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　　新華網(wǎng)北京8月13日電 在世界范圍內(nèi),，蝗災(zāi)對(duì)農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境構(gòu)成重大威脅,。揭秘蝗蟲(chóng)聚群成災(zāi)的原因,，是各國(guó)科學(xué)家不懈努力的重要課題。近日,，中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所康樂(lè)院士團(tuán)隊(duì)首次發(fā)現(xiàn)和確立了一種蝗蟲(chóng)群聚信息素——4-乙烯基苯甲醚(4VA),，從而揭示了蝗蟲(chóng)聚群成災(zāi)的奧秘。這一成果已在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》上發(fā)表,。

　　蝗蟲(chóng)為何聚群成災(zāi),？百年來(lái)科學(xué)家一直在追尋

　　今年春季肆虐世界多地的沙漠蝗讓人們?cè)僖淮胃惺艿交葹?zāi)對(duì)農(nóng)業(yè)和經(jīng)濟(jì)造成的損失。雖然僅僅分布在非洲,、中東,、南歐和南亞地區(qū)，但其危害的記載可以追溯到5000多年以前,。與此同時(shí),，作為世界上分布最廣泛的蝗蟲(chóng)，飛蝗曾對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響,，至今仍然是非洲,、亞洲,、中東和澳大利亞的重要農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)?！斑@兩種蝗蟲(chóng)災(zāi)害一直被認(rèn)為是人類主要的瘟疫之一,。在世界范圍內(nèi)，蝗災(zāi)仍然對(duì)農(nóng)業(yè),、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境構(gòu)成重大威脅,。”在13日召開(kāi)的成果發(fā)布會(huì)上,，康樂(lè)院士表示,。

　　記者了解到，盡管蝗災(zāi)與人類發(fā)展歷史長(zhǎng)期相伴,，但真正從科學(xué)上對(duì)蝗災(zāi)成因的認(rèn)識(shí)不足百年,。在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，人們認(rèn)為散居和群居蝗蟲(chóng)是兩個(gè)不同的物種,。散居型蝗蟲(chóng)因密度較低,，不發(fā)生遷飛，一般認(rèn)為無(wú)害,。群居型蝗蟲(chóng)一旦形成就會(huì)導(dǎo)致蝗災(zāi)發(fā)生，蝗群會(huì)大規(guī)模移動(dòng)或遷飛導(dǎo)致更大范圍的蝗災(zāi)發(fā)生,。

　　上世紀(jì)20年代,，國(guó)際著名昆蟲(chóng)學(xué)家和蝗蟲(chóng)學(xué)之父尤瓦洛夫發(fā)現(xiàn)飛蝗之所以能成災(zāi)，是因?yàn)榛认x(chóng)可以從低密度的散居型轉(zhuǎn)變?yōu)楦呙芏鹊娜壕有?，這為之后科學(xué)家的研究提供了重要啟示,。

　　近80年來(lái)，對(duì)蝗群如何形成有許多假說(shuō),，包括食物,、繁殖地、性成熟,、群聚信息素,、氣候等，但究竟哪一個(gè)因素起主要作用以及其中的奧秘和機(jī)理是什么,，并沒(méi)有在科學(xué)上被揭示,。

　　直到上世紀(jì)七十年代，科學(xué)家們逐步認(rèn)識(shí)到群聚信息素可能是蝗蟲(chóng)能夠聚集的最關(guān)鍵因素,?！翱茖W(xué)家們經(jīng)過(guò)努力，認(rèn)為有幾種化合物可能是蝗蟲(chóng)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(méi)有一個(gè)化合物能符合群聚信息素的所有標(biāo)準(zhǔn),，特別是沒(méi)有野外種群驗(yàn)證的證據(jù)?！笨禈?lè)解釋道,。

　　首次發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)蝗蟲(chóng)群聚信息素 昆蟲(chóng)學(xué)研究的重要突破

　　在前期數(shù)年的研究基礎(chǔ)之上，近日,，康樂(lè)院士團(tuán)隊(duì)通過(guò)分析飛蝗群居型和散居型的體表和糞便揮發(fā)物,，在35種化合物中鑒定到了一種由群居型蝗蟲(chóng)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-vinylanisole(4VA,，4-乙烯基苯甲醚)。

　　對(duì)此,，康樂(lè)在成果發(fā)布會(huì)上表示,，通過(guò)一系列行為實(shí)驗(yàn)確定4VA對(duì)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。4VA能夠響應(yīng)蝗蟲(chóng)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,。

　　據(jù)了解,，研究人員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),。在蝗蟲(chóng)的上百個(gè)嗅覺(jué)受體中,，他們發(fā)現(xiàn)定位在錐形感器中的嗅覺(jué)受體OR35是4VA的特異性受體?！爱?dāng)使用基因編輯技術(shù)CRISPR/Cas9敲除OR35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，突變體也對(duì)4VA的響應(yīng)行為和吸引力喪失,?！笨禈?lè)在回答記者提問(wèn)時(shí)表示。

　　4VA在實(shí)驗(yàn)室得到確認(rèn),，那么4VA在戶外和自然環(huán)境中能夠吸引和聚集蝗蟲(chóng)嗎,？研究人員將含有4VA的誘芯布置在田間，通過(guò)室外草地雙選和誘捕實(shí)驗(yàn)證明4VA對(duì)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(chóng)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4VA不僅能吸引野外種群,，而且不受自然環(huán)境中蝗蟲(chóng)背景密度的影響,。

　　與會(huì)專家一致認(rèn)為,，此次研究首次從化學(xué)分析、行為驗(yàn)證,、神經(jīng)電生理記錄,、嗅覺(jué)受體鑒定、基因敲除和野外驗(yàn)證等多個(gè)層面對(duì)飛蝗群聚信息素進(jìn)行了全面充分的鑒定和驗(yàn)證,，發(fā)現(xiàn)和確立了4VA是飛蝗群聚信息素,，而過(guò)去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,，也是昆蟲(chóng)學(xué)研究的一個(gè)重要突破,。

　　改變控蝗理念 蝗蟲(chóng)的綠色和可持續(xù)防控成為可能

　　對(duì)于研究的應(yīng)用前景，康樂(lè)表示,，該研究不僅揭示了蝗蟲(chóng)群聚的奧秘,，而且使蝗蟲(chóng)的綠色和可持續(xù)防控成為可能?！伴L(zhǎng)期以來(lái),，人們對(duì)于蝗災(zāi)的防治主要依賴化學(xué)殺蟲(chóng)劑大規(guī)模的噴施，但不合理的化學(xué)農(nóng)藥的使用對(duì)食品安全,、生態(tài)系統(tǒng)和人類健康會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響,。4VA和它的受體的發(fā)現(xiàn)將從多個(gè)方面改變?nèi)藗兛刂苹葹?zāi)的理念和方法?！?/p>

　　據(jù)了解,，依據(jù)此次研究，今后可以利用人工合成的信息素在田間長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)蝗蟲(chóng)種群動(dòng)態(tài),，為預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)服務(wù),。同時(shí)，也可以利用人工合成的信息素設(shè)計(jì)誘集帶誘集蝗蟲(chóng),，并在誘集帶集中使用化學(xué)農(nóng)藥或生物制劑將其消滅,，從而極大地減少化學(xué)農(nóng)藥的使用。

　　此外,，康樂(lè)介紹,，根據(jù)4VA的結(jié)構(gòu)可以設(shè)計(jì)出相應(yīng)的拮抗劑，從而阻止蝗蟲(chóng)的聚集,。同時(shí),，嗅覺(jué)受體OR35的發(fā)現(xiàn)，令使用基因編輯技術(shù)建立4VA反應(yīng)缺失的突變體成為可能,，“這種突變體長(zhǎng)期釋放到野外就可能在重災(zāi)區(qū)建立起不能群居的蝗蟲(chóng)種群,，既在野外維持了一定數(shù)量的蝗蟲(chóng)，又達(dá)到可持續(xù)控制的目的,，將環(huán)境保護(hù)與害蟲(chóng)控制有機(jī)地結(jié)合起來(lái),?！?王瑩)

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