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中國網/中國發展門戶網訊 飛蝗是世界上分布最廣泛的蝗蟲，至今仍然是非洲、亞洲、中東和澳大利亞的重要農業害蟲。從2019年到2020年6月，沙漠蝗的爆發從非洲之角到伊朗南部和印巴邊境，蔓延到20多個國家和地區。聯合國糧農組織（FAO）判斷，沙漠蝗蝗災波及區域達26萬多公頃，規模為25年一遇。在世界范圍內，蝗災仍然對農業、經濟和環境構成重大威脅。近日，中科院動物研究所康樂攤位設計院士團隊發現沈浸式體驗了飛蝗群聚信息素，揭示展場設計了飛蝗群聚的平面設計奧秘，進一步推動了國際蝗蟲領域的研究。該研究工作于2020年8月12日正式在Nature發表。
據悉，盡管蝗災與人類發展歷開幕活動史長期相伴，但是真互動裝置正在科學上對蝗災成因的認識不足百年。近80年來，對蝗群如何形成有許多的假說，但是究竟是哪一個因素起主要作用以及其中的奧秘和機理并沒有在科學上被揭示。上世紀七十年代，國際上科學家們才逐步認識到群聚信息素可能是蝗蟲能夠聚集的最關鍵因素。經過幾代科學家的不斷努力，有幾種化合物被認為可能是蝗蟲的群道具製作聚信息素，但是，這些化合物中沒有一個能符合群聚信息素的所有標準，特別是沒有野外種群驗證的證據。
中科院動道具製作物研究所康樂院士團隊通過分析群居型和散居型飛蝗的體表和糞VR虛擬實境便揮發物，在35種化合物中鑒定到了一種由群居型蝗蟲特異性揮發的氣味，釋放量低但生物活性非常高的化合物，4-vinylanisole（4VA，4-乙烯基苯甲醚）。通過一系列行為實驗確定4VA對群居型和散居型飛蝗的不同發育階段和性別都有很強的吸引力。4VA能夠響應蝗蟲種群密度的變化，隨著種群密度增加而增加，甚至它的產生可由4-5只散居飛蝗聚集而觸發，具有很低的誘發閾值。研究人員在飛蝗觸角上的四種主要感器類型中，發現了4VA特異引起FRP錐形感器的反應。在蝗蟲的上百經典大圖個嗅覺記者會受體中，他們發現定位在錐形感器中的嗅覺受體OR35是4VA的特異性FRP受體。當使玖陽視覺用基因編輯技術CRISPR/Cas9敲除OR35后，飛蝗突互動裝置變體的觸角與錐形感器神經電生理反應顯著降低，突變體也對4VA的響應行為和吸引力喪失。研究人員將含有4VA記者會的誘芯布置在田間，通過室外草地雙選和誘捕實驗證明4VA廣告設計對實驗室種群在戶外具有很強的吸引力。進而，他們將誘芯直接布局到蝗蟲野外發生區天津北大港，大范圍的區塊實驗再一次證明4VA不僅能吸引野外種群，而且不受自然環境中蝗蟲背景密度的影響。
據介紹，該研究首次從化學分析、行為驗證、神經電生理記錄、嗅覺奇藝果影像受體鑒定、基因敲除和野外驗證等多個層面對飛蝗群居信息素進行了全面而充分的鑒定和驗證，發現和確立了4VA是飛蝗群聚信息素，研究范式將化學生態學的研究提高到一個新的階段。因此，這項研究被認為是昆蟲學研究的一個重要突破。研究文章在審稿之際，三位審稿人對文章分別給予了高度評價，國際著名神經生物學家、美國科學院院士、美國洛克菲勒大型公仔大學萊斯莉·沃斯霍爾（Leslie B.場地佈置 Vosshall）教授在審稿意見中明確表示：“這項工作做出了令人興奮的發現，找到了一包裝盒個人們長期尋找的蝗蟲群聚信息素分子。文章包含了令人吃驚的多個層次的研究，策展我給予我無條件的支持，這項杰出的工作不要有任何拖延應該優先在《自然》雜志上發表。”
該研究啟動儀式玖陽視覺不僅揭示了蝗蟲群居的奧秘，而且使蝗蟲的綠色和可持續防控成為可能。長期展覽策劃以來模型，人們對于蝗災的防治主要依賴化學殺蟲劑大規模的噴施，而不合理的化學農藥的使用對食品安全、生態系統和人類健康產生了巨大的負面影響。康樂包裝盒院士團隊的這策展項研究將從多個方面改變人們控制蝗災的理念和方法：利用人工合成的信息素可以在田間長期監測蝗蟲種群動態，為預測預報服務；利用人工合成的信息素可以設計誘集帶誘集蝗蟲，并在誘集帶集中使用化學農藥或生物制劑將其消滅，從而極大地減少化學農藥的使用；根據4VAVR虛擬實境的結構設計拮抗劑，阻止蝗蟲的聚集；嗅覺受體OR35的發現，為使用基因編輯技術建立4VA反應缺失的AR擴增實境突變體成為可能，這種突變體長期釋放到野外就可能在重災區建立起不能群居的蝗蟲種群，既在野外維持了一定數量的人形立牌蝗蟲，又達到可持續控制的目的，將環境保護與害蟲控制有機地結合起來。因此，4VA和它的受體的發現將極大地改變防治蝗蟲的對策和技術。
飛蝗群聚信息素4VA的鑒定與功能研究
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