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  • 【文汇报】灭蚊新希望登上SCIENCE:科学家发现按蚊“爱的气味”,揭开其婚飞求偶奥秘

    文章来源:分子植物科学卓越创新中心  |  发布时间:2021-01-22  |  【打印】 【关闭

      

      通过传播疟疾、登革热、寨卡等疾病,小小蚊子每年竟可“杀人”超过70万!最近,上海科学家揭开了疟疾的主力传播者——按蚊的婚飞和求偶奥秘,并发现了雄性按蚊用以吸引配偶的“爱的气味”分子。这些发现有望为研发绿色环保的灭蚊药剂提供新思路。今天凌晨,由中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员王四宝领衔的这一成果在线发表于国际顶尖学术期刊《科学》杂志。

      蚊子种类繁多,常见的主要有按蚊、伊蚊和库蚊三大类。其中,按蚊又称疟蚊,是疟疾的传播媒介,主要在夜间活动。据世界卫生组织统计,全球每年约有2亿到3亿新发疟疾病例,每年夺走约50万人生命。为遏制这个具有超强繁殖能力的“杀手”,科学家已与之斗智斗勇几百年。

      长期以来,人类主要依赖化学杀虫剂灭蚊,滥用化学农药导致的蚊虫抗药性、环境污染等问题日益突出,迫切需要研发新的替代工具,安全有效地控制蚊虫的种群数量。近年来,蚊虫遗传防治技术研究发展迅速,了解蚊虫的“婚配”规律,成了科学家开发绿色防蚊手段的突破口。

      每到夏日黄昏,就到了按蚊“相亲大会”的时刻,专家称之为“婚飞”。此时,雄性按蚊会集结成群在空中飞舞,吸引雌蚊飞入后进行求偶交配。雌蚊受精后,一般此后都不再交配。所以,科学家就培育出不育的雄蚊,使得与之交配的雌蚊无法生育。

      不过,令科学家郁闷的是,实验室培育出的雄蚊,在自然界中不是错过了婚飞时刻,就是不受雌蚊青睐,结果抑蚊效果甚微。

      为了破解按蚊的婚配规律之谜,王四宝研究团队2013年起就开始了探寻其分子机制之路。“按蚊选择在夏季的黄昏婚飞,那么昏暗的光照和适宜的温度是否就是参与调控其求偶行为的重要环境参数呢?”研究团队顺着这一思路,从户外捕捉了参与婚飞的按蚊,又在室内捕捉了不参与婚飞的按蚊,从它们头部提取出RNA,并综合运用一系列先进研究手段进行大量研究后发现,光照和温度对按蚊婚飞和交配的影响,是通过调控生物钟基因per和tim的表达来实现的。

      “这两个基因中任何一个受抑制,都会影响按蚊求偶的成功率。”王四宝说,但这又让他们思考另一个问题:雄蚊只有求偶成功后才能与雌蚊交配,它们是靠什么来成功赢得雌蚊青睐的呢?于是,他们又顺藤摸瓜找到了参与合成昆虫表皮蜡层中碳氢化合物的desat1基因。这个基因参与合成的二十七烷正是雄性按蚊用来释放“爱的气味”的性信息素分子。

      当科研人员在雄性按蚊腹部涂抹了人工合成的二十七烷后,这些雄蚊果然在雌蚊眼中“魅力”大增,其求偶和交配成功率显著提升。“更有意思的是,desat1的表达同样受per和tim的调控。这就更加完美地解释了按蚊在夏季黄昏婚飞的行为。”王四宝说,在实验室得到这些结果后,他们又花了一年多时间,在非洲布基纳法索的博博迪乌拉索地区开展了户外验证,最终证实了他们的结论。

      《科学》杂志同期刊发由美国农业部高级专家Nicholas C. Manoukis教授撰写的评述,对该研究给予了高度评价,“对蚊虫婚飞交配行为产生了重要深刻的洞见”。

      这一研究极大促进了人们对按蚊婚飞和求偶交配发生机制的理解,也为研发蚊虫绿色防控技术提供了新思路和新方法。比如,可以通过操纵蚊虫婚飞来干扰交配或集中诱杀,或者利用性信息素增强不育雄蚊吸引野外雌蚊的能力,为蚊虫遗传防治策略的高效实施、实现减药控蚊提供理论基础和新途径。

      文章链接:http://www.whb.cn/zhuzhan/kjwz/20210122/389245.html

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