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按蚊“婚飞”密码被上海科学家花7年破解,有望实现有效防治


科学家们找到按蚊的“软肋”了。

被蚊子叮咬之后,轻则皮肤瘙痒起红肿,重则还可能患上疟疾、登革热等多种疾病。其中,按蚊是疟疾的重要传播媒介。如何有效防治?

科学家破解按蚊“婚飞”的密码

大约四百年前,人们就观察到,在黄昏的微光里,雄蚊、雌蚊集群纷飞、择偶。1634年,有人明确对此进行了记载。这一现象被称为“婚飞”。婚飞集群时,是不是一个消灭蚊虫的好机会?是什么东西把一只只蚊子吸引到了一起?是声波、颜色、光照还是气味?

2013年起,中国科学家对此展开研究。

1月22日凌晨,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,在国际顶级学术期刊《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。

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。该研究破解了按蚊婚飞的密码,率先找到其性信息素——一种拖着长长碳链的二十七烷类物质,这是雄蚊的神秘“香水”。

如果人工合成这种二十七烷类物质,并涂抹在雄性按蚊腹部,研究人员发现,对雌蚊而言,这只雄蚊的吸引力显著提高,求偶成功率和交配率增加。

这一物质能否被开发成为蚊虫绿色防控技术,减少杀虫剂的使用?

“在所里的帮助下,我们已申请了专利。”1月21日,王四宝告诉澎湃新闻(www.thepaper.cn)记者,其领衔的研究团队还找到了调控这一性信息素的信号通路和关键基因,目前他们正在对其感受器进行攻关。

完成课题,团队攻克了三大难关

从发现动物行为,到揭示行为背后的分子机制和化学物质,再到测试其可能的应用,这是一个完整的“故事”。

王四宝告诉澎湃新闻记者,近七年的时间里,他曾多次听到国际同行也在从不同角度攻克这一科研难题,团队成员也担心研究成果被抢发,只能快马加鞭,集中精力尽快完成这一课题。

王四宝告诉记者,他们至少攻克了三个难关,才走在了同行前面:首先,他们只选择了蚊子头部作为实验材料,排除了很多干扰;按蚊的眼睛含有色素,导致提取到的实验材料呈红色,影响后续的基因芯片检测,而研究人员创新地去除了色素,闯过一关;另外,团队还创新了实验仪器和平台,比如模仿果蝇监测系统设计的蚊虫活动监测系统,研究所的质谱实验平台,也完成了对含有27个碳的长链烃类物质的分析。

研究发现,活性物质二十七烷是昆虫表皮蜡层中的一种物质,由desat1基因合成。而该基因被两个生物钟核心基因per和tim控制。

在黄昏这样的“天时”下、与光照、温度,生物钟有关的基因per和tim被刺激、调控、表达,控制了按蚊在夏季黄昏时进行婚飞和交配。

除了注射双链RNA来抑制雄蚊相关基因的表达,2018年后,王四宝研究团队还联合美国约翰·霍普金斯大学Marcelo Jacobs-Lorena教授、Joel Vega-Rodriguez博士和西非内陆国家布基纳法索的桑特科学研究所Diabate Abdoulaye研究团队,在布基纳法索开展了户外测试研究,证实了在户外自然环境中生物钟基因调控按蚊婚飞和交配行为的功能与作用。


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