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昆蟲是如何通過氣味來尋找合適的產(chǎn)卵地點(diǎn)的？中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所研究員王桂榮團(tuán)隊(duì)等從棉鈴蟲產(chǎn)卵的獨(dú)特行為入手，揭示了其選擇產(chǎn)卵地點(diǎn)背后的化學(xué)感受機(jī)制，有望為棉鈴蟲這一世界重大農(nóng)業(yè)害蟲的綠色防治提供新思路和新策略。該研究由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所、挪威科技大學(xué)等機(jī)構(gòu)合作完成，相關(guān)研究成果近日發(fā)表于國(guó)際期刊《當(dāng)代生物學(xué)》。
棉鈴蟲具有遷飛距離遠(yuǎn)、繁殖能力強(qiáng)等特性，對(duì)棉花、玉米、小麥等300多種農(nóng)作物都有嚴(yán)重危害性。其對(duì)化學(xué)殺蟲劑易產(chǎn)生抗藥性，防治難度大。因此，開發(fā)綠色、針對(duì)性強(qiáng)的棉鈴蟲防治方法，對(duì)保障國(guó)家糧食安全具有重要意義。
從懷卵的那一刻開始，棉鈴蟲雌蟲便踏上了尋找“產(chǎn)房”的漫漫長(zhǎng)路。為了找到適合后代生存的環(huán)境，雌蟲需要進(jìn)行實(shí)地考察，主要通過氣味來尋找合適的產(chǎn)卵地點(diǎn)。然而，氣味紛繁雜糅，究竟是哪種氣味對(duì)雌蟲選擇產(chǎn)卵地點(diǎn)起主導(dǎo)作用呢？
針對(duì)昆蟲行為的過往研究顯示，棉鈴蟲雌蟲產(chǎn)卵后，蟲卵會(huì)釋放出一種特殊的氣味，可以阻止其他雌蟲在相同的地方產(chǎn)卵，這種獨(dú)特的行為被稱為“昆蟲產(chǎn)卵忌避行為”。但是，這種氣味如何引起昆蟲的忌避行為，其中的機(jī)制一直不明確。
為了探究這背后的機(jī)制，王桂榮團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一組有趣的實(shí)驗(yàn)。他們將交配后的雌蟲放入一個(gè)長(zhǎng)20厘米、寬14厘米、高8厘米的盒子中，在盒子頂部一側(cè)放置未做任何處理的紗布，另一側(cè)放置用產(chǎn)卵忌避素浸透過的紗布。產(chǎn)卵忌避素是能夠調(diào)控棉鈴蟲產(chǎn)卵行為的特殊化合物。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，棉鈴蟲對(duì)兩側(cè)產(chǎn)卵地點(diǎn)的首次訪問率沒有顯著差異，但不會(huì)在有產(chǎn)卵忌避素的紗布上久留。
接著，研究人員模擬了雌蟲尋找產(chǎn)卵地點(diǎn)的真實(shí)情況，將植株分為兩組，一組涂有產(chǎn)卵忌避素混合物，一組不涂。結(jié)果顯示，雌蟲更傾向在未涂混合物的植株上產(chǎn)卵。通過氣相色譜質(zhì)譜法，研究團(tuán)隊(duì)利用氣相色譜—觸角電位聯(lián)用儀，在棉鈴蟲蟲卵表面鑒定出三個(gè)具有生物活性的長(zhǎng)鏈脂肪酸甲酯。實(shí)驗(yàn)表明，這三種卵表化合物及其混合物都能夠顯著引起棉鈴蟲的產(chǎn)卵忌避行為，即阻止棉鈴蟲在特定區(qū)域產(chǎn)卵。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)在棉鈴蟲觸角的神經(jīng)元中找到了能夠識(shí)別這些氣味的基因。
“這意味著我們從分子和神經(jīng)水平上，掌握了昆蟲產(chǎn)卵忌避行為背后的化學(xué)感受機(jī)制，解析了卵表揮發(fā)物忌避雌蟲產(chǎn)卵的機(jī)制，為雌蟲特異嗅覺通路介導(dǎo)產(chǎn)卵生殖提供了證據(jù)和實(shí)例。”王桂榮說，基于該研究，科研人員下一步有望研制出針對(duì)棉鈴蟲產(chǎn)卵的行為調(diào)控劑，用更加綠色的方法阻止棉鈴蟲在特定的田地里產(chǎn)卵，有效保護(hù)農(nóng)作物。
