst, 1787 г.
- Маргус Кастанеус Дежан, 1833 г.
- Фалерия кастанка Джилленхал, 1810 г.
- Стене феррудинеа Вествуд, 1839 г.
- Тенебрио кастанеус Шёнхерр, 1806 г.
- Tribolium Ferrugineum , Волластон, 1854 г.
- Tribolium navale (Фабрициус, 1775 г.)
- Улома феррудинеа Дежан, 1821 г.
синонимами T. castaneum , но на самом деле они относятся к другим видам: Следующие названия были названы некоторыми авторами [21]
- Dermestes navalis Фабрициус, 1775 г.
- Ипс коричный Хербст, 1792 г.
- Свидетельствовал сам Фабрицио , 1798 год.
- Lyctus navalis (Фабрициус, 1775 г.)
- Маргус Ферругинеус Кустер, 1847 г.
- Стене феррудинеа Стивенс, 1832 г.
- Tenebrio bifoveolatus Duftschmid, 1812 г.
- Железный Темный Фабрициус, 1781 г.
- Тенебрио охрисовый Мельсхаймер, 1806 г.
- Трогосита феррудинеа (Фабрициус, 1781 г.)
- Улома охрацеа
- Улома Рубенс Дежан, 1836 г.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Грюнвальд, С.; и др. (2013). «Красный мучной жук Tribolium castaneum как модель для контроля безопасности и функциональности пищевых продуктов». Желтая биотехнология I. Достижения в области биохимической инженерии/биотехнологии. Том. 135. С. 111–122. дои : 10.1007/10_2013_212 . ISBN 978-3-642-39862-9 . ПМИД 23748350 .
- ^ Хорошо, Ньюэлл Э. (1936). «Мучные жуки рода Tribolium» (PDF) . Отчет Министерства сельского хозяйства США . 498 : 1–58.
- ^ Саллам, Миннесота (2008). «Ущерб насекомыми: ущерб после сбора урожая» (PDF) . В Сборнике по послеуборочным операциям .
- ^ Ян, Ян; Уильямс, Скотт Б.; Мердок, Ларри Л.; Барибуца, Дьедонн (26 сентября 2017 г.). «Герметичное хранение пшеничной и кукурузной муки защищает от красного мучного жука (Tribolium castaneum Herbst)» . ПЛОС ОДИН . 12 (9): e0185386. Бибкод : 2017PLoSO..1285386Y . дои : 10.1371/journal.pone.0185386 . ISSN 1932-6203 . ПМК 5614616 . ПМИД 28949983 .
- ^ Ридли, А.; и др. (2011). «Пространственно-временная динамика Tribolium castaneum (Herbst): полет взрослых особей и поток генов». Молекулярная экология . 20 (8): 1635–1646. дои : 10.1111/j.1365-294X.2011.05049.x . ПМИД 21375637 . S2CID 37630378 .
- ^ Jump up to: а б с Пай, Адити; Беннетт, Лорен; Ян, Гуйюнь (2005). «Множественное спаривание самок для обеспечения фертильности красных мучных жуков ( Tribolium castaneum )». Канадский журнал зоологии . 83 (7): 913–919. дои : 10.1139/z05-073 .
- ^ Jump up to: а б с д и Пай, Адити; Фейл, Стейси; Ян, Гуйюнь (2007). «Вариации полиандрии и ее последствия для приспособленности среди популяций красного мучного жука Tribolium castaneum » . Эволюционная экология . 21 (5): 687–702. дои : 10.1007/s10682-006-9146-4 . S2CID 6829230 .
- ^ Jump up to: а б с Арно, Хаубрюге, Л, Э (1999). «Поведение спаривания и выбор самца у Tribolium castaneum (Coleoptera, Tenebrionidae)». Поведение . 136 : 67–77. дои : 10.1163/156853999500677 .
{{cite journal}}
: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Боаке, Кристин РБ (1985). «Генетические последствия выбора партнера: количественный генетический метод проверки теории полового отбора». Наука . 227 (4690): 1061–1063. Бибкод : 1985Sci...227.1061B . дои : 10.1126/science.227.4690.1061 . ПМИД 17794229 . S2CID 30311676 .
- ^ Федина, Тайвань; Льюис, С.М. (2004). «Влияние самки на отцовство потомства у красного мучного жука Tribolium castaneum » . Труды Королевского общества B: Биологические науки . 271 (1546): 1393–1399. дои : 10.1098/rspb.2004.2731 . ПМК 1691742 . ПМИД 15306338 .
- ^ Jump up to: а б Ламли А.Дж., Михальчик Л., Китсон Дж.Дж., Спургин Л.Г., Моррисон К.А., Годвин Дж.Л., Дикинсон М.Е., Мартин О.Ю., Эмерсон Б.С., Чепмен Т., Гейдж М.Дж. Половой отбор защищает от вымирания. Природа. 25 июня 2015 г.;522(7557):470-3. дои: 10.1038/nature14419. Epub 2015, 18 мая. PMID 25985178.
- ^ Уэльсская Дженнифер. (2011). «Инбридинг делает самок жуков резвыми». Живая наука.
- ^ Jump up to: а б Тайлер, Ф; Трегенза, Т (2012). «Почему так много совокуплений мучных жуков терпят неудачу?» . Энтомология экспериментальная и прикладная . 146 : 199–206. дои : 10.1111/j.1570-7458.2012.01292.x . S2CID 67763257 .
- ^ Льюис, Юткевич (1998). «Преимущество сперматозоидов и хранение спермы у размножающихся красных мучных жуков». Поведенческая экология и социобиология . 43 (6): 365–369. дои : 10.1007/s002650050503 . S2CID 7316245 .
- ^ Михальчик, Л; Мартин, О; Миллард, А; Эмерсон, Б; Гейдж, М. (2010). «Инбридинг снижает конкурентоспособность спермы, но не влияет на оплодотворение или успех спаривания у самцов Tribolium castaneum» . Труды Королевского общества Б. 277 (1699): 3483–3491. дои : 10.1098/rspb.2010.0514 . ПМК 2982220 . ПМИД 20554548 .
- ^ Арно, Л; Гейдж, М; Хаубрюге, Э (2001). «Динамика приоритета второго и третьего мужского оплодотворения у Tribolium castaneum» . Энтомология экспериментальная и прикладная . 99 : 55–64. дои : 10.1046/j.1570-7458.2001.00801.x . hdl : 2268/217833 . S2CID 86760911 .
- ^ Jump up to: а б Ричардс, С. Гиббс, Р. Вайнсток, Г. 2008. Геном модельного жука и вредителя Tribolium castaneum. Природа. 452: 949-955.
- ^ Кумар, Х. Паниграхи, М. Чхотарай, С. 2018. Красный мучной жук (Tribolium castaneum): от популяционной генетики к функциональной геномике. Ветеринарный мир. 11(8): 1043-1046
- ^ Справочник, Дом генетики. «Ген CDH1» . Домашний справочник по генетике . Проверено 30 мая 2019 г.
- ^ Жиль, А. Шинко, Дж. Авероф, М. 2015. Эффективное нацеливание на гены, опосредованное CRISPR, и замена трансгена у жука Tribolium castaneum. Разработка.
- ^ Jump up to: а б Хорошо, Я (1936). Мучные жуки рода Tribolium . Технический бюллетень № 498 Министерства сельского хозяйства США . Вашингтон: Типография правительства США.
- ^ Поуп, РД (1986). « Trigolium castaneum (Herbst, 1797) (Insecta, Coleoptera): предлагаемое сохранение путем подавления Tribolium navale (Fabricius, 1775) ZN(S.)2575» . Бюллетень зоологической номенклатуры . 43 (4): 363–365. дои : 10.5962/bhl.part.470 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Грановский, Т.А. 1997. «Вредители хранящихся продуктов». В: Справочник по борьбе с вредителями , 8-е изд. Хеджес, С.А. и Д. Морленд (редакторы). Компания по справочникам и техническому обучению Маллис.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Геном триболия кастанеума . Архивировано 1 марта 2016 г. на базе Wayback Machine Beetlebase.
- триболиумов . Сравнение видов
- Смущены и красные мучные жуки. Университет Флориды МФСА .
- Кэттлин, Найджел. «Ржаво-красный мучной жук» . Bayer Crop Science UK . Проверено 8 марта 2021 г.