《Journal of Insect Physiology》：Parental exposure to variable saturation deficit shapes the survival and thermotolerance of Aedes aegypti eggs
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索维克·查克拉博蒂（Souvik Chakraborty）| 德鲁夫·沙阿（Dhruv Shah）| 迪亚·达亚尔（Diya Dayal）| 卢克·卢茨（Luke Lutz）| 琳·王（Lyn Wang）| 贾兹敏·加西亚（Jazmin Garcia）| 加布里埃尔·勒费弗尔（G
索维克·查克拉博蒂（Souvik Chakraborty）| 德鲁夫·沙阿（Dhruv Shah）| 迪亚·达亚尔（Diya Dayal）| 卢克·卢茨（Luke Lutz）| 琳·王（Lyn Wang）| 贾兹敏·加西亚（Jazmin Garcia）| 加布里埃尔·勒费弗尔（Gabrielle Lefevre）| 艾米丽·苏桑托（Emily Susanto）| 乔舒亚·B·贝努瓦（Joshua B. Benoit）
美国辛辛那提大学生物科学系，辛辛那提，OH 45221
摘要
媒介昆虫，尤其是蚊子，在不同的生态梯度中表现出显著的生存能力。这种适应性的核心在于卵阶段，卵必须能够在长时间内承受湿度和温度的波动。本研究探讨了在整个亲代阶段暴露于不同饱和度缺失水平下，如何影响埃及伊蚊（Aedes aegypti）的繁殖输出和卵的热耐受性。通过四种环境条件，即持续低饱和度缺失（LSD）、持续高饱和度缺失（HSD）、从LSD到HSD以及从HSD到LSD，我们评估了三个埃及伊蚊种群的卵产量、孵化成功率、卵的热耐受性和卵的营养组成。蛹在持续LSD或持续HSD的培养箱中饲养，孵化后八天，蚊子被喂食血液，随后部分群体被转移到相反的水分环境中。研究结果表明，亲代所经历的水分环境显著影响了卵的产卵时间和产量。LSD、HSD和从HSD到LSD的组别在吸血后四天开始出现一致的产卵高峰，而从LSD到HSD的组别则表现出卵产量的延迟。HSD和从LSD到HSD处理组的卵热耐受性显著高于其他组别。当亲代在吸血前暴露于LSD条件下时，其卵的营养组成中糖原含量增加。通过整合生理和生态指标，如孵化率和热应力耐受性，我们展示了亲代环境如何影响后代的性能，突出了使埃及伊蚊在热应力和脱水压力下持续存在的适应性反应。
引言
埃及伊蚊（Aedes aegypti）是一种全球性的暖温入侵物种，由于其较短的世代周期和对环境变化的适应性而迅速扩散（Kraemer等人，2015年）。对于昆虫而言，卵阶段对其生态成功至关重要，成功孵化是它们立即建立种群并扩展到不同生态位的基础（Benoit等人，2023年；Chu等人，2022年；Day，2016年）。此外，埃及伊蚊的卵能够在长时间温暖干燥的条件下存活，从而增强了其持续存在和扩散潜力（Chakraborty等人，2025年；Faull等人，2016年；Sota和Mogi，1992年）。由季节性气候变异性驱动的自然水文周期中的湿润-干燥周期是蚊子繁殖和存活的关键决定因素，直接影响亲代的繁殖、卵的存活率以及后代的存活（Diniz等人，2017年；Juliano等人，2002年；Mamai等人，2014年；Shaman和Day，2007年；Tran等人，2018年）。在许多节肢动物中，包括蜱虫、螨虫和蠼螋，已经观察到亲代对后代特征的影响，其中母体效应可以缓冲后代的压力，但在极端条件下可能会失效（Le Hesran等人，2020年；Le Roux等人，2024年；Yoder等人，2006年）。这些亲代效应可以通过改变资源分配、发育编程或基因-环境相互作用来影响后代的表型（Mousseau和Dingle，1991年）。短期或短暂的环境压力，而不是长期暴露，可以通过跨代可塑性驱动这种亲代反应，从而影响后代的表型（Nussey等人，2007年；Whitman和Agrawal，2009年）。亲代在短暂的气候压力下暴露可以改变卵的孵化阈值（Fischer等人，2003年；Fox等人，1999年；Mousseau和Dingle，1991年），这体现了跨代可塑性作为埃及伊蚊在日益不稳定的气候条件下存活的潜在机制。
跨代可塑性的许多影响是通过母体效应来研究的，这些效应使母亲能够优化后代的性能（J. Marshall和Uller，2007年；Rossiter，1991年；Walzer和Schausberger，2015年）。在不同昆虫类群中，不同的非生物压力和幼虫饮食导致卵中母体资源分配的差异（Bonduriansky和Head，2007年；Ledón-Rettig，2023年；Macagno等人，2018年；Woestmann和Saastamoinen，2016年；Yanchula和Alto，2021年）。埃及伊蚊卵的大小变化直接与雌性的营养状况及其向发育中的卵分配的主要宏量营养素（如脂质、蛋白质和糖原）有关（Yanchula和Alto，2021年）。此外，母体的光周期和滞育效应显著影响热带和温带埃及伊蚊（Ae. albopictus）的胚胎发生（Lacour等人，2014年），这些效应对后代的适应性有连锁影响（Mousseau和Fox，1998年）。然而，资源分配通常会导致卵数量和质量之间的权衡，最终影响生活史策略的进化（Mousseau和Dingle，1991年；Yanchula和Alto，2021年）。尽管有大量证据表明母体暴露于非生物压力会影响后代的特征，但最普遍的两个环境因素——温度和湿度引起的脱水——通常被单独研究，尽管在自然条件下它们通常是相互作用的。与传统的指标（如卵的大小或重量）不同，本研究强调了卵的孵化成功率和热耐受性，提供了关于温度和脱水在蛹期和成虫期共同作用如何影响蚊子繁殖成功跨代可塑性的功能视角。为了捕捉环境压力的综合交互效应，我们使用了饱和度缺失这一指标，它是温度和相对湿度的综合指标，作为生物体所经历的脱水压力的代理。
了解亲代环境影响卵存活和对环境压力耐受性的动态、可塑性机制对于评估后代在多变气候下的表现至关重要。特别是，环境状态之间的转变，例如从低饱和度缺失（LSD）到高饱和度缺失（HSD）条件的突然变化（或相反），可能会带来独特的生理挑战和适应机会。虽然先前的研究探讨了持续湿润或干燥环境对蚊子生活史的影响（Benoit等人，2023年；Holmes等人，2025年；Holmes和Benoit，2019年），但连续环境体验之间的相互作用，如从湿润（LSD）到干燥（HSD）条件的转变，尚未得到探索。为了解决这一空白，我们的研究测试了在LSD和HSD条件下出现以及在这些条件之间转换是否具有繁殖优势的假设，特别是在卵产量和压力耐受性方面。总体而言，温暖干燥（HSD）条件比凉爽湿润（LSD）条件更可能产生后果。我们量化了成虫在四种不同环境条件下（持续LSD、持续HSD、从LSD到HSD以及从HSD到LSD）的卵数量、孵化成功率、热耐受性和卵的营养水平。这种综合方法使我们能够评估亲代暴露于不同饱和度缺失水平如何影响孵化成功和卵的热耐受性。
部分摘录
研究生物和实验设置
本实验使用了来自西非萨赫勒地区的两个埃及伊蚊（Aedes aegypti）种群（PK10和Ngoye），以及通过混合这两个种群等量个体创建的第三个“组合”种群。PK10是一个人口稀少的地区，每平方公里不到12.5只个体，与Ngoye形成了鲜明对比，Ngoye是一个人口密集的地区，每平方公里超过200只个体，反映了不同的环境和气候条件（Chakraborty等人，2025年；Rose等人，2020年）。
产卵的时间进程
不同种群在吸血后的不同饱和度缺失条件下和不同时间点的卵产量有所不同（图2）。在低饱和度缺失（LSD）、高饱和度缺失（HSD）和从LSD到HSD条件下，产卵通常呈现单峰模式，卵产量高峰出现在吸血后4-8天（第12-16天）。而从LSD到HSD的组别表现出明显不同的轨迹；在前两个时间段（吸血后0-4天和4-8天），卵产量保持较低。
讨论
了解环境变异性如何塑造繁殖特征对于预测昆虫媒介的种群轨迹至关重要。蚊子繁殖地的短暂和不可预测性，通常是短暂的水生栖息地，迫使它们应对复杂的挑战，这些挑战影响它们的生存和繁殖策略（Chu等人，2022年；Day，2016年）。在本研究中，我们评估了低饱和度缺失（LSD）和高饱和度缺失（HSD）的波动影响。
未引用的参考文献
Marshall等人（2007年）。
CRediT作者贡献声明
索维克·查克拉博蒂（Souvik Chakraborty）：撰写——原始草稿、可视化、项目管理、方法论、调查、正式分析、概念化。德鲁夫·沙阿（Dhruv Shah）：撰写——审阅与编辑、调查。迪亚·达亚尔（Diya Dayal）：撰写——审阅与编辑、调查。卢克·卢茨（Luke Lutz）：撰写——审阅与编辑、调查。琳·王（Lyn Wang）：撰写——审阅与编辑、调查。贾兹敏·加西亚（Jazmin Garcia）：撰写——审阅与编辑、调查。加布里埃尔·勒费弗尔（Gabrielle Lefevre）：撰写——审阅与编辑、调查。艾米丽·苏桑托（Emily Susanto）：
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能会影响本文报告工作的竞争性财务利益或个人关系。
致谢
本研究部分得到了美国国立卫生研究院下属的国家过敏和传染病研究所的支持，资助编号为R01AI148551和R21AI166633。
