自然雜志發(fā)表頁面截圖(受訪者供圖)

人民網(wǎng)北京8月13日電(趙竹青)在人類歷史上，蝗災(zāi)與旱災(zāi)、洪災(zāi)并稱三大自然災(zāi)害，在全球造成了嚴(yán)重的農(nóng)業(yè)和經(jīng)濟損失。盡管蝗災(zāi)與人類發(fā)展歷史長期相伴，但是真正在科學(xué)上對蝗災(zāi)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(fā)現(xiàn)了一種蝗蟲群聚信息素分子，揭示了蝗蟲聚群成災(zāi)的奧秘。這一成果8月12日在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》發(fā)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(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-乙烯基苯甲醚(4VA)。隨后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(fā)育階段和性別都有很強的吸引力，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。

研究人員還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)，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。

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驗證明4VA對實驗室種群在戶外具有很強的吸引力。進而，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)塊實驗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)境中蝗蟲背景密度的影響。

本研究首次從化學(xué)分析、行為驗證、神經(jīng)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(fā)現(xiàn)和確立了4VA是飛蝗群聚信息素，而過去報道已知的其它化合物都不具備群聚信息素的所有條件，本項研究范式將化學(xué)生態(tài)學(xué)的研究提高到一個新的階段，被認為是昆蟲學(xué)研究的一個重要突破。

長期以來，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，而不合理的化學(xué)農(nóng)藥的使用對食品安全、生態(tài)系統(tǒng)和人類健康產(chǎn)生了巨大的負面影響。該研究不僅揭示了蝗蟲群居的奧秘，而且將從多個方面改變?nèi)藗兛刂苹葹?zāi)的理念和方法，使蝗蟲的綠色和可持續(xù)防控成為可能。

關(guān)鍵詞： 科學(xué)家 化學(xué)農(nóng)藥