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(jì)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(rèn)識不足百年。近日，中科院動物研究所康樂院士團(tuán)隊(duì)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(tuán)隊(duì)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(shí)驗(yàn)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(qiáng)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(shí)驗(yàn)證明4VA對實(shí)驗(yàn)室種群在戶外具有很強(qiáng)的吸引力。進(jìn)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(shí)驗(yàn)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(yàn)證、神經(jīng)電生理記錄、嗅覺受體鑒定、基因敲除和野外驗(yàn)證等多個(gè)層面對飛蝗群居信息素進(jìn)行了全面而充分的鑒定和驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)和確立了4VA是飛蝗群聚信息素，而過去報(bào)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(xiàng)研究范式將化學(xué)生態(tài)學(xué)的研究提高到一個(gè)新的階段，被認(rèn)為是昆蟲學(xué)研究的一個(gè)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(fù)面影響。該研究不僅揭示了蝗蟲群居的奧秘，而且將從多個(gè)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