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　　新華網(wǎng)北京8月13日電 在世界范圍內(nèi)，蝗災(zāi)對農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境構(gòu)成重大威脅。揭秘蝗蟲聚群成災(zāi)的原因，是各國科學(xué)家不懈努力的重要課題。近日，中國科學(xué)院動(dòng)物研究所康樂院士團(tuán)隊(duì)首次發(fā)現(xiàn)和確立了一種蝗蟲群聚信息素——4-乙烯基苯甲醚(4VA)，從而揭示了蝗蟲聚群成災(zāi)的奧秘。這一成果已在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》上發(fā)表。

　　蝗蟲為何聚群成災(zāi)？百年來科學(xué)家一直在追尋

　　今年春季肆虐世界多地的沙漠蝗讓人們再一次感受到蝗災(zāi)對農(nóng)業(yè)和經(jīng)濟(jì)造成的損失。雖然僅僅分布在非洲、中東、南歐和南亞地區(qū)，但其危害的記載可以追溯到5000多年以前。與此同時(shí)，作為世界上分布最廣泛的蝗蟲，飛蝗曾對我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響，至今仍然是非洲、亞洲、中東和澳大利亞的重要農(nóng)業(yè)害蟲?！斑@兩種蝗蟲災(zāi)害一直被認(rèn)為是人類主要的瘟疫之一。在世界范圍內(nèi)，蝗災(zāi)仍然對農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境構(gòu)成重大威脅?！痹?3日召開的成果發(fā)布會(huì)上，康樂院士表示。

　　記者了解到，盡管蝗災(zāi)與人類發(fā)展歷史長期相伴，但真正從科學(xué)上對蝗災(zāi)成因的認(rèn)識(shí)不足百年。在很長一段時(shí)間內(nèi)，人們認(rèn)為散居和群居蝗蟲是兩個(gè)不同的物種。散居型蝗蟲因密度較低，不發(fā)生遷飛，一般認(rèn)為無害。群居型蝗蟲一旦形成就會(huì)導(dǎo)致蝗災(zāi)發(fā)生，蝗群會(huì)大規(guī)模移動(dòng)或遷飛導(dǎo)致更大范圍的蝗災(zāi)發(fā)生。

　　上世紀(jì)20年代，國際著名昆蟲學(xué)家和蝗蟲學(xué)之父尤瓦洛夫發(fā)現(xiàn)飛蝗之所以能成災(zāi)，是因?yàn)榛认x可以從低密度的散居型轉(zhuǎn)變?yōu)楦呙芏鹊娜壕有?，這為之后科學(xué)家的研究提供了重要啟示。

　　近80年來，對蝗群如何形成有許多假說，包括食物、繁殖地、性成熟、群聚信息素、氣候等，但究竟哪一個(gè)因素起主要作用以及其中的奧秘和機(jī)理是什么，并沒有在科學(xué)上被揭示。

　　直到上世紀(jì)七十年代，科學(xué)家們逐步認(rèn)識(shí)到群聚信息素可能是蝗蟲能夠聚集的最關(guān)鍵因素?！翱茖W(xué)家們經(jīng)過努力，認(rèn)為有幾種化合物可能是蝗蟲的群聚信息素，這些信息素被命名為蝗醇、蝗酚等。但是，這些化合物中沒有一個(gè)化合物能符合群聚信息素的所有標(biāo)準(zhǔn)，特別是沒有野外種群驗(yàn)證的證據(jù)?！笨禈方忉尩?。

　　首次發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)蝗蟲群聚信息素 昆蟲學(xué)研究的重要突破

　　在前期數(shù)年的研究基礎(chǔ)之上，近日，康樂院士團(tuán)隊(duì)通過分析飛蝗群居型和散居型的體表和糞便揮發(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-vinylanisole(4VA，4-乙烯基苯甲醚)。

　　對此，康樂在成果發(fā)布會(huì)上表示，通過一系列行為實(shí)驗(yàn)確定4VA對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。4VA能夠響應(yīng)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(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。

　　據(jù)了解，研究人員在飛蝗觸角上的四種主要感器類型中，發(fā)現(xiàn)了4VA特異引起錐形感器的反應(yīng)。在蝗蟲的上百個(gè)嗅覺受體中，他們發(fā)現(xiàn)定位在錐形感器中的嗅覺受體OR35是4VA的特異性受體?！爱?dāng)使用基因編輯技術(shù)CRISPR/Cas9敲除OR35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，突變體也對4VA的響應(yīng)行為和吸引力喪失。”康樂在回答記者提問時(shí)表示。

　　4VA在實(shí)驗(yàn)室得到確認(rèn)，那么4VA在戶外和自然環(huán)境中能夠吸引和聚集蝗蟲嗎？研究人員將含有4VA的誘芯布置在田間，通過室外草地雙選和誘捕實(shí)驗(yàn)證明4VA對實(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4VA不僅能吸引野外種群，而且不受自然環(huán)境中蝗蟲背景密度的影響。

　　與會(huì)專家一致認(rèn)為，此次研究首次從化學(xué)分析、行為驗(yàn)證、神經(jīng)電生理記錄、嗅覺受體鑒定、基因敲除和野外驗(yàn)證等多個(gè)層面對飛蝗群聚信息素進(jìn)行了全面充分的鑒定和驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)和確立了4VA是飛蝗群聚信息素，而過去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，也是昆蟲學(xué)研究的一個(gè)重要突破。

　　改變控蝗理念 蝗蟲的綠色和可持續(xù)防控成為可能

　　對于研究的應(yīng)用前景，康樂表示，該研究不僅揭示了蝗蟲群聚的奧秘，而且使蝗蟲的綠色和可持續(xù)防控成為可能?！伴L期以來，人們對于蝗災(zāi)的防治主要依賴化學(xué)殺蟲劑大規(guī)模的噴施，但不合理的化學(xué)農(nóng)藥的使用對食品安全、生態(tài)系統(tǒng)和人類健康會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響。4VA和它的受體的發(fā)現(xiàn)將從多個(gè)方面改變?nèi)藗兛刂苹葹?zāi)的理念和方法?！?/p>

　　據(jù)了解，依據(jù)此次研究，今后可以利用人工合成的信息素在田間長期監(jiān)測蝗蟲種群動(dòng)態(tài)，為預(yù)測預(yù)報(bào)服務(wù)。同時(shí)，也可以利用人工合成的信息素設(shè)計(jì)誘集帶誘集蝗蟲，并在誘集帶集中使用化學(xué)農(nóng)藥或生物制劑將其消滅，從而極大地減少化學(xué)農(nóng)藥的使用。

　　此外，康樂介紹，根據(jù)4VA的結(jié)構(gòu)可以設(shè)計(jì)出相應(yīng)的拮抗劑，從而阻止蝗蟲的聚集。同時(shí)，嗅覺受體OR35的發(fā)現(xiàn)，令使用基因編輯技術(shù)建立4VA反應(yīng)缺失的突變體成為可能，“這種突變體長期釋放到野外就可能在重災(zāi)區(qū)建立起不能群居的蝗蟲種群，既在野外維持了一定數(shù)量的蝗蟲，又達(dá)到可持續(xù)控制的目的，將環(huán)境保護(hù)與害蟲控制有機(jī)地結(jié)合起來?！?王瑩)

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