治蝗新策略！自然刊發中國研究：發現關鍵聚集信息素，可誘殺

2020-08-12 澎湃新聞

澎湃新聞記者 賀梨萍

新冠肺炎疫情在全球造成了巨大損失，但在美國洛克菲勒大學的Leslie B. Vosshall教授看來，蝗災是一種更古老的「瘟疫」，一種無法用疫苗或藥物治癒的瘟疫，目前正在非洲和中東肆虐。

蝗蟲會破壞植被和作物，威脅著原本自給自足的農民，加劇了糧食不安全。目前對付蝗災唯一有效的武器是在空中噴灑殺蟲劑，但蝗蟲群移動迅速，難以預測，且噴灑會破壞有益昆蟲。

8月12日晚間，國際頂級學術期刊《自然》（Nature）在線發表了一項由中國科學院、中國科學院大學、河北大學團隊的研究人員合作完成的一項研究，該研究揭示了導致蝗蟲群聚的信息素（Aggregation pheromones），這一發現可能有助於開發控制蝗蟲爆發的新方法。

研究的通訊作為河北大學校長、中科院北京生命科學院院長、中國科學院大學生命科學院院長康樂院士，以及中國科學院動物研究所研究員、行為遺傳學研究組組長王憲輝。

作為分布最廣、最危險的蝗蟲物種之一，飛蝗（Locustia migratoria）對全球農業構成了嚴重威脅。值得注意的是，在蝗蟲從獨居形態向破壞性的群居形態轉變以及大規模群居的形成過程中，聚集信息素起著至關重要的作用。然而，此前報導的候選化合物沒有一個滿足蝗蟲聚集信息素的所有標準。

4VA對飛蝗具有很強大的吸引力。

在這項研究中，康樂及其同事發現了群居飛蝗釋放的一種名為4-甲氧基苯乙烯(4VA)的小分子有機化合物。該分子對所有年齡段和性別的飛蝗都有強大的吸引力，如果四五隻散居蝗蟲被安置在一起，它們也會開始產生和釋放這種信息素。而且它還能吸引野外的蝗蟲。

信息素由特定的感覺細胞檢測，這種細胞被稱為錐型感受器（Basiconic sensilla），存在於蝗蟲的觸角中。在這項研究中，研究團隊還鑑定出信息素與一種名為OR35的特定嗅覺受體結合。

研究團隊報告說，CRISPR-Cas9敲除OR35顯著降低了觸角的電生理反應，也使得4VA行為吸引力損害。也就是說，4VA對缺乏這種受體的工程改造蝗蟲的吸引力較小。

4VA在田間吸引蝗蟲。

最後，研究團隊通過田間誘捕實驗驗證了4VA對實驗種群和野生種群的吸引力。

研究團隊認為，這些發現確定了蝗蟲聚集信息素，並為蝗蟲防治新策略的發展提供了見解。

基於他們的發現，研究團隊強調了幾種值得未來探索的可能場景。例如，如果在野外部署合成版4VA，它有可能被用來引誘蝗蟲進入陷阱，然後將它們殺死。或者，如果釋放一種可以阻斷該分子活性的化學物質，或許能阻止蝗蟲聚集和遷移。

儘管如此，研究團隊仍然強調需要進一步開展研究，才能測試這些和其他相關策略的可行性。

論文連結：https://nature.com/articles/s41586-020-2610-4

責任編輯：李躍群

校對：丁曉

相關焦點

  • 傳統方法無法治理蝗災，中國團隊發現新方法，引國外媒體爭相報導
    該論文指出研究人員通過長期的調查和研究發現了導致蝗蟲聚集的另一重要因素，即化學信息素。那麼研究人員如何得到這一發現的？該研究對現實的蝗災治理是否有實質性的幫助呢？ 為什麼蝗蟲會聚集在一起？從宏觀的角度來看，種群密度是影響蝗蟲聚集的主要因素。在這項新研究之前，生態學家就已經發現蝗蟲同時具有散居性和群居性的特點。它們在聚集之前是散居性的，行為習慣並不相同。
  • 信息素技術:破譯「通訊密碼」誘殺害蟲
    直至1959年，美國科學家Buttenandt等人從50多萬頭家蠶中分離並鑑定出第一個昆蟲信息素——蠶蛾醇，此後，信息素研究進入了一個新的時代。 利用信息素檢測、預測或控制害蟲已經獲得國際普遍認同。信息素具有較強的生物活性和種特異性，同時又具有不汙染環境、不殺傷天敵、對害蟲不產生抗性的特點，有利於維護森林生態平衡，保持林業可持續發展，是目前害蟲持續控制的先進有效的手段。
  • 傳統防蝗無法治理蝗災，中國團隊發現新方法，實在太厲害了
    《自然》期刊上發表了一篇關於治理蝗災的研究論文。該論文指出蝗蟲聚集在一起並不是那麼的簡單，研究發現蝗蟲聚集的另一重要因素——化學信息素。研究人員是如何發現的呢？生態學家發現蝗蟲具有散居和群居的特性，聚集之前是散居的，行為習慣都不相同，一旦有外在因素的影響，促使一小堆蝗蟲聚集之後，立馬就會有新成員的加入，它們在集體中的行為習慣是一致的，如此蝗群就會越聚越多，最後就變成了蝗災。
  • 防治沙漠蝗 中國緊鑼密鼓
    沙漠蝗的遷飛能力是種群擴散和危害性增強的重要原因。由於其身體結構適宜長時間空中滑翔，沙漠蝗在溫度適宜的時候，可以藉助風力完成長途遷飛旅程，因此，其種群經常從東非越過距離為300公裡的紅海，到達阿拉伯半島，進而入侵南亞地區。研究表明，沙漠蝗曾憑藉風力從西非地區飛越大西洋，侵入加勒比海地區。
  • 《自然》：康樂院士團隊揭示蝗蟲聚群成災的奧秘，使綠色可持續防控成為可能
    近80年來，對蝗群如何形成有許多的假說，分別有食物、繁殖地、性成熟、群集信息素、氣候等假說，但是究竟是哪一個因素起主要作用以及其中的奧秘和機理並沒有在科學上被揭示。上世紀七十年代，國際上科學家們才逐步認識到群聚信息素可能是蝗蟲能夠聚集的最關鍵因素。經過50多年幾代科學家的不斷努力，有幾種化合物被認為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。
  • 最新研究：「臭味相投」
    8月12日，中科院動物研究所康樂院士團隊在《自然》發表的一項研究成果，揭示了飛蝗「群體作惡」的奧秘：從三三兩兩散居的飛蝗到成千上萬隻大規模聚集的蝗群，習慣獨處的飛蝗之所以放棄「自由生活」，是因為一種來自群居型飛蝗特異性揮發的氣味。
  • 中國科學家最新研究揭秘
    研究團隊通過一系列行為實驗確定4VA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：4VA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隻散居飛蝗聚集而觸發，具有很低的誘發閾值。
  • 新研究或能破解蝗災
    本周三晚，《自然》發表的一項研究揭示了導致蝗蟲群聚的信息素。這一發現可能有助於開發控制蝗蟲爆發的新方法。在這項研究中，中國科學院院士康樂及其同事發現了群居飛蝗釋放的一種名為4-甲氧基苯乙烯(4VA)的小分子有機化合物。
  • 蝗蟲侵禾苗,柳神捨身相替:從歷史角度看古人從拜蝗神到治蝗災
    徐光啟在《除蝗疏》中歸納了歷代的抵禦蝗災方法，大致可分為兩大方面：其一是治標，即及時上報蝗災信息和捕捉蝗蟲。如北宋淳熙年間敕令，命官民及時上報蝗蟲情報，違者將受杖責；並對因捕殺蝗蟲而損傷到禾苗莊稼的，皆給予免除稅收和進行補償等。滅蝗的方法通常有三種：即人工扑打法、壕塹掩埋法和篝火誘殺法。人工扑打法這是中國古代歷史最為悠的滅蝗方法。
  • 我國科學家找到關鍵要素
    記者13日在中國科學院新聞發布會上獲悉，一項最新研究顯示，少量群居型蝗蟲聚集，就會釋放出一種獨特的化合物，並在野外吸引和聚集更多蝗蟲。該研究找到並驗證了動物學家長期尋找的蝗蟲群聚信息素。這項由中科院動物研究所康樂院士團隊完成的研究，通過分析群居型蝗蟲和散居型蝗蟲的體表、糞便揮發物，在35種化合物中鑑定出一種名為4VA（4-乙烯基苯甲醚）的化合物。該化合物由群居型蝗蟲特異性揮發，釋放量低但生物活性極高，可由4隻至5隻散居蝗蟲聚集而觸發，隨著種群密度增加而增加。
  • 經過半個世紀「追兇」，蝗災的來源被發現，蝗蟲聚集有原因
    蝗蟲的後腿一接觸到物體，它就會蹦的特別高，而且蝗蟲，它主要是聚集生活的，這種生活習性成群結隊的生活在一起。他對全球的農業都會造成極大的傷害，極大的損害。在中國的歷史上發生過很多的蝗災，那蝗災他主要是怎麼產生的呢？
  • 我國科學家發現「蝗蟲群聚成災」奧秘，「特效藥」開啟防控新思路
    直到上世紀七十年代，科學家們逐步認識到群聚信息素可能是蝗蟲能夠聚集的最關鍵因素。「科學家們經過努力，認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化合物能符合群聚信息素的所有標準，特別是沒有野外種群驗證的證據。」康樂院士解釋道。