近年我国化学生态学研究工作亮点
近年来我国化学生态学研究开始走上快车道,其理论研究厚积薄发,不断取得研究成果。这里列出几个研究的重点突破,作为我国化学生态学研究的亮点。
1.蝗虫聚集信息素的鉴定
本研究是化学生态学研究的经典案例。中国科学院动物研究所康乐团队利用传统化学生态学技术(行为测定、电生理记录、嗅觉受体确定、田间试验)筛选并确定了飞蝗Locusta migratoria的聚集信息素为4-甲基苯乙烯(4-vinylanisole,4VA)(Guo et al.,2020),解决了困扰昆虫学界多年的难题,为利用信息素调控蝗虫种群奠定了基础。
2.蚊虫嗅觉感受机制(https://www.daowen.com)
清华大学医学院程功教授团队揭示了病毒感染宿主吸引蚊虫的化学生态机制。小鼠在感染蚊媒病毒后,可大量释放一种挥发性小分子——苯乙酮(acetophenone),苯乙酮可有效激活蚊虫的嗅觉神经系统,增强蚊虫对感染小鼠的行为趋向。人体或动物释放的苯乙酮主要来源于体表的皮肤共生微生物,它是一种典型的细菌代谢产物。在去除皮肤共生微生物后,感染小鼠就会失去对蚊虫的吸引作用。进一步研究显示,登革病毒及寨卡病毒感染可导致宿主皮肤表面芽孢杆菌属(Bacillus spp.)细菌的丰度明显上升,而皮肤芽孢杆菌具有代谢产生大量苯乙酮的能力。至此,研究人员揭示了蚊媒病毒感染者吸引蚊虫叮咬的原因:病毒感染提高了人体皮肤中特定细菌的比例,显著提高了感染者的苯乙酮释放能力,从而明显提高了蚊虫对感染宿主的行为趋向(Zhang et al.,2022)。
3.红脂大小蠹回避非寄主和利用寄主化合物定位适宜寄主的机制
中国科学院动物研究所孙江华和赵莉蔺团队发现了红脂大小蠹利用非寄主挥发物回避非寄主,利用寄主萜烯类化合物精确定位适宜寄主的机制。明确了3-Carene是红脂大小蠹植物识别寄主油松的指纹化合物,阐明了Frontalin和Verbenone两种昆虫源信息化合物在红脂大小蠹种群聚集进攻中的机制。解析了雌虫产生的信息素Frontalin及雌雄虫共同产生的Verbenone低剂量协同其他个体聚集寄主,高剂量能够吸引雄虫的聚集进攻,起到性信息素和聚集信息素的双重作用,雌雄虫的声音均能刺激红脂大小蠹释放抗聚集信息素exo-brevicomin驱赶同种个体转移为害临近寄主,从而避免种群过密产生的不利影响。明确了肠道微生物参与转换红脂大小蠹多功能信息素Verbenone,低剂量引诱、高剂量驱避红脂大小蠹,肠道的厌氧环境增加微生物的信息素转换能力。当种群密度达到足以克服寄主抗性时,肠道微生物协同红脂大小蠹释放大量马鞭草烯酮,使得后来的虫体得到信息去进攻其他寄主,揭示了化学通信在红脂大小蠹寄主识别和种群进攻中的调控机制。这些研究结果为研发红脂大小蠹关键防控技术奠定了坚实的科学基础。