蝗虫如何聚群成灾?臭味相投!( 二 )
更有趣的是 , 科学家们还发现 , 仅需4只至5只散居飞蝗聚集 , 这种群聚信息素便可产生和释放 , 继而促进形成巨大蝗虫群 。
在上述研究基础上 , 研究人员在飞蝗触角上的4种主要感器类型中 , 发现了4VA特异引起锥形感器的反应 。 在蝗虫上百个嗅觉受体中 , 定位在锥形感器中的嗅觉受体OR35是4VA特异性受体 。 当使用基因编辑技术敲除OR35后 , 飞蝗突变体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吸引与聚集蝗虫吗?研究人员通过室外草地双选与诱捕实验证明 , 4VA对实验室种群在户外具有很强吸引力 。 进而 , 他们在天津北大港大范围实验 , 再一次证明4VA不仅能吸引野外种群 , 且不受自然环境中蝗虫背景密度影响 。
“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层面 , 对飞蝗群居信息素开展全面充分鉴定和验证 , 发现和确立了4VA才是飞蝗群聚信息素 。 ”在康乐看来 , 本研究将化学生态学研究提高到一个新阶段 , 是昆虫学研究的一个重要突破 。
绿色可持续防控成为可能
长期以来 , 人们对蝗灾的防治主要依赖化学杀虫剂大规模喷施 , 会对食品安全、生态系统和人类健康产生巨大负面影响 。 这项最新研究不仅揭示蝗虫群居的奥秘 , 更重要的是 , 使蝗虫绿色、可持续防控成为可能 。
康乐认为 , 这项研究将从多方面改变人们控制蝗灾的理念和方法 , 比如利用人工合成信息素可在田间长期监测蝗虫种群动态 , 为预测预报服务;利用人工合成信息素可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 , 从而极大减少化学农药使用;根据4VA的结构设计拮抗剂 , 阻止蝗虫聚集;嗅觉受体OR35的发现 , 为使用基因编辑技术建立4VA反应缺失突变体成为可能 。 一旦这种突变体长期释放到野外 , 就可能在重灾区建立起无法群居的蝗虫种群 , 既维持了蝗虫一定数量 , 又可持续控制 , 将环境保护与害虫控制有机结合起来 。
“因此 , 4VA与其受体的发现 , 将极大改变防治蝗虫对策和技术 。 ”康乐表示 。
“这项工作做出了令人兴奋的发现 , 找到了一个人们长期寻找的蝗虫群聚信息素分子 , 文章包含了令人吃惊的多个层次研究 。 ”美国洛克菲勒大学教授莱斯莉·沃斯霍尔明确表示 。
“这是中国科学家为国际昆虫学与蝗虫防治作出的巨大贡献 。 这是在经历50年探索后 , 科学家们第一次真正确认了飞蝗的群聚信息素 。 ”联合国粮农组织植物生产与保护司司长夏敬源在贺信中表示 , “4VA的发现将大大提高蝗灾的预测和控制水平 , 为人们开发新的蝗灾控制方法提供重要线索 。 同时 , 该研究也为沙漠蝗的研究和控制提供了重要参考 。 ”
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