蝗虫缘何聚群成灾?最新研究:“臭味相投”……|蝗虫缘何聚群成灾?最新研究:“臭味相投”……( 二 )
但是,究竟是哪一个因素起主要作用,其中的奥秘和机理又是什么?无人知晓 。
向着未知前进,上世纪七十年代,科学家们逐步认识到群聚信息素可能是蝗虫能够聚集的最关键因素 。
此后,经过50多年几代科学家的不断努力,有几种化合物被认为可能是蝗虫的群聚信息素,这些信息素被命名为蝗醇、蝗酚等 。
然而,这些化合物中没有一个化合物能符合群聚信息素的所有标准,比如有的在实验室有效但在野外进行种群验证时没效,有的对雌性蝗虫有效但对雄性蝗虫无效 。
“一个合格的群聚信息素应当没有性别偏好、不分大小和年龄的 。”康乐强调 。
2004年,康乐团队开始了蝗虫型变基因表达调控和表观遗传调控的分子机理研究 。
16年磨一剑,如今研究团队发现了一种诱惑蝗虫破坏性集群的关键化学物质 。
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 。
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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 。
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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 。”
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