上海科研團隊為“減藥控蚊”提供新途徑

　　東方網記者解敏1月22日報道：每到夏天，蚊子總是令人不堪其擾。蚊子種類繁多，其中就有世界上最危險的動物，瘧疾的傳播媒介，按蚊。夏季黃昏時，雄性按蚊集結成群在空中飛舞，吸引雌蚊飛入后進行求偶交配，這種現象稱為“婚飛”。早在1634年就有蚊虫婚飛的觀察記載，但按蚊婚飛和求偶交配的分子機制至今尚未闡明。

　　王四寶研究員正在觀察按蚊求偶行為（楊正行拍攝）

　　2021年1月22日，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在國際頂尖學術期刊《科學》上發表題為《生物鐘基因、光照和環境溫度協同調控瘧疾媒介按蚊的性信息素合、婚飛和交配》（ClockgenesandenvironmentalcuescoordinateAnophelespheromonesynthesis,swarmingandmating）的論文，揭示了按蚊婚飛的分子機制和雌雄求偶的化學通訊奧秘。

　　按蚊在黃昏時婚飛和交配(Abdoulaye Diabate拍攝)

　　研究團隊通過對野外採集的婚飛與非婚飛雄性按蚊頭部基因表達的比較分析，發現兩個生物鐘核心基因per和tim在婚飛雄蚊的頭部表達顯著上調。降低per或tim的表達會顯著抑制雄蚊的婚飛，進而降低交配率。研究還發現，光照和溫度會影響生物基因per和tim的表達，從而重置按蚊的生物鐘，影響其交配活動。因此按蚊婚飛交配行為是受內源生物鐘，外源光照和溫度信號協同調控的結果。

　　按蚊交配（左：雄蚊，右：雌蚊)（王官棟和孫佩璐拍攝）

　　雄性按蚊在婚飛過程中隻有求偶成功后，才能與雌蚊進行交配。昆虫兩性間的交流和配偶選擇主要依靠性信息素通訊。性信息素是由昆虫分泌的能引誘同種異性個體進行交尾的微量化學物質。作為婚飛的壓軸戲，雄蚊向雌蚊求愛的化學語言“性信息素”，至今仍是未解之謎。

　　CHC是沉積在昆虫體表的一類碳氫化合物，它是許多昆虫的性信息素成分。研究發現，參與CHC合成的基因desat1在婚飛雄蚊中的表達顯著上調。如果抑制desat1的表達，同樣影響按蚊婚飛和交配行為。研究人員推測desat1可能參與了按蚊性信息素的合成。經化學分析測定和行為測定，發現二十七烷是按蚊的性信息素活性成分，將其涂抹在雄蚊腹部將顯著提高雄蚊對雌蚊的性吸引力。

　　研究還發現，外界光信號和內源生物鐘協同調控基因desat1的節律性表達，來動態控制按蚊性信息素的合成量，從而促進婚飛時雄蚊的求偶和交配，破解了按蚊兩性求偶的化學通訊奧秘。

　　瘧疾媒介按蚊婚飛和求偶的奧秘揭示了按蚊內源生物鐘整合外源光和環境溫度信號協同調控雄蚊在黃昏時進行婚飛的機制，受光調控的鐘控基因desat1參與合成的二十七烷作為信息素促進兩性求偶和交配。

　　據世界衛生組織WHO統計，全球每年有2-3億由按蚊傳播的新發瘧疾病例，每年奪走約50萬人生命，因此按蚊是地球上最致命的動物，嚴重威脅著人類健康、公共衛生和國家安全。由於疫苗的缺乏，防治媒介蚊虫是控制和消除蚊媒傳染病的有效手段。

　　長期以來，蚊虫防治主要依賴化學殺虫劑，而泛濫使用化學農藥導致蚊虫抗藥性和環境污染等問題日益突出。研發新的替代工具來安全有效地控制蚊虫種群數量，從而減少蚊媒傳染病迫在眉睫。近年來，蚊虫遺傳防治技術的研究發展迅速，為蚊虫的綠色防控提供了新途徑。但關於雄蚊集群交配行為的發生和兩性求偶通訊的機理此前尚不清楚，嚴重制約了蚊虫遺傳防治的應用。

　　該研究極大地促進了人們對按蚊婚飛和求偶交配發生機制的理解，也為研發蚊虫綠色防控技術提供了新思路和新方法，例如通過操縱蚊虫婚飛來干擾交配或集中誘殺，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，為蚊虫遺傳防治策略的高效實施奠定了理論基礎，為今后減少蚊虫防治對化學農藥的依賴、實現減藥控蚊提供了新途徑。