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中国科学家在《自然》发表文章揭示蝗虫聚群成灾奥秘

2020-08-16 07:26:06编辑:玉林新闻网人气:


  我国科学家在国际权威学术期刊《自然》发表文章揭示蝗虫聚群成灾奥秘

  在人类历史上,蝗灾与旱灾、洪灾并称三大自然灾害,在全球造成了严重的农业和经济损失。尽管蝗灾与人类发展历史长期相伴,但是真正在科学上对蝗灾成因的认识不足百年。近日,中科院动物研究所康乐院士团队发现了一种蝗虫群聚信息素分子,揭示了蝗虫聚群成灾的奥秘。这一成果8月12日在国际学术期刊《自然》发表。

  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,释放量低但生物活性非常高的化合物——4-乙烯基苯甲醚。通过一系列行为实验确定该化合物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,甚至它的产生可由4~5只散居飞蝗聚集而触发,具有很低的诱发阈值。

  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,并确定了其特异性受体。当使用基因编辑技术敲除该嗅觉受体后,飞蝗突变体的触角与锥形感器神经电生理反应显著降低,响应行为和吸引力丧失。此外,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该化合物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。

  本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,被认为是昆虫学研究的一个重要突破。

  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。该研究不仅揭示了蝗虫群居的奥秘,而且将从多个方面改变人们控制蝗灾的理念和方法,使蝗虫的绿色和可持续防控成为可能。 



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