我國(guó)科學(xué)家在國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《自然》發(fā)表文章 揭示蝗蟲(chóng)聚群成災(zāi)奧秘
在人類(lèi)歷史上,蝗災(zāi)與旱災(zāi)、洪災(zāi)并稱(chēng)三大自然災(zāi)害,在全球造成了嚴(yán)重的農(nóng)業(yè)和經(jīng)濟(jì)損失。盡管蝗災(zāi)與人類(lèi)發(fā)展歷史長(zhǎng)期相伴,但是真正在科學(xué)上對(duì)蝗災(zāi)成因的認(rèn)識(shí)不足百年。近日,中科院動(dòng)物研究所康樂(lè)院士團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一種蝗蟲(chóng)群聚信息素分子,揭示了蝗蟲(chóng)聚群成災(zāi)的奧秘。這一成果8月12日在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》發(fā)表。
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)分析飛蝗群居型和散居型飛蝗的體表和糞便揮發(fā)物,在35種化合物中鑒定到了一種由群居型蝗蟲(chóng)特異性揮發(fā)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)。通過(guò)一系列行為實(shí)驗(yàn)確定該化合物對(duì)群居型和散居型飛蝗的不同發(fā)育階段和性別都有很強(qiáng)的吸引力,能夠響應(yīng)蝗蟲(chóng)種群密度的變化,隨著種群密度增加而增加,甚至它的產(chǎn)生可由4~5只散居飛蝗聚集而觸發(fā),具有很低的誘發(fā)閾值。
研究人員在飛蝗觸角上的四種主要感器類(lèi)型中,發(fā)現(xiàn)了4VA特異引起錐形感器的反應(yīng),并確定了其特異性受體。當(dāng)使用基因編輯技術(shù)敲除該嗅覺(jué)受體后,飛蝗突變體的觸角與錐形感器神經(jīng)電生理反應(yīng)顯著降低,響應(yīng)行為和吸引力喪失。此外,研究人員將含有4VA的誘芯布置在田間,通過(guò)室外草地雙選和誘捕實(shí)驗(yàn)證明4VA對(duì)實(shí)驗(yàn)室種群在戶外具有很強(qiáng)的吸引力。進(jìn)而,他們將誘芯直接布局到蝗蟲(chóng)野外發(fā)生區(qū)天津北大港,大范圍的區(qū)塊實(shí)驗(yàn)再一次證明該化合物不僅能吸引野外種群,而且不受自然環(huán)境中蝗蟲(chóng)背景密度的影響。
本研究首次從化學(xué)分析、行為驗(yàn)證、神經(jīng)電生理記錄、嗅覺(jué)受體鑒定、基因敲除和野外驗(yàn)證等多個(gè)層面對(duì)飛蝗群居信息素進(jìn)行了全面而充分的鑒定和驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)和確立了4VA是飛蝗群聚信息素,西寧水土保持,而過(guò)去報(bào)道已知的其它化合物都不具備群聚信息素的所有條件,本項(xiàng)研究范式將化學(xué)生態(tài)學(xué)的研究提高到一個(gè)新的階段,被認(rèn)為是昆蟲(chóng)學(xué)研究的一個(gè)重要突破。
長(zhǎng)期以來(lái),人們對(duì)于蝗災(zāi)的防治主要依賴(lài)化學(xué)殺蟲(chóng)劑大規(guī)模的噴施,而不合理的化學(xué)農(nóng)藥的使用對(duì)食品安全、生態(tài)系統(tǒng)和人類(lèi)健康產(chǎn)生了巨大的負(fù)面影響。該研究不僅揭示了蝗蟲(chóng)群居的奧秘,而且將從多個(gè)方面改變?nèi)藗兛刂苹葹?zāi)的理念和方法,使蝗蟲(chóng)的綠色和可持續(xù)防控成為可能?!?總臺(tái)央視記者 帥俊全)