punkin2k7
2020-08-14T23:53:54+00:00
8月12日晚间，国际学术期刊《自然》(Nature)在线发表了一项由中国科学院动物研究所康乐院士团队的一项研究，该研究揭示了导致蝗虫群聚的信息素，这一发现有助于开发控制蝗灾暴发的新方法。
野外种群验证4VA对飞蝗有很强吸引力
到底是哪一种化合物造成了蝗虫聚集成群？最近，中科院动物研究所院士康乐的研究团队通过分析飞蝗群居型和散居型飞蝗的体表和粪便挥发物，在35种化合物中鉴定到了一种由群居型蝗虫特异性挥发的气味，这是一种释放量低但生物活性非常高的化合物，名为4-乙烯基苯甲醚(4VA)。4VA对群居型和散居型飞蝗的不同发育阶段和性别都有很强的吸引力，能够响应蝗虫种群密度的变化，随着种群密度增加而增加。如果四五只散居蝗虫聚集在一起，它们也会开始产生和释放这种信息素。
研究人员在飞蝗触角上的四种主要感器类型中，发现了4VA特异引起锥形感器的反应。在蝗虫的上百个嗅觉受体中，他们发现定位在锥形感器中的嗅觉受体OR35是4VA的特异性受体。当使用基因编辑技术CRISPR/Cas9敲除OR35后，飞蝗突变体的触角与锥形感器神经电生理反应显著降低，突变体也对4VA的响应行为和吸引力丧失。
那么4VA在户外和自然环境中能够吸引和聚集蝗虫吗？研究人员将含有4VA的诱芯布置在田间，通过室外草地双选和诱捕实验证明4VA对实验室种群在户外具有很强的吸引力。进而，他们将诱芯直接布局到蝗虫野外发生区天津北大港，大范围的区块实验再一次证明4VA不仅能吸引野外种群，而且不受自然环境中蝗虫背景密度的影响。
研究将改变人们控制蝗灾的理念和方法
该研究首次从化学分析、行为验证、神经电生理记录、嗅觉受体鉴定、基因敲除和野外验证等多个层面对飞蝗群居信息素进行了全面而充分的鉴定和验证，发现和确立了4VA是飞蝗群聚信息素，而过去报道已知的其它化合物都不具备群聚信息素的所有条件，本项研究范式将化学生态学的研究提高到一个新的阶段。因此，这项研究被认为是昆虫学研究的一个重要突破。
该研究不仅揭示了蝗虫群居的奥秘，而且使蝗虫的绿色和可持续防控成为可能。长期以来，人们对于蝗灾的防治主要依赖化学杀虫剂大规模的喷施，而不合理的化学农药的使用对食品安全、生态系统和人类健康产生了巨大的负面影响。
康乐院士介绍，这项研究将从多个方面改变人们控制蝗灾的理念和方法：利用人工合成的信息素可以在田间长期监测蝗虫种群动态，为预测预报服务；利用人工合成的信息素可以设计诱集带诱集蝗虫，并在诱集带集中使用化学农药或生物制剂将其消灭，从而极大地减少化学农药的使用；根据4VA的结构设计拮抗剂，阻止蝗虫的聚集；嗅觉受体OR35的发现，为使用基因编辑技术建立4VA反应缺失的突变体成为可能，这种突变体长期释放到野外就可能在重灾区建立起不能群居的蝗虫种群，既在野外维持了一定数量的蝗虫，又达到可持续控制的目的，将环境保护与害虫控制有机地结合起来。因此，4VA和它的受体的发现将极大地改变防治蝗虫的对策和技术。
据悉，康乐院士团队的研究被学界认为是人类对蝗虫聚群成灾认识的重要突破。从2004年起，研究团队开启了蝗虫型变基因表达调控和表观遗传调控的分子机理研究。现在，他们又发现了飞蝗群聚信息素，揭示了飞蝗群聚的奥秘。这一发现具有重要的理论意义与应用价值，进一步推动了国际蝗虫领域的研究。[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202008/14/-7Q5-f54jZdT1kShg-sg.jpg.medium.jpg[/img]
野外种群验证4VA对飞蝗有很强吸引力
到底是哪一种化合物造成了蝗虫聚集成群？最近，中科院动物研究所院士康乐的研究团队通过分析飞蝗群居型和散居型飞蝗的体表和粪便挥发物，在35种化合物中鉴定到了一种由群居型蝗虫特异性挥发的气味，这是一种释放量低但生物活性非常高的化合物，名为4-乙烯基苯甲醚(4VA)。4VA对群居型和散居型飞蝗的不同发育阶段和性别都有很强的吸引力，能够响应蝗虫种群密度的变化，随着种群密度增加而增加。如果四五只散居蝗虫聚集在一起，它们也会开始产生和释放这种信息素。
研究人员在飞蝗触角上的四种主要感器类型中，发现了4VA特异引起锥形感器的反应。在蝗虫的上百个嗅觉受体中，他们发现定位在锥形感器中的嗅觉受体OR35是4VA的特异性受体。当使用基因编辑技术CRISPR/Cas9敲除OR35后，飞蝗突变体的触角与锥形感器神经电生理反应显著降低，突变体也对4VA的响应行为和吸引力丧失。
那么4VA在户外和自然环境中能够吸引和聚集蝗虫吗？研究人员将含有4VA的诱芯布置在田间，通过室外草地双选和诱捕实验证明4VA对实验室种群在户外具有很强的吸引力。进而，他们将诱芯直接布局到蝗虫野外发生区天津北大港，大范围的区块实验再一次证明4VA不仅能吸引野外种群，而且不受自然环境中蝗虫背景密度的影响。
研究将改变人们控制蝗灾的理念和方法
该研究首次从化学分析、行为验证、神经电生理记录、嗅觉受体鉴定、基因敲除和野外验证等多个层面对飞蝗群居信息素进行了全面而充分的鉴定和验证，发现和确立了4VA是飞蝗群聚信息素，而过去报道已知的其它化合物都不具备群聚信息素的所有条件，本项研究范式将化学生态学的研究提高到一个新的阶段。因此，这项研究被认为是昆虫学研究的一个重要突破。
该研究不仅揭示了蝗虫群居的奥秘，而且使蝗虫的绿色和可持续防控成为可能。长期以来，人们对于蝗灾的防治主要依赖化学杀虫剂大规模的喷施，而不合理的化学农药的使用对食品安全、生态系统和人类健康产生了巨大的负面影响。
康乐院士介绍，这项研究将从多个方面改变人们控制蝗灾的理念和方法：利用人工合成的信息素可以在田间长期监测蝗虫种群动态，为预测预报服务；利用人工合成的信息素可以设计诱集带诱集蝗虫，并在诱集带集中使用化学农药或生物制剂将其消灭，从而极大地减少化学农药的使用；根据4VA的结构设计拮抗剂，阻止蝗虫的聚集；嗅觉受体OR35的发现，为使用基因编辑技术建立4VA反应缺失的突变体成为可能，这种突变体长期释放到野外就可能在重灾区建立起不能群居的蝗虫种群，既在野外维持了一定数量的蝗虫，又达到可持续控制的目的，将环境保护与害虫控制有机地结合起来。因此，4VA和它的受体的发现将极大地改变防治蝗虫的对策和技术。
据悉，康乐院士团队的研究被学界认为是人类对蝗虫聚群成灾认识的重要突破。从2004年起，研究团队开启了蝗虫型变基因表达调控和表观遗传调控的分子机理研究。现在，他们又发现了飞蝗群聚信息素，揭示了飞蝗群聚的奥秘。这一发现具有重要的理论意义与应用价值，进一步推动了国际蝗虫领域的研究。[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202008/14/-7Q5-f54jZdT1kShg-sg.jpg.medium.jpg[/img]