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按蚊在黃昏時婚飛和交配。Abdoulaye Diabate攝
本報訊?1月22日，中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心研究員王四寶團(tuán)隊一項最新研究在線發(fā)表于《科學(xué)》。該成果揭示了按蚊集群婚飛的分子機(jī)制和雌雄求偶的化學(xué)通信奧秘。
蚊子中，雌蚊為了產(chǎn)卵及繁殖后代需要血液補充營養(yǎng)維生，而雄蚊則以吸食植物的汁液或花蜜為生。常見的蚊子主要有按蚊、伊蚊和庫蚊三大類。其中，按蚊又稱瘧蚊，主要在夜間活動，是瘧疾的傳播媒介。
夏季黃昏時，雄性按蚊集結(jié)成群在空中飛舞，吸引雌蚊飛入后進(jìn)行求偶交配，這種現(xiàn)象稱為婚飛。蚊蟲婚飛雖早有記載，但按蚊婚飛和求偶交配的分子機(jī)制至今尚未闡明。王四寶團(tuán)隊運用多學(xué)科交叉的研究手段，揭示了按蚊婚飛和交配發(fā)生的機(jī)制。
研究人員通過對野外采集的婚飛與非婚飛雄性按蚊頭部基因表達(dá)進(jìn)行比較分析，發(fā)現(xiàn)兩個生物鐘核心基因per和tim在婚飛雄蚊的頭部表達(dá)顯著上調(diào)。降低per或tim的表達(dá)會顯著抑制雄蚊的婚飛，進(jìn)而降低交配率。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)，傍晚時持續(xù)光照和不適宜的環(huán)境溫度都會影響按蚊的婚飛和交配活動，而這一影響是通過調(diào)控生物鐘基因per和tim的表達(dá)實現(xiàn)的。
昆蟲兩性間的交流和配偶選擇主要依靠能引誘同種異性個體進(jìn)行交尾的微量化學(xué)物質(zhì)——性信息素通信，按蚊也是如此。但婚飛中雄蚊向雌蚊求愛的化學(xué)語言“性信息素”，至今仍是未解之謎。研究人員通過基因表達(dá)譜分析發(fā)現(xiàn)，基因desat1在婚飛雄蚊中的表達(dá)顯著上調(diào)。干擾抑制desat1的表達(dá)同樣影響按蚊婚飛和交配行為。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，desat1的表達(dá)呈節(jié)律性振蕩，且受光照和生物鐘基因per和tim的調(diào)控，表明desat1是受光信號調(diào)控的生物鐘控制基因。
為了驗證per、tim、desat1是否也調(diào)控非洲瘧疾媒介——岡比亞按蚊的婚飛和交配行為，王四寶團(tuán)隊與美國學(xué)者合作，證實了核心生物鐘基因（per、tim）和鐘控基因desat1在調(diào)控不同按蚊婚飛和交配中具有相同的功能。此外，他們還與國際研究團(tuán)隊合作，在布基納法索開展了戶外測試研究，證實了在戶外自然環(huán)境中生物鐘基因調(diào)控按蚊婚飛和交配行為的功能與作用。
專家表示，該研究促進(jìn)了人們對按蚊婚飛和求偶交配發(fā)生機(jī)制的理解，也為研發(fā)蚊蟲綠色防控技術(shù)提供了新思路和方法。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以誘殺雌蚊等。?（黃辛）
相關(guān)論文信息：
https://doi.org/10.1126/science.abd4359
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