近一年内，我国农业昆虫学研究领域连续在Nature、Science和Cell三大顶级主刊上实现零突破，说明我国农业昆虫学研究领域在多个方面实现了跨越式发展，值得可喜可贺！具体如下：
1.年8月13日，Nature杂志在线发表了来自中科院动物研究所康乐院士团队题为“
4-Vinylanisoleisanaggregationpheromoneinlocusts”的研究论文。该研究揭示蝗虫聚群成灾的分子机制。该研究通过分析飞蝗群居型和散居型飞蝗的体表和粪便挥发物，在35种化合物中鉴定到了一种由群居型蝗虫特异性挥发的气味，释放量低但生物活性非常高的化合物，4-vinylanisole（4VA，4-乙烯基苯甲醚）。通过一系列行为实验确定4VA对群居型和散居型飞蝗的不同发育阶段和性别都有很强的吸引力。4VA能够响应蝗虫种群密度的变化，随着种群密度增加而增加，甚至它的产生可由4-5只散居飞蝗聚集而触发，具有很低的诱发阈值。研究人员在飞蝗触角上的四种主要感器类型中，发现了4VA特异引起锥形感器的反应。在蝗虫的上百个嗅觉受体中，他们发现定位在锥形感器中的嗅觉受体OR35是4VA的特异性受体。研究人员将含有4VA的诱芯布置在田间，通过室外草地双选和诱捕实验证明4VA对实验室种群在户外具有很强的吸引力。进而，他们将诱芯直接布局到蝗虫野外发生区天津北大港，大范围的区块实验再一次证明4VA不仅能吸引野外种群，而且不受自然环境中蝗虫背景密度的影响。本研究首次从化学分析、行为验证、神经电生理记录、嗅觉受体鉴定、基因敲除和野外验证等多个层面对飞蝗群居信息素进行了全面而充分的鉴定和验证，发现和确立了4VA是飞蝗群聚信息素，而过去报道已知的其他化合物都不具备群聚信息素的所有条件，本项研究范式将化学生态学的研究提高到一个新的阶段。因此，这项研究被认为是昆虫学研究的一个重要突破。文章在审稿之际，三位审稿人对文章分别给予了高度评价，两位匿名审稿人认为“该研究旨在阐明4VA作为群居信息素在飞蝗群聚过程中的作用，是一项令人印象深刻的、高技术的、深入的研究。”；“本研究聚焦于一个极具吸引力的生物学问题，在这个领域取得了非常重要的进展”。一位透明审稿人是国际著名神经生物学家、美国科学院院士、美国洛克菲勒大学莱斯莉·沃斯霍尔（LeslieB.Vosshall）教授，她在审稿意见中明确表示“这项工作做出了令人兴奋的发现，找到了一个人们长期寻找的蝗虫群聚信息素分子。文章包含了令人吃惊的多个层次的研究，我给予我无条件地支持，这项杰出的工作不要有任何拖延应该优先在《自然》杂志上发表。”。该研究不仅揭示了蝗虫群居的奥秘，而且使蝗虫的绿色和可持续防控成为可能。长期以来，人们对于蝗灾的防治主要依赖化学杀虫剂大规模的喷施，而不合理的化学农药的使用对食品安全、生态系统和人类健康产生了巨大的负面影响。康乐院士团队的这项研究将从多个方面改变人们控制蝗灾的理念和方法：利用人工合成的信息素可以在田间长期监测蝗虫种群动态，为预测预报服务；利用人工合成的信息素可以设计诱集带诱集蝗虫，并在诱集带集中使用化学农药或生物制剂将其消灭，从而极大地减少化学农药的使用；根据4VA的结构设计拮抗剂，阻止蝗虫的聚集；嗅觉受体OR35的发现，为使用基因编辑技术建立4VA反应缺失的突变体成为可能，这种突变体长期释放到野外就可能在重灾区建立起不能群居的蝗虫种群，既在野外维持了一定数量的蝗虫，又达到可持续控制的目的，将环境保护与害虫控制有机地结合起来。因此，4VA和它的受体的发现将极大地改变防治蝗虫的对策和技术。图：飞蝗群聚信息素4VA的鉴定与功能研究
2.年1月22日，Science杂志在线发表了来自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题为“ClockgenesandenvironmentalcuescoordinateAnophelespheromonesynthesis,swarmingandmating”，研究揭示了按蚊集群婚飞的分子机制和雌雄求偶的化学通讯奥秘。
研究过程
RESEARCH
王四宝研究团队综合运用比较转录组、分子生物学、时间生物学、化学生态学、代谢组学、行为学等多学科交叉研究手段，揭示了按蚊婚飞和交配发生的机制。首先，通过对野外采集的婚飞与非婚飞雄性按蚊头部基因表达转录组分析，发现两个生物钟核心基因period(per)和timeless(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，表明内源生物钟控制按蚊婚飞和交配。
由于地球的自转，环境光照和温度呈现昼夜周期性变化。按蚊选择在夏季*昏时分进行婚飞，那时户外光线昏暗、温度适宜，那么光照和温度这两个重要的环境信号是否参与调控了按蚊的婚飞和交配行为呢？为此，王四宝研究团队分别测定了光照和不同温度对按蚊交配活动的影响。研究发现，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。进一步研究发现，光照和温度对按蚊婚飞和交配的影响是通过调控生物钟基因per和tim的表达来实现的，从而揭示了内源生物钟通过整合外源光照和温度信号来协同调控按蚊在夏季*昏时进行婚飞和交配的分子机制。
雄性按蚊在婚飞过程中只有成功求偶后，才能与雌蚊进行交配。性信息素是昆虫两性间交流和偶配选择的主要通讯信号，然而按蚊的性信息素至今尚未报道。基因表达谱分析还发现一个参与昆虫表皮碳氢化合物(Cuticularhydrocarbon,CHC)合成的去饱和酶desaturase1编码基因desat1在婚飞雄蚊中的表达显著上调。RNAi干扰抑制desat1的表达同样影响按蚊婚飞和交配行为。CHC是许多昆虫的性信息素成分，推测desat1可能参与了按蚊性信息素的合成。为了鉴定对按蚊求偶交配起调控作用的CHC成分，王四宝团队利用气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)比较了敲低desat1表达后的雄蚊CHC的组分变化，发现二十三烷和二十七烷等显著减少。有趣的是，腹部涂抹了人工合成的二十七烷的雄蚊对雌蚊的性吸引力显著提高，并增加了雌蚊的受精率，表明二十七烷是按蚊的性信息素活性成分。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是受光信号调控的钟控基因。这些结果表明，外界光信号和内源生物钟协同调控信息素合成基因desat1的节律性表达，来动态控制按蚊性信息素的合成量，从而促进婚飞时雄蚊的求偶和交配。
户外实验
为了验证per、tim、desat1是否也调控非洲疟疾媒介—冈比亚按蚊(Anophelesgambiae)的婚飞和交配行为，王四宝研究团队与美国约翰·霍普金斯大学MarceloJacobs-Lorena教授团队、美国国立卫生研究院的JoelVega-Rodriguez团队合作，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，联合MarceloJacobs-Lorena教授、JoelVega-Rodriguez博士和西非布基纳法索国家的桑特科学研究所DiabateAbdoulaye研究团队在布基纳法索的博博迪乌拉索地区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。
按蚊婚飞和求偶的奥秘
揭示了按蚊内源生物钟整合外源光和环境温度信号协同调控雄蚊在*昏时进行婚飞的机制，受光调控的钟控基因desat1参与合成的二十七烷作为信息素促进两性求偶和交配。
研究结果
RESEARCH
该项研究系统深入地揭示了按蚊婚飞交配受内源生物钟基因与外源光和温度信号互作协同调控的分子机制；首次鉴定出按蚊性信息素活性成分，发现了按蚊两性求偶的化学通讯奥秘。该研究极大地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新方法，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，为蚊虫遗传防治策略的高效实施奠定了理论基础，为减药控蚊提供新途径
3.年3月25日，Cell在线发表了来自中国农业科学院蔬菜花卉研究所张友*团队的题为Whiteflyhijacksaplantdetoxificationgenethatneutralizesplanttoxins的研究论文，该研究首次发现了烟粉虱通过水平基因转移方式获得植物源解*酶基因BtPMaT1，并利用该基因代谢植物中的有*酚糖。该研究不仅揭开了烟粉虱广泛寄主适应性的神秘面纱，还为绿色高效烟粉虱防治技术的研发提供了全新途径。值得一提的是，这是我国农业昆虫学研究领域的第一篇Cell论文，值得庆祝！
烟粉虱（Bemisiatabaci）是一种严重危害园艺作物的世界性害虫，具有寄主范围广泛，繁殖率高，传播植物病*，暴发性强和易于产生抗药性等特点。烟粉虱的危害包括直接取食植物汁液使得植物萎蔫，分泌蜜露形成煤污病从而阻抑光合作用，更为严重的是烟粉虱能够传播多种植物病*，如烟粉虱能够传播植物双生病*番茄*化曲叶病*，造成番茄严重减产甚至绝产。图1烟粉虱发育历期（约30天一个世代）该研究发现了导致烟粉虱广泛寄主适应性的根本原因是烟粉虱中存在植物水平转移基因酚糖丙二酰基转移酶PMaT1。研究团队发现烟粉虱从植物中获得了一个酚糖丙二酰基转移酶基因BtPMaT1。通过对植物进行遗传转化以产生使BtPMaT1沉默的siRNA证实了这一点，从而削弱了粉虱的解*能力,但对非靶标的节肢动物没有任何不利影响。研究还发现，沉默该基因能够显著降低烟粉虱成虫的存活率和繁殖能力。这项研究在国际上首次报道了植食性昆虫利用水平基因转移途径对抗寄主防御物质的分子机制，对于了解植食性昆虫适应寄主的分子机制具有十分重要的意义。
烟粉虱利用水平转移基因BtPMaT1代谢酚糖
注：该文综合中国科学院动物研究所、中科院分子植物科学卓越创新中心和中国农业科学院蔬菜花卉研究所
