中國科學家破解“蚊子相親”奧秘 干擾交配有助綠色控蚊
2021年01月22日12:37

中新網上海1月22日電 (鄭瑩瑩)蚊子叮咬不僅派發“紅包”(紅腫),而且傳播瘧疾、登革熱等多種疾病。中國科學院分子植物科學卓越創新中心王四寶研究員領銜的研究團隊1月22日在國際頂尖學術期刊《科學》上發表了題為“生物鍾基因、光照和環境溫度協同調控瘧疾媒介按蚊的性信息素合成、婚飛和交配”的論文,該項研究破解蚊子“求偶”奧秘,有助蚊蟲防治。

蚊子種類繁多,常見的主要有按蚊、伊蚊和庫蚊三大類。其中,按蚊,又稱瘧蚊,主要在夜間活動,是瘧疾的傳播媒介。

王四寶介紹,蚊蟲並非以吸血為生,蚊蟲平時吸食花蜜和植物汁液,雌蚊吸血是為了產卵補充營養。

夏季黃昏時,蚊子集結成群、在空中飛舞,進行交配,這種現象被稱為“婚飛”。

本項研究揭示了按蚊集群“婚飛”的分子機製和雌雄求偶的化學通訊奧秘。首先,研究人員比較分析了野外採集的“婚飛”與“非婚飛”雄性按蚊的頭部基因表達,發現兩個生物鍾核心基因per和tim在婚飛雄蚊的頭部表達顯著上調;降低per或tim的表達會顯著抑製雄蚊的“婚飛”,進而降低交配率。

進一步研究發現,光照和溫度對按蚊“婚飛”和交配的影響,是通過調控生物鍾基因per和tim的表達來實現的,這揭示了按蚊“婚飛”和交配的發生,受內源生物鍾、外源光照和溫度信號協同調控。

作為“婚飛”的壓軸戲,雄蚊向雌蚊求愛的化學語言“性信息素”,此前是未解之謎。本項研究中,基因表達譜分析發現基因desat1在“婚飛”雄蚊中的表達顯著上調。干擾抑製desat1的表達,同樣影響按蚊“婚飛”和交配行為。進一步研究發現,desat1的表達受生物鍾基因per、tim和光信號調控,desat1參與昆蟲表皮碳氫化合物合成,其參與合成的碳氫化合物中有一種為二十七烷,是按蚊的性信息素活性成分,由此揭示按蚊兩性求偶的化學通訊奧秘。

為了驗證per、tim、desat1是否也能調控非洲瘧疾媒介——岡比亞按蚊(Anopheles gambiae)的“婚飛”和交配行為,王四寶研究團隊與美國約翰·霍普金斯大學Marcelo Jacobs-Lorena教授、美國國立衛生研究院的Joel Vega-Rodriguez團隊、西非布基納法索的桑特科學研究所Diabate Abdoulaye研究團隊合作,在布基納法索的博博迪烏拉索開展了戶外測試研究,證實了核心生物鍾基因(per、tim)和基因desat1在不同按蚊“婚飛”和交配中具有相同的調控功能。

該研究促進了人們對按蚊“婚飛”和求偶交配發生機製的理解,也為研發蚊蟲綠色防控技術提供了新方法(例如通過操縱蚊蟲“婚飛”來幹擾交配或集中誘殺,利用“性信息素”增強雄蚊對野外雌蚊的性吸引力和交配競爭力等),為今後減少蚊蟲防治對化學農藥的依賴、實現減藥控蚊提供了新思路。

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