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新華社北京6月26日電 題:生態(tài)防范蝗災(zāi),!我國科學(xué)家破譯“蟲族密會”暗號
新華社記者彭韻佳、胡喆
秋天的田野被大量蝗蟲振翅的轟鳴驚擾,。這些生物為何能在一夕之間“集結(jié)”?如何開辟化學(xué)農(nóng)藥之外的治蝗“新路徑”,?
記者獲悉,,我國研究團隊成功實現(xiàn)對蝗蟲群聚信息素4-乙烯基苯甲醚(4VA)生物合成與釋放過程的精準化學(xué)調(diào)控,破譯了這場“蟲族密會”的暗號,,今后生態(tài)防范蝗災(zāi)成為可能,。
這項成果由中國科學(xué)院動物研究所康樂團隊與北京大學(xué)雷曉光團隊合作完成,25日晚間在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然》,。
解碼“交流暗號”:揭示蝗蟲信息素的完整生物合成途徑
每年夏秋之交,,農(nóng)田上經(jīng)常會突然騰起一片褐色的“云”,所到之處綠葉多成枯枝,,這就是蝗蟲群聚導(dǎo)致的蝗災(zāi),。
作為“散居類”昆蟲,蝗蟲為何能從四面八方聚集成群,?中國科學(xué)院院士康樂介紹,,蝗蟲可以釋放信息素吸引同類,從而形成大規(guī)模的蝗群,。
作為昆蟲體內(nèi)各種腺體或細胞產(chǎn)生并分泌到體外的微量化學(xué)物質(zhì),,昆蟲信息素是昆蟲通訊的重要化學(xué)媒介,在求偶,、交配,、覓食、聚集、產(chǎn)卵,、導(dǎo)航定向等行為中發(fā)揮重要作用,。
業(yè)內(nèi)專家認為,盡管已有超過3000種昆蟲的信息素被發(fā)現(xiàn)和鑒定,,但是全面揭示一個特定的信息素在昆蟲體內(nèi)的生物合成途徑依然少見,。
對于蝗蟲來說,群聚信息素4VA是它們呼朋引伴的“交流暗號”,。我國科研團隊通過解析這種微量化學(xué)物質(zhì)的完整生物合成途徑,,成功鑒定出4VA的生物合成前體化合物以及關(guān)鍵合成酶4VPMT1和4VPMT2。
定向發(fā)出“假請柬”:對蝗蟲群聚行為人工干預(yù)
蝗蟲自己不會制造群聚信息素4VA,,需要通過啃食植物中最常見的氨基酸,,制成自己的“交流暗號”。
“作為4VA生物合成的關(guān)鍵酶,,我們發(fā)現(xiàn)4VPMTs也是抑制蝗蟲聚集的重要靶點,。”中國科學(xué)院動物研究所郭曉嬌副研究員說,,在此基礎(chǔ)上,,借助植物中普遍含有的4-硝基苯酚,與4VPMTs的特異性相互作用,,從而抑制4VA生物合成,,阻止蝗蟲聚集。
順藤摸瓜,,研究團隊設(shè)計和篩選開發(fā)出特異性小分子抑制劑,,成功實現(xiàn)對蝗蟲群聚信息素的調(diào)控,進而完成對蝗蟲群聚行為的人工定向干預(yù),。
也就是說,,通過對4VA進行生物合成與釋放過程的精準化學(xué)調(diào)控,人類或許可以給蝗蟲發(fā)一張“假請柬”,。
“昆蟲信息素的生物合成研究極具挑戰(zhàn)性,,很多情況下缺少有效的研究手段。這項研究突破領(lǐng)域瓶頸,,系統(tǒng)剖析了蝗蟲群聚信息素的完整生物合成途徑,。”上海交通大學(xué)教授,、中國科學(xué)院上海有機化學(xué)研究所研究員劉文說,。
減少殺蟲劑“誤傷”:開辟綜合治蝗“新路徑”
為了快速應(yīng)對蝗蟲,傳統(tǒng)化學(xué)農(nóng)藥往往是首選,,但經(jīng)常會對益蟲造成“誤傷”,,甚至污染水源和土壤,,影響人類健康。尋找化學(xué)農(nóng)藥替代,,已經(jīng)成為當(dāng)前的緊迫任務(wù),。
昆蟲信息素的開發(fā)與利用,是實現(xiàn)精準調(diào)控害蟲行為,、推動害蟲防控綠色可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵突破方向,。
“當(dāng)蝗蟲種群密度高時,就會形成災(zāi)害,�,!笨禈吩菏拷榻B,借助這項研究,,我們可以把蝗蟲集聚起來,,在有限的范圍內(nèi)使用化學(xué)農(nóng)藥,避免大規(guī)模撒藥,,減少生態(tài)污染,。
通過高效特異的小分子抑制劑,也可以進行生物防治,。比如在群聚情況下,,蝗蟲會產(chǎn)生苯乙腈,對鳥類等天敵有警告作用,。設(shè)計拮抗劑后,,蝗蟲難以群聚,在分散的情況下,,蝗蟲就不再產(chǎn)生苯乙腈,鳥類就可以吃掉它們,,從而達到生物防治的目的,。
中國工程院院士、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所研究員吳孔明說,,這一成果填補了昆蟲化學(xué)通訊合成機制研究與靶向調(diào)控的空白,,提供了“以生物信息交流為靶點”的害蟲防控新思路,為田野里的綠色防控開辟新路,。
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新華社北京6月26日電 題:生態(tài)防范蝗災(zāi),!我國科學(xué)家破譯“蟲族密會”暗號
新華社記者彭韻佳,、胡喆
秋天的田野被大量蝗蟲振翅的轟鳴驚擾。這些生物為何能在一夕之間“集結(jié)”,?如何開辟化學(xué)農(nóng)藥之外的治蝗“新路徑”,?
記者獲悉,我國研究團隊成功實現(xiàn)對蝗蟲群聚信息素4-乙烯基苯甲醚(4VA)生物合成與釋放過程的精準化學(xué)調(diào)控,,破譯了這場“蟲族密會”的暗號,,今后生態(tài)防范蝗災(zāi)成為可能。
這項成果由中國科學(xué)院動物研究所康樂團隊與北京大學(xué)雷曉光團隊合作完成,,25日晚間在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《自然》,。
解碼“交流暗號”:揭示蝗蟲信息素的完整生物合成途徑
每年夏秋之交,農(nóng)田上經(jīng)常會突然騰起一片褐色的“云”,,所到之處綠葉多成枯枝,,這就是蝗蟲群聚導(dǎo)致的蝗災(zāi)。
作為“散居類”昆蟲,,蝗蟲為何能從四面八方聚集成群,?中國科學(xué)院院士康樂介紹,蝗蟲可以釋放信息素吸引同類,,從而形成大規(guī)模的蝗群,。
作為昆蟲體內(nèi)各種腺體或細胞產(chǎn)生并分泌到體外的微量化學(xué)物質(zhì),昆蟲信息素是昆蟲通訊的重要化學(xué)媒介,,在求偶,、交配、覓食,、聚集,、產(chǎn)卵、導(dǎo)航定向等行為中發(fā)揮重要作用,。
業(yè)內(nèi)專家認為,,盡管已有超過3000種昆蟲的信息素被發(fā)現(xiàn)和鑒定,,但是全面揭示一個特定的信息素在昆蟲體內(nèi)的生物合成途徑依然少見,。
對于蝗蟲來說,群聚信息素4VA是它們呼朋引伴的“交流暗號”,。我國科研團隊通過解析這種微量化學(xué)物質(zhì)的完整生物合成途徑,,成功鑒定出4VA的生物合成前體化合物以及關(guān)鍵合成酶4VPMT1和4VPMT2。
定向發(fā)出“假請柬”:對蝗蟲群聚行為人工干預(yù)
蝗蟲自己不會制造群聚信息素4VA,,需要通過啃食植物中最常見的氨基酸,,制成自己的“交流暗號”,。
“作為4VA生物合成的關(guān)鍵酶,我們發(fā)現(xiàn)4VPMTs也是抑制蝗蟲聚集的重要靶點,�,!敝袊茖W(xué)院動物研究所郭曉嬌副研究員說,在此基礎(chǔ)上,,借助植物中普遍含有的4-硝基苯酚,,與4VPMTs的特異性相互作用,從而抑制4VA生物合成,,阻止蝗蟲聚集,。
順藤摸瓜,研究團隊設(shè)計和篩選開發(fā)出特異性小分子抑制劑,,成功實現(xiàn)對蝗蟲群聚信息素的調(diào)控,,進而完成對蝗蟲群聚行為的人工定向干預(yù)。
也就是說,,通過對4VA進行生物合成與釋放過程的精準化學(xué)調(diào)控,,人類或許可以給蝗蟲發(fā)一張“假請柬”。
“昆蟲信息素的生物合成研究極具挑戰(zhàn)性,,很多情況下缺少有效的研究手段,。這項研究突破領(lǐng)域瓶頸,系統(tǒng)剖析了蝗蟲群聚信息素的完整生物合成途徑,�,!鄙虾=煌ù髮W(xué)教授、中國科學(xué)院上海有機化學(xué)研究所研究員劉文說,。
減少殺蟲劑“誤傷”:開辟綜合治蝗“新路徑”
為了快速應(yīng)對蝗蟲,,傳統(tǒng)化學(xué)農(nóng)藥往往是首選,但經(jīng)常會對益蟲造成“誤傷”,,甚至污染水源和土壤,,影響人類健康。尋找化學(xué)農(nóng)藥替代,,已經(jīng)成為當(dāng)前的緊迫任務(wù),。
昆蟲信息素的開發(fā)與利用,是實現(xiàn)精準調(diào)控害蟲行為,、推動害蟲防控綠色可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵突破方向,。
“當(dāng)蝗蟲種群密度高時,就會形成災(zāi)害,�,!笨禈吩菏拷榻B,借助這項研究,,我們可以把蝗蟲集聚起來,,在有限的范圍內(nèi)使用化學(xué)農(nóng)藥,,避免大規(guī)模撒藥,減少生態(tài)污染,。
通過高效特異的小分子抑制劑,,也可以進行生物防治。比如在群聚情況下,,蝗蟲會產(chǎn)生苯乙腈,,對鳥類等天敵有警告作用。設(shè)計拮抗劑后,,蝗蟲難以群聚,,在分散的情況下,蝗蟲就不再產(chǎn)生苯乙腈,,鳥類就可以吃掉它們,,從而達到生物防治的目的。
中國工程院院士,、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所研究員吳孔明說,,這一成果填補了昆蟲化學(xué)通訊合成機制研究與靶向調(diào)控的空白,提供了“以生物信息交流為靶點”的害蟲防控新思路,,為田野里的綠色防控開辟新路,。
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