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中國科學院動物研究所康樂院士訪問我院並做學術報告

日期: 2020-11-09

2020年11月6日下午,中國科學院動物研究所康樂研究員在明升体育鄧祐才報告廳做了題為“蝗災的奧秘:兩種信息素的平衡導致蝗蟲的群聚”的學術講座。本次學術講座由陸劍研究員主持,200餘名師生聆聽了講座。

康樂研究員現為中國科學院院士、歐洲科學院院士、發展中國家科學院院士、國際歐亞科學院院士,當前擔任河北大學校長、中科院北京生命科學院院長、中國科學院大學明升体育院長、中國科學院大學學位委員會副主任。其研究組長期從事生態基因組學研究,以蝗蟲為主要對象,係統地研究了動物的適應、表型可塑性、神經和行為,並取得一係列突破性進展。很多相關工作在Nature, Science等重要的學術刊物中發表,總引用超過6000次。在當天的報告中,康樂院士介紹了其研究組利用多方法,從多層次闡明了兩種信息素,苯乙腈(PAN, Phenylacetonitrile)和4-乙烯基苯甲醚(4VA,4-Vinylanisole)在蝗蟲聚集成災的過程中的作用。

康樂院士介紹道,長期以來,蝗災對人類社會和農業生產造成了巨大的危害,但迄今人們沒有有效的方法治理蝗災。蝗災發生的重要原因是散居型蝗蟲向群居型蝗蟲的轉變,這種兩型轉變和聚集被認為是由聚集信息素(Aggregation pheromone)介導的。在過去的50多年裏,人們都在探索聚集信息素的化學本質,但已報道的化合物中沒有一種完全符合聚集信息素的條件。苯乙腈(PAN)是群居型蝗蟲特異釋放的一種化合物,在此前被認為是聚集信息素。康樂院士的研究組用大量的實驗證明,PAN實際上是群居型蝗蟲用以警戒的防禦性化合物。PAN氣味難聞,可以降低天敵的捕食,在受到攻擊的情況下,會迅速分解生成毒性很強的氫氰酸,用以抵禦天敵。單獨的PAN處理對蝗蟲還有趨避效果,因此PAN不是聚集信息素。康樂研究組發現蝗蟲身體上另外一種此前未被報道的化合物,4-乙烯基苯甲醚(4VA)在低濃度的情況下就能對不同年齡、性別和生態型的蝗蟲有很強的吸引作用。4VA的釋放與群體密度密切相關,在實驗室條件下,當群體密度達到4.2頭/箱時,就能誘發散居型蝗蟲釋放4VA。他們鑒定到4VA的特異性受體是蝗蟲錐形感受器中的七次跨膜蛋白OR35,在用CRISPR-Cas9敲除Or35基因後,4VA對蝗蟲的吸引力被破壞。在野外的情況下,4VA對實驗室蝗蟲和野外蝗蟲群體都有吸引力。這項研究證明4VA就是蝗蟲的聚集信息素,解開了困擾人們多年的科學難題。

在講座的最後,康樂院士介紹了4VA在蝗蟲防治中的應用前景。人工合成的4VA可以用於蝗蟲的誘引和消殺,4VA的拮抗劑可以阻止蝗蟲聚集,4VA還可以用於蝗蟲群體的密度監測,Or35敲除的轉基因蝗蟲可以用於生物防治。

講座結束後,康樂院士與師生進行了深入、熱烈的討論,對師生們提出的問題做出詳細的解答。康樂院士生動、精彩的講座獲得了師生們的一致好評,使大家對於蝗災的成因與防治有了全新的認識。