蝗蟲受賀爾蒙吸引群聚。(新華社資料照片)
蝗蟲受賀爾蒙吸引群聚。(新華社資料照片)

蝗蟲平常都是散居為主,但也會群聚形成蝗災,為何如此?大陸科學家在飛蝗中發現一種叫4VA的荷爾蒙,就好比是讓蝗蟲「欲罷不能的香水」,會讓散居蝗蟲躁動起來,開始大面積聚集,對農業、經濟和環境構成重大威脅。該研究不僅揭示了蝗蟲群居的奧祕,而且將從多個方面改變人們控制蝗災的理念和方法,使蝗蟲的綠色、可持續防控成為可能。

國際學術期刊《自然》雜誌8月12日發布大陸科學家中科院動物研究所康樂院士團隊的研究成果表示,團隊發現了一種蝗蟲群聚資訊素分子,揭示了蝗蟲聚群成災的奧祕。

釋放量低 但生物活性高

研究團隊通過分析飛蝗群居型和散居型飛蝗的體表和糞便揮發物,在35種化合物中鑒定到一種由群居型蝗蟲特異性揮發的氣味,釋放量低但生物活性非常高的化合物4-乙烯基苯甲醚(4VA)。

通過一系列行為實驗確定該化合物對群居型和散居型飛蝗的不同發育階段和性別都有很強的吸引力,能夠回應蝗蟲種群密度的變化,隨著種群密度增加而增加,甚至它的產生可由4~5隻散居飛蝗聚集而觸發,具有很低的誘發閾值。

研究人員在飛蝗觸角上的四種主要感器類型中,發現4VA特異引起錐形感器的反應,並確定其特異性受體。當使用基因編輯技術敲除該嗅覺受體後,飛蝗突變體的觸角與錐形感器神經電生理反應顯著降低,回應行為和吸引力喪失。

不受自然背景密度影響

此外,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驗證明4VA對實驗室種群在戶外具有很強的吸引力。進而,他們將誘芯直接放置在蝗蟲野外聚集區天津北大港,大範圍的區塊實驗再次證明該化合物不僅能吸引野外種群,而且不受自然環境中蝗蟲背景密度的影響。

本研究首次從化學分析、行為驗證、神經電生理記錄、嗅覺受體鑒定、基因敲除和野外驗證等多個層面對飛蝗群居資訊素進行了全面而充分的鑒定和驗證,發現和確立了4VA是飛蝗群聚資訊素,而過去報導已知的其他化合物都不具備群聚資訊素的所有條件,本項研究範式將化學生態學的研究提高到一個新的階段,被認為是昆蟲學研究的一個重要突破。

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