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(xīnhuáshè)北京6月26日电　题：生态防范蝗灾！我国科学家破译(pòyì)“虫族密会”暗号 新华社记者彭韵佳、胡喆(húzhé) 秋天的田野被大量蝗虫振翅(zhènchì)的轰鸣惊扰。这些生物为何能在一夕之间(yìxīzhījiān)“集结”？如何开辟化学农药之外的治蝗“新路径”？ 记者获悉(huòxī)，我国研究团队成功实现(shíxiàn)对蝗虫群聚信息素4-乙烯基苯甲醚（4VA）生物合成与释放过程的精准化学调控(tiáokòng)，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(yóu)中国科学院动物研究所康乐团队与(yǔ)北京大学雷晓光团队合作完成，25日晚间在线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(wánzhěng)生物合成途径 每年夏秋之交，农田上经常会突然腾起一片褐色的“云”，所到之处绿叶多成枯枝，这就是蝗虫(huángchóng)群聚导致的蝗灾(huángzāi)。 作为“散居类”昆虫，蝗虫(huángchóng)为何能从四面八方聚集(jùjí)成群？中国科学院院士(yuànshì)康乐介绍，蝗虫可以释放信息素吸引同类，从而形成大规模的蝗群。 蝗虫群聚信息素4VA的生物合成(héchéng)解码与行为操控。（中国科学院动物研究所(zhōngguókēxuéyuàndòngwùyánjiūsuǒ)供图） 作为昆虫(kūnchóng)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、聚集、产卵(chǎnluǎn)、导航定向等行为中发挥重要作用。 业内专家认为，尽管已有超过3000种昆虫的信息素被发现和(hé)鉴定(jiàndìng)，但是全面揭示一个(yígè)特定的信息素在昆虫体内的生物合成途径依然少见。 对于(duìyú)蝗虫来说，群聚信息素4VA是它们呼朋引(hūpéngyǐn)伴的“交流暗号”。我国科研团队通过解析这种微量化学物质的完整生物合成(héchéng)途径，成功(chénggōng)鉴定出4VA的生物合成前体化合物以及关键合成酶4VPMT1和4VPMT2。 定向发出“假请柬(qǐngjiǎn)”：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4VA生物合成的(de)关键酶，我们发现4VPMTs也是(shì)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(shuō)，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(shāixuǎn)开发出特异性小分子抑制剂，成功实现对蝗虫群聚信息素的调控(tiáokòng)，进而完成(wánchéng)对蝗虫群聚行为的人工定向干预。 也就是说，通过对4VA进行生物合成与释放过程的精准化学调控，人类或许可以(kěyǐ)给蝗虫发(fā)一张“假请柬”。 “昆虫信息(xìnxī)素的生物(shēngwù)合成研究极具挑战性，很多(hěnduō)情况下缺少有效的研究手段(shǒuduàn)。这项研究突破领域瓶颈，系统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(zōnghé)治蝗“新路径” 为了快速应对蝗虫，传统化学农药往往是首选，但经常(jīngcháng)会对益虫造成“误伤”，甚至污染水源(shuǐyuán)和土壤，影响人类健康。寻找化学农药替代，已经(yǐjīng)成为当前的紧迫任务。 昆虫信息素的开发与利用，是实现精准调控害虫行为、推动害虫防控绿色可(kě)持续发展(fāzhǎn)的关键突破方向。 “当蝗虫种群密度高时(gāoshí)，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，在有限的范围内使用化学农药(huàxuénóngyào)，避免(bìmiǎn)大规模撒药，减少生态污染。 通过高效特异的小分子抑制剂，也可以进行生物防治。比如在群聚情况(qíngkuàng)下，蝗虫会产生苯(běn)乙腈，对鸟类等天敌有警告作用。设计拮抗剂后，蝗虫难以(nányǐ)群聚，在分散(fēnsǎn)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、中国农业科学院(zhōngguónóngyèkēxuéyuàn)植物保护研究所研究员吴孔明说，这一成果填补了昆虫化学(huàxué)通讯合成机制研究与靶向调控的(de)空白，提供了“以生物信息交流为靶点”的害虫防控新思路(xīnsīlù)，为田野里的绿色防控开辟新路。 统筹：吴晶、孙闻(sūnwén)、白阳、屈婷