经过半个世纪“追凶” ,蝗虫聚群成灾的祸首终于被发现!
2020年08月13日  |  来源:科技日报  |  阅读量:5919

康乐院士团队通过分析飞蝗群居型和散居型飞蝗的体表和粪便挥发物,在35种化合物中鉴定到了一种由群居型蝗虫特异性挥发的化合物4VA(4-乙烯基苯甲醚)。研究人员通过一系列行为实验确定4VA对群居型和散居型飞蝗的不同发育阶段和性别都有很强的吸引力。

同时,在飞蝗触角上的四种主要感器类型中,研究人员发现4VA特异引起锥形感器的反应。在蝗虫的上百个嗅觉受体中,他们发现定位在锥形感器中的嗅觉受体OR35是4VA的特异性受体。当使用基因编辑技术CRISPR/Cas9敲除OR35后,飞蝗突变体的触角与锥形感器神经电生理反应显著降低,突变体也对4VA的响应行为和吸引力丧失。

虽然4VA在实验室能够吸引和聚集蝗虫,但证明它在自然环境中也具有同样的作用至关重要。研究人员将含有4VA的诱芯布置在田间,通过室外草地双选和诱捕实验证明4VA对实验室种群在户外具有很强的吸引力。进而,他们将诱芯直接布局到蝗虫野外发生区天津北大港,大范围的区块实验再一次证明4VA不仅能吸引野外种群,而且不受自然环境中蝗虫背景密度的影响。

“研究首次从化学分析、行为验证、嗅觉受体鉴定、基因敲除和野外验证等多个层面对飞蝗群居信息素进行了全面而充分的鉴定和验证,发现和确立了4VA是飞蝗群聚信息素,本项研究范式将化学生态学的研究提高到一个新的阶段。”康乐说。这项研究被认为是昆虫学研究的一个重要突破。

对此,透明审稿人、美国科学院院士、美国洛克菲勒大学莱斯莉·沃斯霍尔教授在审稿意见中表示——

这项工作做出了令人兴奋的发现,找到了一个人们长期寻找的蝗虫群聚信息素分子。文章包含了令人吃惊的多个层次的研究,我给予无条件的支持,这项杰出的工作不要有任何拖延应该优先在《自然》杂志上发表。

康乐表示,这项研究不仅揭示了蝗虫群居的奥秘,而且使蝗虫的绿色和可持续防控成为可能。研究将从多个方面改变人们控制蝗灾的理念和方法,比如利用人工合成的信息素可以设计诱集带诱集蝗虫,并在诱集带集中使用化学农药或生物制剂将其消灭,从而极大地减少化学农药的使用;根据4VA的结构设计拮抗剂,阻止蝗虫的聚集;嗅觉受体OR35的发现,为使用基因编辑技术建立4VA反应缺失的突变体成为可能,这种突变体长期释放到野外就可能在重灾区建立起不能群居的蝗虫种群,既在野外维持了一定数量的蝗虫,又达到可持续控制的目的,将环境保护与害虫控制有机地结合起来。

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