科學與健康|生態防範蝗災！我國科學家破譯“蟲族密會”暗號

新華社北京6月26日電　題：生態防範蝗災！我國科學家破譯“蟲族密會”暗號　　新華社記者彭韻佳、胡喆　　秋天的田野被大量蝗蟲振翅的轟鳴驚擾。這些生物爲何能在一夕之間“集結”？如何開闢化學農藥之外的治蝗“新路徑”？　　記者獲悉，我國研究團隊成功實現對蝗蟲羣聚信息素4-乙烯基苯甲醚（4VA）生物合成與釋放過程的精準化學調控，破譯了這場“蟲族密會”的暗號，今後生態防範蝗災成爲可能。　　這項成果由中國科學院動物研究所康樂團隊與北京大學雷曉光團隊合作完成，25日晚間在線發表於國際學術期刊《自然》。

解碼“交流暗號”：揭示蝗蟲信息素的完整生物合成途徑

每年夏秋之交，農田上經常會突然騰起一片褐色的“雲”，所到之處綠葉多成枯枝，這就是蝗蟲羣聚導致的蝗災。　　作爲“散居類”昆蟲，蝗蟲爲何能從四面八方聚集成羣？中國科學院院士康樂介紹，蝗蟲可以釋放信息素吸引同類，從而形成大規模的蝗羣。　　作爲昆蟲體內各種腺體或細胞產生並分泌到體外的微量化學物質，昆蟲信息素是昆蟲通訊的重要化學媒介，在求偶、交配、覓食、聚集、產卵、導航定向等行爲中發揮重要作用。　　業內專家認爲，儘管已有超過3000種昆蟲的信息素被發現和鑑定，但是全面揭示一個特定的信息素在昆蟲體內的生物合成途徑依然少見。　　對於蝗蟲來說，羣聚信息素4VA是它們呼朋引伴的“交流暗號”。我國科研團隊通過解析這種微量化學物質的完整生物合成途徑，成功鑑定出4VA的生物合成前體化合物以及關鍵合成酶4VPMT1和4VPMT2。

定向發出“假請柬”：對蝗蟲羣聚行爲人工干預

蝗蟲自己不會製造羣聚信息素4VA，需要通過啃食植物中最常見的氨基酸，製成自己的“交流暗號”。　　“作爲4VA生物合成的關鍵酶，我們發現4VPMTs也是抑制蝗蟲聚集的重要靶點。”中國科學院動物研究所郭曉嬌副研究員說，在此基礎上，藉助植物中普遍含有的4-硝基苯酚，與4VPMTs的特異性相互作用，從而抑制4VA生物合成，阻止蝗蟲聚集。　　順藤摸瓜，研究團隊設計和篩選開發出特異性小分子抑制劑，成功實現對蝗蟲羣聚信息素的調控，進而完成對蝗蟲羣聚行爲的人工定向干預。　　也就是說，通過對4VA進行生物合成與釋放過程的精準化學調控，人類或許可以給蝗蟲發一張“假請柬”。　　“昆蟲信息素的生物合成研究極具挑戰性，很多情況下缺少有效的研究手段。這項研究突破領域瓶頸，系統剖析了蝗蟲羣聚信息素的完整生物合成途徑。”上海交通大學教授、中國科學院上海有機化學研究所研究員劉文說。

減少殺蟲劑“誤傷”：開闢綜合治蝗“新路徑”

爲了快速應對蝗蟲，傳統化學農藥往往是首選，但經常會對益蟲造成“誤傷”，甚至污染水源和土壤，影響人類健康。尋找化學農藥替代，已經成爲當前的緊迫任務。　　昆蟲信息素的開發與利用，是實現精準調控害蟲行爲、推動害蟲防控綠色可持續發展的關鍵突破方向。　　“當蝗蟲種羣密度高時，就會形成災害。”康樂院士介紹，藉助這項研究，我們可以把蝗蟲集聚起來，在有限的範圍內使用化學農藥，避免大規模撒藥，減少生態污染。　　通過高效特異的小分子抑制劑，也可以進行生物防治。比如在羣聚情況下，蝗蟲會產生苯乙腈，對鳥類等天敵有警告作用。設計拮抗劑後，蝗蟲難以羣聚，在分散的情況下，蝗蟲就不再產生苯乙腈，鳥類就可以吃掉它們，從而達到生物防治的目的。　　中國工程院院士、中國農業科學院植物保護研究所研究員吳孔明說，這一成果填補了昆蟲化學通訊合成機制研究與靶向調控的空白，提供了“以生物信息交流爲靶點”的害蟲防控新思路，爲田野裡的綠色防控開闢新路。（完）