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(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(néng)在一夕之间“集结”？如何开辟化学农药之外的治蝗(zhìhuáng)“新路径”？ 记者获悉，我国研究团队成功实现对蝗虫群聚(qúnjù)信息素4-乙烯基(yǐxījī)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(jīnhòu)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(tuánduì)与北京大学雷晓光(léixiǎoguāng)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(huángchóng)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”，所到之处绿叶多成枯枝，这就是蝗虫(huángchóng)群聚导致(dǎozhì)的蝗灾。 作为“散居类(lèi)”昆虫，蝗虫为何能从四面八方聚集成群？中国科学院院士康乐介绍(jièshào)，蝗虫可以释放信息素吸引同类(tónglèi)，从而形成大规模的蝗群。 蝗虫(huángchóng)群聚信息素4VA的生物合成解码与行为操控。（中国科学院动物研究所(zhōngguókēxuéyuàndòngwùyánjiūsuǒ)供图） 作为昆虫体内各种腺体或细胞产生并分泌到体外的微量化学物质，昆虫信息(xìnxī)素是(sùshì)昆虫通讯的重要化学媒介，在(zài)求偶、交配、觅食、聚集、产卵、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(sù)被发现和(hé)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途径依然(yīrán)少见。 对于蝗虫来说，群聚信息(xìnxī)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(huàxuéwùzhì)的完整生物合成途径，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(búhuì)制造群聚信息素4VA，需要通过啃食植物中最常见(chángjiàn)的氨基酸，制成自己的“交流暗号”。 “作为4VA生物(shēngwù)合成的关键酶，我们发现(fāxiàn)4VPMTs也是抑制蝗虫聚集的重要靶点。”中(zhōng)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(zǔzhǐ)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，成功实现对蝗虫群聚(qúnjù)信息素的(de)调控，进而完成对蝗虫群聚行为的人工定向干预。 也就是说，通过对4VA进行(jìnxíng)生物合成与释放过程的精准化学调控(tiáokòng)，人类或许可以给蝗虫发一张“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)有效的研究手段。这项研究突破领域瓶颈，系统剖析了蝗虫(huángchóng)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(yánjiūyuán)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，但经常会(huì)对益虫造成“误伤”，甚至(shènzhì)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(dāngqián)的紧迫任务。 昆虫信息素的开发与(yǔ)利用，是实现精准调控害虫(hàichóng)行为、推动害虫防控绿色可持续发展的关键突破方向。 “当蝗虫种群(zhǒngqún)密度高时，就会形成灾害。”康乐院士介绍，借助这项研究，我们(wǒmen)可以把蝗虫集聚起来，在有限的范围内使用(shǐyòng)化学农药，避免大规模撒药，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。比如在群聚情况下，蝗虫会产生苯乙腈，对鸟类(niǎolèi)等天敌有警告作用。设计拮抗剂后，蝗虫难以群聚，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(tāmen)，从而(cóngér)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通讯(tōngxùn)合成机制研究与(yǔ)靶向调控的空白，提供了“以(yǐ)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