中国科学家破解“蚊子相亲”奥秘 干扰交配有助绿色控蚊
发表时间:2021-01-22 19:28:10来源:科学网

  蚊子叮咬不仅派发“红包”(红肿),而且传播疟疾、登革热等多种疾病。中国科学院分子植物科学卓越创新中心王四宝研究员领衔的研究团队1月22日在国际顶尖学术期刊《科学》上发表了题为“生物钟基因、光照和环境温度协同调控疟疾媒介按蚊的性信息素合成、婚飞和交配”的论文,该项研究破解蚊子“求偶”奥秘,有助蚊虫防治。

  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,主要在夜间活动,是疟疾的传播媒介。

  王四宝介绍,蚊虫并非以吸血为生,蚊虫平时吸食花蜜和植物汁液,雌蚊吸血是为了产卵补充营养。

  夏季黄昏时,蚊子集结成群、在空中飞舞,进行交配,这种现象被称为“婚飞”。

  本项研究揭示了按蚊集群“婚飞”的分子机制和雌雄求偶的化学通讯奥秘。首先,研究人员比较分析了野外采集的“婚飞”与“非婚飞”雄性按蚊的头部基因表达,发现两个生物钟核心基因per和tim在婚飞雄蚊的头部表达显著上调;降低per或tim的表达会显著抑制雄蚊的“婚飞”,进而降低交配率。

  进一步研究发现,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,这揭示了按蚊“婚飞”和交配的发生,受内源生物钟、外源光照和温度信号协同调控。

  作为“婚飞”的压轴戏,雄蚊向雌蚊求爱的化学语言“性信息素”,此前是未解之谜。本项研究中,基因表达谱分析发现基因desat1在“婚飞”雄蚊中的表达显著上调。干扰抑制desat1的表达,同样影响按蚊“婚飞”和交配行为。进一步研究发现,desat1的表达受生物钟基因per、tim和光信号调控,desat1参与昆虫表皮碳氢化合物合成,其参与合成的碳氢化合物中有一种为二十七烷,是按蚊的性信息素活性成分,由此揭示按蚊两性求偶的化学通讯奥秘。

  为了验证per、tim、desat1是否也能调控非洲疟疾媒介——冈比亚按蚊(Anopheles gambiae)的“婚飞”和交配行为,王四宝研究团队与美国约翰·霍普金斯大学Marcelo Jacobs-Lorena教授、美国国立卫生研究院的Joel Vega-Rodriguez团队、西非布基纳法索的桑特科学研究所Diabate Abdoulaye研究团队合作,在布基纳法索的博博迪乌拉索开展了户外测试研究,证实了核心生物钟基因(per、tim)和基因desat1在不同按蚊“婚飞”和交配中具有相同的调控功能。

  该研究促进了人们对按蚊“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方法(例如通过操纵蚊虫“婚飞”来干扰交配或集中诱杀,利用“性信息素”增强雄蚊对野外雌蚊的性吸引力和交配竞争力等),为今后减少蚊虫防治对化学农药的依赖、实现减药控蚊提供了新思路。

责任编辑:金子
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