中国科学家团队在蝗灾控制领域取得重大突破，首次系统解析了蝗虫群聚信息素 4 - 乙烯基苯甲醚（4VA）的生物合成途径，并开发出特异性小分子抑制剂，为蝗灾绿色防控提供了全新策略。这项由中国科学院院士康乐团队与北京大学雷晓光团队合作完成的研究成果，于北京时间 2025 年 6 月 25 日夜间在国际权威学术期刊《自然》在线发表。

一、研究背景与突破意义

蝗虫群聚成灾是全球农业的重大威胁，传统化学农药防治存在环境污染和抗药性风险。2020 年，康乐团队已发现 4VA 是飞蝗的聚集信息素，但其生物合成机制和调控通路一直未解45。此次研究首次从分子层面揭示了 4VA 的合成路径，并鉴定出关键调控酶，为精准干预蝗虫行为奠定了基础。

二、4VA 生物合成途径的解析

研究团队通过同位素标记和代谢追踪实验，证实 4VA 的合成始于植物源氨基酸苯丙氨酸，历经肉桂酸、对羟基肉桂酸、4 - 乙烯基苯酚（4VP），最终由甲基转移酶催化生成 4VA6。这一过程具有高效节能的特点：

1. 前体获取：蝗虫直接从植物中摄取苯丙氨酸等前体物质，利用植物木质素合成的保守路径快速获取原料。
2. 关键酶调控：群居型蝗虫通过甲基转移酶 4VPMT1 和 4VPMT2 催化 4VP 转化为 4VA，这两种酶的表达受种群密度调控，散居型蝗虫则缺乏此功能。
3. 结构优化：甲基化反应不仅增强 4VA 的挥发性，还降低其亲水性，使其更易在环境中扩散。

三、抑制剂的开发与作用机制

基于 4VPMTs 的结构特征，研究团队设计并筛选出小分子抑制剂 4 - 硝基苯酚（4NP）。其作用机制包括：

1. 竞争性结合：4NP 与 4VPMTs 的底物结合位点亲和力高于 4VP，通过占据活性位点阻断催化反应。
2. 高效抑制：体内实验显示，注射 0.1 nmol 的 4NP 即可显著抑制 4VA 合成，饲喂处理后群居蝗虫的群聚行为明显减弱6。
3. 选择性优势：4NP 的分子结构与 4VA 前体高度相似，避免了对蝗虫其他代谢通路的干扰，降低脱靶风险。

四、应用前景与技术创新

这项研究为蝗灾防控提供了多维度解决方案：

1. 精准监测：利用 4VA 的聚集特性设计诱芯，可实时监测田间蝗虫种群动态，替代传统人工巡查49。
2. 靶向治理：在诱集带集中使用 4NP 等抑制剂，结合少量化学农药或生物制剂，减少农药用量和环境污染16。
3. 基因调控：通过基因编辑技术敲除蝗虫的 4VA 受体 OR35，可培育无法响应聚集信号的突变体，长期释放后有望建立散居种群。
4. 可持续策略：相较于传统化学防治，信息素调控技术具有环境友好、物种特异性强等优势，符合农业绿色发展需求。

五、国际评价与科研价值

《自然》同期配发的专家评论指出，该研究 “突破了昆虫信息素发现到应用的最后瓶颈”，为害虫行为调控提供了全新范式。非洲科学院院长菲利克斯・达帕雷・达科拉认为，这一成果 “对非洲沙漠蝗灾治理具有深远意义”。联合国粮农组织评价其 “将极大提高蝗灾预测和控制水平”。

这项研究不仅揭示了蝗虫群聚的分子奥秘，更开创了从信息素合成源头干预害虫行为的先例。未来，随着 4NP 等抑制剂的进一步优化和田间试验推进，有望为全球蝗灾防控提供低成本、高效能的创新方案。