科学与健康丨生态防范蝗灾！我国科学家破译“虫族密会”暗号

新华社北京(běijīng)6月26日电　题(tí)：生态防范蝗灾！我国科学家破译“虫族密会”暗号 新华社记者(jìzhě)彭韵佳、胡喆 秋天(qiūtiān)的田野被大量蝗虫振翅的轰鸣惊扰。这些生物为何能在一夕之间“集结”？如何开辟化学农药之外的治蝗“新(xīn)路径”？ 记者(jìzhě)获悉，我国研究(yánjiū)团队成功实现对蝗虫群聚信息素4-乙烯基苯甲醚（4VA）生物合成与(yǔ)释放过程的精准化学调控，破译了这场“虫族密会”的暗号，今后生态防范蝗灾成为可能。 这项成果由中国科学院动物研究所康乐团队与北京大学雷晓光(léixiǎoguāng)团队合作完成，25日晚间在线(zàixiàn)发表于国际学术期刊《自然》。 解码“交流暗号”：揭示蝗虫信息素的完整生物合成(héchéng)途径 每年(měinián)夏秋之交，农田上经常会突然腾起一片褐色的(de)“云”，所到之处绿叶多成枯枝，这就是蝗虫群聚导致的蝗灾。 作为“散居类”昆虫，蝗虫(huángchóng)为何能从四面八方(sìmiànbāfāng)聚集成群？中国科学院院士康乐介绍，蝗虫可以释放信息素吸引同类，从而(cóngér)形成大规模的蝗群。 蝗虫群聚信息素4VA的生物合成解码与(yǔ)行为操控。（中国科学院动物研究所供图(gōngtú)） 作为昆虫体内各种腺体或细胞产生并分泌(fēnmì)到体外的微量化学物质，昆虫信息素是昆虫通讯的重要化学媒介，在求偶、交配、觅食(mìshí)、聚集、产卵、导航(dǎoháng)定向等行为中发挥重要作用。 业内专家认为(rènwéi)，尽管已有超过3000种昆虫的信息素被发现和鉴定，但是全面揭示一个特定的信息素在昆虫体内的生物合成(héchéng)途径依然少见(shǎojiàn)。 对于蝗虫来说，群聚信息素4VA是它们呼朋引伴的(de)“交流暗号”。我国科研团队(tuánduì)通过解析这种微量化学物质的完整生物合成途径，成功鉴定(jiàndìng)出4VA的生物合成前体化合物以及(yǐjí)关键合成酶4VPMT1和4VPMT2。 定向发出“假(jiǎ)请柬”：对蝗虫群聚行为人工干预 蝗虫自己不会制造群聚信息(xìnxī)素4VA，需要通过啃食(kěnshí)植物中最常见的氨基酸，制成自己的“交流暗号”。 “作为(zuòwéi)4VA生物合成的关键(guānjiàn)酶，我们发现4VPMTs也是抑制蝗虫聚集的重要靶点。”中国科学院动物研究所郭晓娇副研究员说，在此基础上，借助(jièzhù)植物中普遍含有的4-硝基苯酚，与4VPMTs的特异性(tèyìxìng)相互作用，从而抑制4VA生物合成，阻止蝗虫聚集。 顺藤摸瓜，研究团队设计和筛选开发出特异性小分子抑制剂，成功实现对蝗虫群聚信息(xìnxī)素(sù)的调控，进而完成对蝗虫群聚行为的人工(réngōng)定向干预。 也就是说，通过对4VA进行生物合成与释放过程的精准化学(huàxué)调控，人类或许可以(kěyǐ)给蝗虫发一张“假请柬”。 “昆虫信息(xìnxī)素的生物合成研究极具挑战性，很多情况下缺少(quēshǎo)有效(yǒuxiào)的研究手段。这项研究突破领域瓶颈，系统(xìtǒng)剖析了蝗虫群聚信息素的完整生物合成途径。”上海交通大学教授、中国科学院上海有机化学研究所研究员刘文说。 减少杀虫剂“误伤”：开辟综合治蝗(zhìhuáng)“新路径” 为了快速应对蝗虫，传统化学农药往往是首选(shǒuxuǎn)，但经常会对益虫造成“误伤”，甚至污染(wūrǎn)水源和土壤，影响人类健康。寻找化学农药替代，已经成为当前的紧迫任务(rènwù)。 昆虫信息素的开发与利用，是实现精准调控害虫行为(xíngwéi)、推动害虫防控绿色可持续发展的关键突破(tūpò)方向。 “当蝗虫种群密度高时，就会形成灾害。”康乐院士介绍，借助这项研究，我们可以把蝗虫集聚起来，在有限的范围(fànwéi)内使用化学农药，避免大规模撒药(sāyào)，减少生态污染(wūrǎn)。 通过高效(gāoxiào)特异(tèyì)的小分子抑制剂，也可以进行生物防治。比如在群聚情况下，蝗虫会产生苯乙腈，对鸟类(niǎolèi)等天敌有警告作用(zuòyòng)。设计拮抗剂后，蝗虫难以群聚，在分散的情况下，蝗虫就不再产生苯乙腈，鸟类就可以吃掉它们，从而达到生物防治的目的。 中国工程院院士(yuànshì)、中国农业科学院植物保护研究所研究员吴孔明(kǒngmíng)说，这一成果填补了昆虫化学通讯合成机制研究与靶向调控的空白，提供了“以生物信息交流为(wèi)靶点”的害虫防控新思路，为田野里的绿色防控开辟新路(xīnlù)。 统筹：吴晶(wújīng)、孙闻、白阳、屈婷