作者:黄辛 来源: 中国科学报 发布时间:2021-1-22
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科学家揭开“疟蚊”婚飞和求偶奥秘

 

按蚊在黄昏时婚飞和交配。Abdoulaye Diabate摄

本报讯 1月22日,中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员王四宝团队一项最新研究在线发表于《科学》。该成果揭示了按蚊集群婚飞的分子机制和雌雄求偶的化学通信奥秘。

蚊子中,雌蚊为了产卵及繁殖后代需要血液补充营养维生,而雄蚊则以吸食植物的汁液或花蜜为生。常见的蚊子主要有按蚊、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。

夏季黄昏时,雄性按蚊集结成群在空中飞舞,吸引雌蚊飞入后进行求偶交配,这种现象称为婚飞。蚊虫婚飞虽早有记载,但按蚊婚飞和求偶交配的分子机制至今尚未阐明。王四宝团队运用多学科交叉的研究手段,揭示了按蚊婚飞和交配发生的机制。

研究人员通过对野外采集的婚飞与非婚飞雄性按蚊头部基因表达进行比较分析,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。此外,研究人员还发现,傍晚时持续光照和不适宜的环境温度都会影响按蚊的婚飞和交配活动,而这一影响是通过调控生物钟基因per和tim的表达实现的。

昆虫两性间的交流和配偶选择主要依靠能引诱同种异性个体进行交尾的微量化学物质——性信息素通信,按蚊也是如此。但婚飞中雄蚊向雌蚊求爱的化学语言“性信息素”,至今仍是未解之谜。研究人员通过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的表达呈节律性振荡,且受光照和生物钟基因per和tim的调控,表明desat1是受光信号调控的生物钟控制基因。

为了验证per、tim、desat1是否也调控非洲疟疾媒介——冈比亚按蚊的婚飞和交配行为,王四宝团队与美国学者合作,证实了核心生物钟基因(per、tim)和钟控基因desat1在调控不同按蚊婚飞和交配中具有相同的功能。此外,他们还与国际研究团队合作,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。

专家表示,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思路和方法。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以诱杀雌蚊等。 (黄辛)

相关论文信息:

https://doi.org/10.1126/science.abd4359

《中国科学报》 (2021-01-22 第1版 要闻)
 
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