浙江大學Nature發表最新研究成果

　　每年，在亞洲水稻都面對著來自一種芝麻籽大小的昆蟲——褐飛虱(brown planthopper)的巨大威脅。現在由浙江大學領導的一項研究揭示出了，使得一些飛虱發育為短翅型，而另一些飛虱發育為長翅型的原因——這是決定它們入侵新水稻田能力的一個重要因素。研究結果發表在3月18日的《自然》（Nature）雜志上。

　　浙江大學的張傳溪（Chuan-Xi Zhang）教授和徐海君（Hai-Jun Xu）副教授是這篇論文的共同通訊作者。這項研究得到了國家重點基礎研究發展計劃(973計劃)和國家科學基金的資助。

　　寄住在水稻的莖稈中，飛虱利用它們的刺吸式口器來吸取汁液。最終水稻會變黃干枯，這種情況被稱作為“虱燒”(Hopper burn)。每年，稻飛虱的爆發摧毀了數十萬畝的水稻，水稻是全球近一半人口作為主食的作物。

　　這些昆蟲的一種發育策略讓它們成為了特別有效的害蟲。當稻田條件好時，幼飛虱會發育為翅膀短粗的成蟲。短翅成蟲不能飛，但它們是多產的繁殖者。一只短翅雌飛虱在她的一生中可以產下700多個卵。

　　論文的共同作者、杜克大學生物學家Fred Nijhout說：“短翅飛虱有著肥大的腹部。它們基本上待在原地不動，專職繁殖。”

　　但在秋天隨著白天變短，氣溫開始下降——這些征兆表明它們正在大快朵頤的水稻將很快消失——會有更多的飛虱若蟲發育為具有長翅膀的、苗條的成蟲。長翅飛虱產卵減少，但它們能夠飛行，并最終飛離入侵新的稻田。

　　然而直到現在，科學家仍不清楚白日變短及氣溫下降是如何觸發飛虱從短翅轉變為長翅的，或有哪些激素參與其中。為了闡明這一問題，研究人員采用了一種叫做RNA干擾(RNAi)的技術來沉默編碼兩種不同胰島素受體的基因，并檢測了對于動物翅膀的影響。

　　Nijhout說：“過去人們認為所有的昆蟲都只有一個胰島素受體基因。我們發現褐飛虱有兩個。”

　　當研究人員沉默第一個胰島素受體時，會出現短翅成蟲。沉默第二個受體則會生成長翅成蟲。進一步的研究揭示，長翅是默認設計。但當飛虱響應氣溫或日長變化分泌一種特殊的胰島素時，在發育翅膀中第二種胰島素受體會失活第一種受體，導致生成短翅成蟲。

　　“第二種胰島素受體通過干擾第一個受體，由此關閉信號來發揮作用，”Nijhout說。

　　現在說這些研究發現是否有可能促成一些技術應對飛虱種群，使得它們無法入侵新稻田還為時過早。但研究人員已經在其他的飛虱物種中發現了相似的機制，并正試圖弄清楚胰島素在具有會飛和不會飛兩種形式的其他害蟲，如蚜蟲中是否發揮了相似的作用。