破解瘧疾媒介按蚊婚飛和求偶的奧秘，上海科研團隊為減藥控蚊提供新途徑

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王四寶研究員正在觀察按蚊求偶行為。楊正行拍攝濫用化學殺蟲劑防控蚊蟲引發環境問題

由於疫苗的缺乏，防治媒介蚊蟲是控制和消除蚊媒傳染病的有效手段。長期以來，蚊蟲防治主要依賴化學殺蟲劑，而濫用化學農藥導致蚊蟲抗藥性和環境汙染等問題日益突出。因此，迫切需要研發新的替代工具來安全有效地控制蚊蟲種群數量，從而減少蚊媒傳染病。

近年來，蚊蟲遺傳防治技術的研究發展迅速，為蚊蟲的綠色防控提供了新途徑。蚊蟲在集群飛行中完成求偶交配。夏季黃昏時，雄性按蚊集結成群在空中飛舞，吸引雌蚊飛入後進行求偶交配，這種現象稱為婚飛。雌蚊受精後一般餘生不再交配，這為通過釋放雄蚊的遺傳防治技術提供了獨特的優勢。早在1634年就有蚊蟲婚飛的觀察記載，但按蚊婚飛和求偶交配的分子機制至今尚未闡明，嚴重制約了蚊蟲遺傳防治的應用。揭示按蚊婚飛和交配發生的機制、影響因素

王四寶研究團隊綜合運用比較轉錄組、分子生物學、時間生物學、化學生態學、代謝組學、行為學等多學科交叉研究手段，揭示了按蚊婚飛和交配發生的機制。

首先，通過對野外采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，表明內源生物種控制按蚊婚飛和交配。

由於地球的自轉，環境光照和溫度呈現晝夜周期性變化。按蚊選擇在夏季黃昏時分進行婚飛，那時戶外光線昏暗、溫度適宜，那麼光照和溫度這兩個重要的環境信號是否參與調控了按蚊的婚飛和交配行為呢？

為此，王四寶研究團隊分別測定了光照和不同溫度對按蚊交配活動的影響。研究發現，傍晚時持續光照和不適宜的環境溫度都會影響按蚊的婚飛和交配活動。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鐘基因per和tim的表達來實現的，從而揭示了內源生物鐘通過整合外源光照和溫度信號來協同調控按蚊在夏季黃昏時進行婚飛和交配的分子機制。

按蚊交配（左：雄蚊，右：雌蚊) 王官棟和孫佩璐拍攝 首次鑒定出雄蚊求愛語言“性信息素”的活性成分

昆蟲兩性間的交流和配偶選擇主要依靠性信息素通訊。性信息素是由昆蟲分泌的能引誘同種異性個體進行交尾的微量化學物質。然而，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。

此前的研究發現，昆蟲表皮碳氫化合物（CHC）不僅可以“保濕”，防止體內水分散失，還可作為信息化合物，在昆蟲兩性求偶和通訊交流中發揮重要作用。

王四寶研究團隊發現，參與合成CHC的基因desat1在婚飛雄蚊中的表達顯著上調，而干擾抑制desat1的表達同樣影響婚飛和交配行為。研究人員由此推測desat1可能參與了按蚊性信息素的合成。為了鑒定對按蚊雄蚊求偶交配起調控作用的CHC成分，研究人員在抑制desat1表達後，發現CHC的組分中二十七烷顯著減少。

“有趣的是，腹部被塗抹了人工合成二十七烷的雄蚊，對雌蚊的性吸引力顯著提高，並增加了雌蚊的受精率，這表明二十七烷正是按蚊的性信息素活性成分。”王四寶研究員介紹，這是首次鑒定出按蚊性信息素的活性成分，破解了按蚊求偶時的化學通訊奧秘。

為了驗證per、tim、desat1是否也調控非洲瘧疾媒介—岡比亞按蚊的婚飛和交配行為，王四寶研究團隊與國外專家團隊共同開展研究，證實了在戶外自然環境中生物鐘基因調控按蚊婚飛和交配行為的功能與作用。瘧疾媒介按蚊婚飛和求偶的奧秘為研發蚊蟲綠色防控技術提供新思路和方法

相關專家表示，該項研究系統深入地揭示了按蚊婚飛交配受內源生物鐘、外源光和溫度信號協同調控的分子機制；首次鑒定出按蚊性信息素活性成分，發現了按蚊兩性求偶的化學通訊奧秘。

此外，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，也為研發蚊蟲綠色防控技術提供了新思路和新方法，例如通過操縱蚊蟲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，為蚊蟲遺傳防治策略的高效實施奠定了理論基礎，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途徑。

來源：周到

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