蝗蟲聚群成災的「元兇」找到了！還釋放出一個重要信號

2020-08-19 農業科技報

一隻蝗蟲不過手指大小，但當它們聚集成群，會讓所過處寸草不留。飛蝗是世界上分布最廣泛的蝗蟲，我國往年鬧蝗災主要也是飛蝗所致。近日，中國科學院動物研究所康樂院士團隊在《自然》發表的一項研究，揭示飛蝗聚群成災的信息素是4VA（4-乙烯基苯甲醚），這可謂是蝗蟲研究的重大進展。

01、我國蝗蟲聚群研究的歷程

儘管蝗災與人類發展歷史長期相伴，但科學家一直沒有搞清楚蝗災的成因。
近80年來，對蝗群如何形成有許多的假說，比如食物、繁殖地、群集信息素等假說，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，科學家們才逐步認識到群聚信息素可能是導致蝗蟲能夠聚集的最關鍵因素。

經過50多年的努力，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。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。

02、飛蝗聚群成災的「元兇」：4VA

康樂院士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種化合物中鑑定到了一種由群居型蝗蟲特異性揮發的化合物4VA（4-乙烯基苯甲醚）。研究人員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。

同時，在蝗蟲的上百個嗅覺受體中，他們發現定位在錐形感器中的嗅覺受體OR35是4VA的特異性受體。當使用基因編輯技術CRISPR/Cas9敲除OR35後，突變體也對4VA的響應行為和吸引力喪失。

▲ 圖源：科技日報。

「研究首次從化學分析、行為驗證、嗅覺受體鑑定、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鑑定和驗證，發現和確立了4VA是飛蝗群聚信息素，本項研究範式將化學生態學的研究提高到一個新的階段。」康樂說。

03、未來治蝗將迎重大改變

這項研究不僅揭示了蝗蟲群居的奧秘，而且使蝗蟲的綠色和可持續防控成為可能。

▲ 飛蝗 資料圖。

研究將從多個方面改變人們控制蝗災的理念和方法，比如：

  • 利用人工合成的信息素可以設計誘集帶誘集蝗蟲，並在誘集帶集中使用化學農藥或生物製劑將其消滅，從而極大地減少化學農藥的使用；
  • 根據4VA的結構設計拮抗劑，阻止蝗蟲的聚集；
  • 嗅覺受體OR35的發現，為使用基因編輯技術建立4VA反應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區建立起不能群居的蝗蟲種群，既在野外維持了一定數量的蝗蟲，又達到可持續控制的目的，將環境保護與害蟲控制有機地結合起來。
  • 未來 · 治蝗

    • 蝗災與旱災、洪災

    並稱我國歷史上的三大自然災害，

    我國2000多年的歷史記載顯示，

    大規模的蝗災發生過800多次，

    曾造成嚴重的農業和經濟損失。

    綠色方法治蝗，

    守護糧食安全！

    來源：農視網

    編輯：張靜

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