以下文章来源于BioArt ，作者十一月

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在人类历史上，蝗灾与旱灾、洪灾并称三大自然灾害。君不见，白居易笔下“一虫虽死百虫来，岂将人力定天灾”；苏轼写过“况复连年苦饥馑，剥啮草木啖泥土。今年雨雪颇应时，又报蝗虫生翅股”；陆游写过“傍县人来涕泗翻，蝗灾暴虎不堪言”，可见蝗灾对于百姓生活以及社会的严重影响。据统计，从公元前700年至1935年之间，有记载的重大蝗灾就超过800次，平均每3年就有1次。即使是进入新中国，蝗灾也是“说来就来”，1951年夏秋之际蝗灾影响面积1300多万亩；1952年受蝗灾影响达19个省份，面积达3700万亩之多；53和54年也分别有蝗灾报道，受影响面积达几百万亩。

为了揭开这一秘密，2020年8月12日，中国科学院动物研究所康乐院士、王宪辉研究员团队在Nature合作发文题为4-Vinylanisole is an aggregation pheromone in locusts，发现4-甲氧基苯乙烯（4-Vinylanisole, 4VA）是迁徙蝗虫（(Locusta migratoria）中的聚集性信息素，有望通过生物手段促进对蝗灾的治理以及通过检测4VA的含量预防和警示蝗灾的出现，为保护粮食安全提供重要的参考手段。

那么，作者们想知道4VA在蝗虫中释放的具体模式。作者们根据蝗虫的排放量和变化，发现4VA在体内和粪便中都有排放，特别是在群居蝗虫中。4VA在群居蝗虫体内释放的挥发分中约占4.64%，在粪便中释放的挥发分中约占0.58%。几乎在所有组织中都可检测到4VA，并且在背板以及前、中、后腿中释放水平较高，尤其是后腿占全身释放比例的56%。随着发育阶段变化，4VA的释放逐渐增加。除此之外，4VA在蝗虫中表现出对蝗虫密度改变的响应，当四到五只蝗虫出现在同一个笼子中时4VA开始释放，因此4VA对蝗虫群体密度的改变是非常敏感的。

那么4VA是如何在群居蝗虫体内发挥作用的呢？作者们想要检测外周神经系统对4VA的响应。作者们对不同类别的感受器进行检测（图2）。通过对不同感受器对4VA响应电位的检测，作者们发现锥感受器（Basiconic sensilla）（图2）在无论是群居蝗虫还是独居蝗虫中都表现出明显地对4VA浓度依赖的响应。

进一步地，作者们使用非洲爪蟾系统对蝗虫中31个嗅觉受体对包含4VA在内的28种气味的电生理响应进行了检测。作者们发现其中OR35比其他的例如OR64以及OR35表现出更高的响应。因此，OR35是蝗虫中4VA的特异性嗅觉受体。通过对OR35的免疫组化分析，作者们发现OR35定位存在于蝗虫触角的锥感受器之中。通过使用CRISPR-Cas9技术对OR35受体进行敲除后，作者们发现Or35-/-中OR35蛋白的含量显著降低，而且Or35-/-纯合突变体失去了对4VA的响应。这些结果都说明OR35对于蝗虫的吸引以及聚集是非常关键以及特异的受体。

实验室中的数据还不足以完全证明4VA作为聚集性信息素的作用，为此作者们进行了行为学实验和大田诱捕实验。作者们发现平均来说超过80%的蝗虫会选择4VA释放的区域。实验结果说明4VA能够聚集野外的蝗虫群体，阐明其在蝗虫预测以及管理方面的可能应用。

总的来说，康乐院士和王宪辉研究员的工作鉴定发现了蝗虫中的聚集性信息素4VA在蝗虫成群聚集中的具体作用机制，鉴定发现了存在于锥感受器中的嗅觉受体OR35对4VA的特异性响应，为蝗灾的治理提供了可能的解决方案同时说明对4VA浓度的检测可能会为蝗虫密度的监控提供可用的思路。

值得一提的是，该文章在当期Nature杂志的News & Views版块被重点推荐。东非蝗灾牵动人心，目前能够应对蝗灾的唯一有效武器就是喷洒杀虫剂，但是蝗群的移动迅速而且行动路线难以预测，杀虫剂喷洒同时也会摧毁益虫，实际上的效果是杀敌三千自损八百。康乐院士与王宪辉研究员团队的工作像是一场洒在东非大陆的及时雨，将为生物治理蝗灾以及未来可能遇到的蝗虫灾害的预防提供了重要的理论与大田实践数据。

https://doi.org/10.1038/s41586-020-2610-4

参考文献

1. Wei, J. et al. Composition and emission dynamics of migratory locust volatiles in response to changes in developmental stages and population density. Insect science 24, 60-72, doi:10.1111/1744-7917.12396 (2017).

来源：BioArt

原标题：《【前沿进展】 康乐/王宪辉团队揭示蝗虫聚群成灾的奥秘》

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