週一. 1 月 18th, 2021

中國大陸科學家揭示蝗蟲聚群成災奧秘

【本報綜合報導】在人類歷史上,蝗災與旱災、洪災並稱三大自然災害,在全球造成了嚴重的農業和經濟損失。儘管蝗災與人類發展歷史長期相伴,但是真正在科學上對蝗災成因的認識不足百年。近日,中科院動物研究所康樂院士團隊發現了一種蝗蟲群聚信息素分子,揭示了蝗蟲聚群成災的奧秘。這一成果8月12日在國際學術期刊《自然》發表。


研究團隊通過分析飛蝗群居型和散居型飛蝗的體表和糞便揮發物,在35種化合物中鑒定到了一種由群居型蝗蟲特異性揮發的氣味,釋放量低但生物活性非常高的化合物:4-乙烯基苯甲醚(4VA)。隨後通過一系列行為實驗確定該化合物對群居型和散居型飛蝗的不同發育階段和性別都有很強的吸引力,能夠響應蝗蟲種群密度的變化,隨著種群密度增加而增加,甚至它的產生可由4-5只散居飛蝗聚集而觸發,具有很低的誘發閾值。


研究人員還在飛蝗觸角上的四種主要感器類型中,發現了4VA特異引起錐形感器的反應,並確定了其特異性受體。當使用基因編輯技術敲除該嗅覺受體後,飛蝗突變體的觸角與錐形感器神經電生理反應顯著降低,響應行為和吸引力喪失。
本研究首次從化學分析、行為驗證、神經電生理記錄、嗅覺受體鑒定、基因敲除和野外驗證等多個層面對飛蝗群居信息素進行了全面而充分的鑒定和驗證,發現和確立了4VA是飛蝗群聚信息素,而過去報導已知的其它化合物都不具備群聚信息素的所有條件,本項研究範式將化學生態學的研究提高到一個新的階段,被認為是昆蟲學研究的一個重要突破。