在廣袤的農田上空，遮天蔽日的蝗群曾是人類農業的噩夢。如今，我國科學家不僅破解了蝗虫的“集結密碼”，更成功掌握了精准“關閉”這一危險集結號的鑰匙。國際學術期刊《自然》日前在線發表中國科學院動物研究所康樂院士團隊與北京大學雷曉光教授團隊合作的研究成果，首次完整解析了導致蝗虫大規模聚集的核心信息素——4-乙烯基苯甲醚（以下簡稱“4VA”）在蝗虫體內的生物合成全過程，並基於此成功研發出能精准干預其合成、從而阻止蝗群形成的小分子抑制劑，為農業害虫綠色防控體系的構建開辟全新路徑。

蝗虫群聚信息素是蝗災形成的關鍵推手。康樂團隊在2020年率先鑒定出4VA是飛蝗的群聚信息素，結束了長達半個世紀的科學爭論。然而，4VA如何在蝗虫體內合成，其合成又如何受種群密度調控，始終是懸而未決的謎團。

團隊研究發現，蝗虫合成4VA的原料竟源自植物中最常見的苯丙氨酸。這種狡猾的生物利用植物木質素合成通路的中間產物，僅需在體內完成最后兩步轉化，就能制造出引發蝗群聚集的化學信號。這一“借雞生蛋”的策略大幅降低了蝗虫的能量與物質消耗。

經過多年探索，研究團隊成功鎖定了將中間體4-乙烯基苯酚（以下簡稱“4VP”）轉化為最終信息素4VA的“分子開關”——兩個關鍵的甲基轉移酶4VPMT1和4VPMT2。這兩個酶的表達水平會隨著蝗虫種群密度的增加而顯著上升，是群居蝗虫能產生4VA而散居蝗虫不能的核心原因。當研究人員利用RNA干擾技術同時抑制這兩個基因時，4VA的釋放量急劇下降，群居蝗虫的行為也隨之顯著轉變為散居狀態。

“令人振奮的是，基於對這兩個關鍵酶結構的深入解析，研究團隊精准設計並篩選出一種高效的小分子抑制劑——4-硝基苯酚（以下簡稱“4NP”）。這種抑制劑能阻止其將4VP轉化為4VA。”雷曉光說。

實驗証明，抑制劑效果極其顯著：在實驗室中，僅需向群居蝗虫體內注射0.1納摩爾的4NP，就能大幅抑制4VA的產生﹔在更貼近實際的場景中，給群居蝗虫喂食噴洒了4NP的麥苗后，其4VA釋放量同樣驟降，行為迅速從群居轉變為散居。更關鍵的是，即使將散居蝗虫置於通常能誘導其群聚的條件下，飼喂4NP后，它們依然保持散居狀態，而對照組則迅速聚集。這表明4NP能有效阻斷蝗虫形成災害性的群體。

“該研究創新性地提出並實踐了一種全新的害虫防控策略：通過精准化學干預昆虫的信息素通信系統來調控其行為，而非依賴傳統的廣譜殺虫劑進行毒殺。”雷曉光指出，這種基於“行為調控”的“綠色農藥”，具有高度靶向性，隻影響目標害虫的關鍵行為，對環境和非靶標生物友好，代表了未來農業害虫綠色可持續防控的重要方向，為全球應對蝗災、保障糧食安全和維護生態健康提供了強大的科學武器。

分享讓更多人看到