蝗災成因 陸發現羣聚賀爾蒙
今年初巴基斯坦東部蝗災肆虐,農民在田地驅趕蝗蟲。(新華社資料照片)
蝗蟲受賀爾蒙吸引羣聚。(新華社資料照片)
蝗蟲平常都是散居爲主,但也會羣聚形成蝗災,爲何如此?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羣居的奧秘,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、可持續防控成爲可能。
國際學術期刊《自然》雜誌8月12日發佈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羣聚資訊素分子,揭示了蝗蟲聚羣成災的奧秘。
研究團隊通過分析飛蝗羣居型和散居型飛蝗的體表和糞便揮發物,在35種化合物中鑑定到一種由羣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)。
通過一系列行爲實驗確定該化合物對羣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,能夠迴應蝗蟲種羣密度的變化,隨着種羣密度增加而增加,甚至它的產生可由4~5只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,迴應行爲和吸引力喪失。
此外,研究人員將含有4VA的誘芯佈置在田間,通過室外草地雙選和誘捕實驗證明4VA對實驗室種羣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羣,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、行爲驗證、神經電生理記錄、嗅覺受體鑑定、基因敲除和野外驗證等多個層面對飛蝗羣居資訊素進行了全面而充分的鑑定和驗證,發現和確立了4VA是飛蝗羣聚資訊素,而過去報導已知的其他化合物都不具備羣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,被認爲是昆蟲學研究的一個重要突破。