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蝗虫缘何聚群成灾？最新研究：“臭味相投”……( 二 )


通过分析群居型飞蝗和散居型飞蝗的体表和粪便挥发物 ， 研究团队在35种化合物中鉴定到了一种化学信息素——4-乙烯基苯甲醚 。
并通过一系列行为实验确定了其 ， 无论是对群居型飞蝗还是散居型飞蝗、雌性飞蝗还是雄性飞蝗、飞蝗幼虫还是飞蝗成虫 ， 都具有很强的吸引力 ， 而且能够响应蝗虫种群密度的变化 ， 随着种群密度增加而增加 。
更有趣的是 ， 科学家们还发现仅需4-5只散居飞蝗聚集 ， 这种群聚信息素便可产生和释放 ， 继而促进形成巨大的蝗虫群 。
蝗虫缘何聚群成灾？最新研究：“臭味相投”……
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在上述研究的基础上 ， 研究人员在飞蝗触角上的四种主要感器类型中 ， 发现了4VA特异引起锥形感器的反应 。
在蝗虫的上百个嗅觉受体中 ， 他们发现定位在锥形感器中的嗅觉受体OR35是4VA的特异性受体 。 当使用基因编辑技术CRISPR/Cas9敲除OR35后 ， 飞蝗突变体的触角与锥形感器神经电生理反应显著降低 ， 突变体也对4VA的响应行为和吸引力丧失 。
那么4VA在户外和自然环境中能够吸引和聚集蝗虫吗？
研究人员将含有4VA的诱芯布置在田间 ， 通过室外草地双选和诱捕实验证明4VA对实验室种群在户外具有很强的吸引力 。
进而 ， 他们将诱芯直接布局到蝗虫野外发生区天津北大港 ， 大范围的区块实验再一次证明4VA不仅能吸引野外种群 ， 而且不受自然环境中蝗虫背景密度的影响 。
蝗虫缘何聚群成灾？最新研究：“臭味相投”……
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“本研究首次从化学分析、行为验证、神经电生理记录、嗅觉受体鉴定、基因敲除和野外验证等多个层面 ， 对飞蝗群居信息素进行了全面而充分的鉴定和验证 ， 发现和确立了4VA是飞蝗群聚信息素 ， 而过去报道已知的其它化合物都不具备群聚信息素的所有条件 。 ”
在康乐看来 ， 本项研究范式将化学生态学的研究提高到一个新的阶段 ， 因此这项研究也被看作是昆虫学研究的一个重要突破 。
绿色可持续防控成为可能 
长期以来 ， 人们对于蝗灾的防治主要依赖化学杀虫剂大规模的喷施 ， 而不合理的化学农药的使用对食品安全、生态系统和人类健康产生了巨大的负面影响 。
中国科学家团队的最新研究不仅揭示蝗虫群居的奥秘 ， 更重要的是使蝗虫的绿色和可持续防控成为可能 。
康乐认为 ， 这项研究将从多个方面改变人们控制蝗灾的理念和方法：
比如 ， 利用人工合成的信息素可以在田间长期监测蝗虫种群动态 ， 为预测预报服务；
利用人工合成的信息素可以设计诱集带诱集蝗虫 ， 并在诱集带集中使用化学农药或生物制剂将其消灭 ， 从而极大地减少化学农药的使用；
根据4VA的结构设计拮抗剂 ， 阻止蝗虫的聚集；
嗅觉受体OR35的发现 ， 为使用基因编辑技术建立4VA反应缺失的突变体成为可能 ， 这种突变体长期释放到野外就可能在重灾区建立起不能群居的蝗虫种群 ， 既在野外维持了一定数量的蝗虫 ， 又达到可持续控制的目的 ， 将环境保护与害虫控制有机地结合起来 。
“因此 ， 4VA和它的受体的发现将极大地改变防治蝗虫的对策和技术 。 ”康乐称 。
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在论文的一位匿名审稿人看来 ， “该研究旨在阐明4VA作为群居信息素在飞蝗群聚过程中的作用 ， 是一项令人印象深刻的、高技术的、深入的研究 。 ” 。
而一位透明审稿人、美国洛克菲勒大学教授莱斯莉·沃斯霍尔则明确表示 ， “这项工作做出了令人兴奋的发现 ， 找到了一个人们长期寻找的蝗虫群聚信息素分子 ， 文章包含了令人吃惊的多个层次的研究 。 ”


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