Крест

Aug 21, 2023

Том 13 научных отчетов, номер статьи: 11506 (2023) Цитировать эту статью

452 доступа

4 Альтметрика

Подробности о метриках

Быстрая натурализация Bombus terrestris на полуострове Немуро привела к сокращению численности двух близкородственных местных японских видов, а именно Bombus hypocrita sapporensis и Bombus cryptarum florilegus, которые оба принадлежат к общему подроду Bombus. Хотя широко распространено мнение, что на перекрестное спаривание местных и чужеродных видов влияет распространенный в этом регионе мужской половой феромон, никаких исследований, подтверждающих это утверждение, не проводилось. Таким образом, мы исследовали перекрестную активность мужских половых феромонов у местных и неместных шмелей, а также частоту перекрестного спаривания, используя химические анализы и анализы ДНК. Наш анализ газовой хроматографии и электроантеннографического детектора и поведенческие тесты выявили наличие перекрестной активности половых феромонов между B. terrestris и двумя видами японских шмелей. Кроме того, анализ ДНК выявил случаи перекрестного спаривания между местными и чужеродными видами на полуострове Немуро. В целом, эти результаты указывают на неотложную необходимость принятия мер по сохранению популяций японских шмелей на полуострове Немуро.

С момента признания в Японии чужеродным видом в 2006 году импортированный шмель Bombus terrestris L. создал серьезные проблемы. Хотя B. terrestris служит важным опылителем теплиц, сбежавшие королевы и самцы создали одичавшие популяции на Хоккайдо, Япония. Этот процесс натурализации привел к конкуренции между B. terrestris и местными японскими видами шмелей, нарушению симбиотических отношений между местными растениями и шмелями, а также появлению новых вредителей и патогенов1,2,3,4,5,6,7,8 .

В лабораторных условиях гибридизация B. terrestris и близкородственных японских видов шмелей, таких как B. hypocrita hypocrita, B. h. sapporensis и B. ignitus легко встречаются9. Однако при спаривании местных маток с самцами B. terrestris жизнеспособных гибридов не получается, поскольку отложенные яйца прекращают эмбриональное развитие10,11. Тем не менее, перекрестное спаривание между этими видами оказывает пагубное воздействие на воспроизводство местных шмелей, поскольку королевы Bombus обычно спариваются только один или два раза12. Кроме того, предыдущий анализ ДНК выявил присутствие сперматозоидов B. terrestris в сперматеках диких маток B. h. лицемер, Б.ч. sapporensis и B. ignitus, что указывает на то, что перекрестное спаривание между самцами B. terrestris и местными матками происходит в полевых условиях11. Наше предыдущее исследование также показало, что перекрестному спариванию способствует сходство выработки мужских половых феромонов в губной железе (LG)13.

Полуостров Немуро, расположенный на востоке Хоккайдо, представляет собой ценную среду обитания для местных шмелей: в этом регионе процветают 10 из 15 японских видов, включая редкий вид шмелей B. cryptarum florilegus14. Действительно, B. c. florilegus имеет ограниченное распространение, встречается только на полуостровах Нэмуро и Ноцукэ в Японии и занесен в Красный список Японии как вид, находящийся под угрозой исчезновения14. Учитывая, что B. terrestris натурализовался в этом регионе, популяции B. h. sapporensis и B. c. florilegus неуклонно сокращаются15. Хотя широко распространено мнение, что на перекрестное спаривание местных и чужеродных видов влияет распространенный в регионе мужской половой феромон, эмпирических доказательств в поддержку этой гипотезы нет. Поэтому, используя химические анализы и анализы ДНК, мы исследовали частоту перекрестного спаривания и перекрестную активность мужских половых феромонов у местных и неместных шмелей.

Предыдущие анализы методом газовой хроматографии с электроантеннографическим детектором (GC-EAD) подтвердили наличие этилдодеканоата, 2,3-дигидрофарнезаля и 2,3-дигидрофарнезола, выделяемых самцами LG в B. terrestris16. Кроме того, у самцов LG B. h. саппорский13. Наши анализы GC-EAD подтвердили, что самцы LG B. c. florilegus выделяет этилдодеканоат. Кроме того, этилдодеканоат и 2,3-дигидрофарнезол вызывали четкие электрофизиологические ответы антенн у девственных маток B. terrestris (рис. 1Аа). Однако только этилдодеканоат вызывал четкие электрофизиологические антеннальные ответы у B. h. sapporensis и B. c. florilegus девственные матки (рис. 1Ab,Ac,Ba,Bb,Bc,Ca,Cb,Cc).