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我科學家揭示蝗蟲聚群成災之謎
2020年08月14日 16:38 來源:光明日報 作者: 字號

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  本報北京8月13日電(記者齊芳)一只蝗蟲不過手指大小,但當這種小昆蟲聚集成群,會讓過處寸草不留,給農業和環境造成毀滅性災害。那么,究竟是什么讓蝗蟲聚群成災?中國科學院動物研究所康樂院士領導的研究團隊首次鑒定出一種由群居型飛蝗特異性揮發的化合物——4-乙烯基苯甲醚(4VA),被認為是導致飛蝗聚群的關鍵性群聚信息素之一。該發現使對蝗蟲的綠色和可持續防控成為可能??禈方榻B,“我推測,其他蝗蟲屬種,比如沙漠蝗,或許它的群聚信息素不是4VA,但這一研究框架同樣適用?!边@一成果發表在北京時間12日晚出版的學術期刊《自然》上。

  國際著名昆蟲學家和蝗蟲學之父尤瓦洛夫發現,散居型蝗蟲和群居蝗蟲并不是人們以為的兩個物種,它們從低密度的散居型轉變為高密度的群居型,成為蝗災。但是什么讓蝗蟲發生了這樣轉變?幾十年來科學家們卻一直沒搞清楚。20世紀70年代,科學家們逐步認識到蝗蟲可能會分泌獨特的群聚信息素,使它們聚集起來。多年來,科學家們鑒定出幾種化合物,例如蝗醇、蝗酚等,但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。

  康樂領導的研究團隊分析了群居型和散居型飛蝗的體表和糞便揮發物,在35種化合物中鑒定到了一種能讓群居型蝗蟲發出特異性氣味的化合物4VA,它釋放量低但生物活性非常高??禈氛f:“我們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。而且它能夠響應飛蝗種群密度的變化,單只飛蝗不會分泌這種信息素,但4-5只散居飛蝗聚集起來就而觸發某種機制,開始分泌,具有很低的誘發閾值。大約需要3年到5年的時間,飛蝗逐漸聚集成災,形成蝗災后又在幾個月的時間里迅速崩塌?!?/p>

  同時,研究人員也搞清楚了飛蝗是如何接收這種信號的——在飛蝗觸角上的四種主要感器類型中,發現了4VA特異引起錐形感器的反應;在飛蝗的上百個嗅覺受體中,發現定位在錐形感器中的嗅覺受體OR35是4VA的特異性受體。

  進一步的野外試驗也證明,4VA不僅能吸引野外飛蝗種群,而且不受自然環境中蝗蟲背景密度的影響。

  該研究或將極大地改變防治蝗蟲的對策和技術,讓對蝗蟲的防治由主要依賴化學殺蟲劑大規模的噴施,向綠色和可持續防控的轉變成為可能??禈氛f:“人工合成4VA非常便宜,也不難。我們可以人工合成4VA,在田間長期監測蝗蟲種群動態,為預測預報服務;也可以設計誘集帶誘集蝗蟲,只在誘集帶集中使用化學農藥或生物制劑將其消滅;也可以根據4VA的結構設計拮抗劑,阻止蝗蟲的聚集?!笨禈方榻B,蝗蟲是生態系統中的重要一員,是鳥類、蛇類等生物的食物,不能讓它們聚集成災,但也不能讓蝗蟲滅絕,“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?!?/p>

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轉載請注明來源:中國社會科學網 (責編:李秀偉)
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