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：生态防范蝗灾(huángzāi)！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(huángchóng)振翅的轰鸣惊扰。这些生物为何能在一夕之间“集结(jíjié)”？如何开辟化学农药之外的治蝗“新路径”？ 记者获悉，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(guòchéng)的精准(jīngzhǔn)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(yóu)中国科学院动物研究所康乐团队(tuánduì)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“交流暗号”：揭示蝗虫信息(xìnxī)素的完整生物合成途径 每年夏秋之交(jiāo)，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，蝗虫为何能从四面八方聚集成群(chéngqún)？中国科学院院士康乐介绍，蝗虫可以释放信息(xìnxī)素吸引同类，从而形成大规模(dàguīmó)的蝗群。 蝗虫群聚信息(xìnxī)素4VA的生物合成解码(jiěmǎ)与行为操控。（中国科学院动物研究所供图） 作为昆虫体内各种腺体或细胞产生并分泌到体外的(de)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、导航(dǎoháng)定向等行为中发挥重要作用(zuòyòng)。 业内专家认为，尽管已有超过3000种昆虫(kūnchóng)的信息素(sù)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(tǐnèi)的生物合成途径依然少见。 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”。我国科研团队通过解析这种微量化学物质的完整生物(shēngwù)合成途径，成功鉴定出4VA的生物合成前体化合物以及关键合成酶(héchéngméi)4VPMT1和(hé)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4VA，需要通过啃食(kěnshí)植物中最常见的氨基酸(ānjīsuān)，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(yìzhì)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，借助植物(zhíwù)中普遍(pǔbiàn)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(yánjiū)团队设计和筛选开发出特异性小分子抑制剂，成功实现对(duì)蝗虫群聚信息素的调控，进而完成对蝗虫群聚行为(xíngwéi)的人工定向干预。 也就是说，通过对(duì)4VA进行生物合成与释放(shìfàng)过程的精准化学调控，人类或许可以给蝗虫发一张“假请柬”。 “昆虫信息素(sù)的生物合成研究(yánjiū)极具挑战性(tiǎozhànxìng)，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生物合成途径。”上海(shànghǎi)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(shāchóngjì)“误伤”：开辟综合治蝗“新路径” 为了快速应对(duì)蝗虫，传统(chuántǒng)化学农药往往是首选，但经常会对益虫(yìchóng)造成“误伤”，甚至污染水源和土壤，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。 昆虫信息素的开发与利用，是实现精准调控害虫行为、推动(tuīdòng)害虫防控绿色可持续发展的关键突破(tūpò)方向。 “当蝗虫(huángchóng)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(de)范围内使用化学农药，避免大规模撒药，减少生态污染(wūrǎn)。 通过高效特异的小分子抑制剂，也可以进行生物防治。比如在群聚情况下(xià)，蝗虫会产生苯乙腈，对鸟类等(děng)天敌有警告作用。设计(shèjì)拮抗剂后，蝗虫难以群聚，在分散的情况下，蝗虫就(jiù)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(zhíwùbǎohù)研究所研究员吴孔明说，这一成果填补了(le)昆虫化学通讯合成(héchéng)机制研究与靶向调控的空白，提供了“以生物信息交流为靶点”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