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

新华社北京6月26日电　题：生态防范(fángfàn)蝗灾！我国科学家破译“虫族密会”暗号(ànhào) 新华社(xīnhuáshè)记者彭韵佳、胡喆 秋天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(huàxuénóngyào)之外的治蝗“新路径(lùjìng)”？ 记者获悉(huòxī)，我国研究团队成功实现对蝗虫群聚信息素(sù)4-乙烯基苯甲醚（4VA）生物合成与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(fángfàn)蝗灾成为可能。 这项(zhèxiàng)成果由中国科学院动物研究所(zhōngguókēxuéyuàndòngwùyánjiūsuǒ)康乐团队与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(jiāoliú)暗号”：揭示蝗虫信息素的完整生物合成途径 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(lǜyè)多成枯枝，这就是蝗虫群聚导致的蝗灾(huángzāi)。 作为“散居类”昆虫，蝗虫(huángchóng)为何能从四面八方聚集成群？中国科学院院士康乐介绍，蝗虫可以释放信息素吸引(xīyǐn)同类，从而形成(xíngchéng)大规模的蝗群。 蝗虫群聚信息素4VA的(de)生物合成解码与(yǔ)行为操控。（中国科学院动物研究所供图） 作为昆虫体内各种腺体(xiàntǐ)或细胞产生并分泌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、导航定向等行为中(zhōng)发挥重要作用。 业内专家认为，尽管已有超过3000种昆虫(kūnchóng)的信息(xìnxī)素被发现和鉴定，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。 对于蝗虫来说，群聚信息(xìnxī)素4VA是(shì)它们呼朋引伴的“交流暗号”。我国科研团队通过解析(jiěxī)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素(sù)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生物合成的关键酶，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(zhōngguókēxuéyuàndòngwùyánjiūsuǒ)郭晓娇副研究员说，在此基础上，借助植物中普遍含有的4-硝基苯(xiāojīběn)酚(fēn)，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(xiǎo)分子抑制剂，成功实现对蝗虫群聚信息素的(de)调控，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(guòchéng)的精准(jīngzhǔn)化学调控，人类或许可以给蝗虫发一张“假请柬”。 “昆虫信息素的生物合成(héchéng)研究极具挑战性，很多情况下缺少有效的研究手段。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(wánzhěng)生物合成途径。”上海交通大学教授(jiàoshòu)、中国科学院上海有机化学研究所研究员刘(liú)文说。 减少(jiǎnshǎo)杀虫剂“误伤”：开辟综合治蝗“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(zàochéng)“误伤”，甚至污染水源和土壤，影响人类(rénlèi)健康。寻找化学农药替代，已经成为当前的紧迫任务。 昆虫信息素的开发与利用，是(shì)实现精准调控害虫行为、推动害虫防控绿色(lǜsè)可持续发展的关键突破方向。 “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(zhèxiàng)研究(yánjiū)，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)，避免大规模撒药，减少生态污染。 通过高效特异的(de)小分子抑制剂，也可以(kěyǐ)进行生物防治。比如在群聚情况下，蝗虫(huángchóng)会产生苯乙腈，对鸟类等天敌有(yǒu)警告作用。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、中国农业科学院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(tiáokòng)的空白，提供了“以生物信息交流(jiāoliú)为靶点”的害虫防控新思路，为田野里(lǐ)的绿色防控开辟新路。 统筹：吴晶、孙闻、白阳(báiyáng)、屈婷