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康乐院士讲述“蝗虫信息素的感知”——生命学院开展神经生物科学前沿名家讲座

  • 文:景逸婷 图:关顺天
  • 日期:2024-06-17
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        国际著名生态基因组学专家、中国科学院大学生命科学学院院长、中国科学院北京生命科学学院院长康乐院士,于2024年6月13日14:00在中国科学院大学雁栖湖校区教二-106教室为同学们带来《蝗虫信息素的感知》的精彩讲座。本次讲座由生命学院郎明林教授主持。

 

郎明林主持讲座

        康乐院士首先介绍了蝗虫的危害和影响,“蝗”由“虫”字与“皇”字组成,蝗虫即虫中之王,它不仅会毁坏农作物,同时也会导致生态灾害。康乐团队通过蝗虫的种群密度依赖型型变提出非遗传性多型理论,解释散居型、群居型蝗虫体色可变现象,研究其中的科学依据,具有重要的应用价值。


康乐院士讲述“蝗虫信息素的感知”

        蝗虫成灾的生物学基础是散居型向群居型的转变,探究蝗虫聚集的原因对蝗灾控制十分关键。长期以来普遍认为PAN(苯乙腈)是蝗虫的聚集信息素,但其他研究中发现的PAN paradox仍存在解释不通的地方,康乐团队开始在飞蝗中探究真正的聚集信息素。经过层层筛选得到两个化合物: PAN和4VA(4-乙烯基-苯甲醚)并进行逐一验证。

        研究发现,PAN在飞蝗中为种群密度依赖且不具有性别偏好,通过新型设计代替传统Y型管进行嗅觉研究发现PAN排斥而非吸引蝗虫,否定了PAN的聚集作用。利用RNAi结合同位素标记聚焦PAN的生物合成通路,明确了PAN生物合成的关键步骤和关键酶,这一研究结果为后续的验证工作提供了理论依据。康乐对同学们说,要不断地发现问题,提出问题,对提出的问题进行多方法的验证,就能在众多选择中确认所需要的信息。

康乐院士讲述“蝗虫信息素的感知”

        同时,研究团队提出了PAN作为警戒化合物的猜想,并且通过大山雀啄食实验从多维度证实了这一猜想,揭示了散居型和群居型蝗虫两种不同的自保策略:散居型飞蝗绿色的体色为保护色,避免捕食者发现;群居型飞蝗以PAN作为警戒化合物,鸟捕食过程中会条件性的生成氢氰酸,抵御天敌。该研究推翻了30年来PAN作为聚集信息素的普遍认知,证明了PAN是警戒化合物和毒物前体。通过一系列的研究,康乐讲到,要敢于质疑前人的研究成果,挑战公众的普遍认知,在今后的科研工作中也要有不断思考以及敢于挑战的精神。

        康乐介绍了团队另一个发现,采用类似的思路研究了另一化合物4VA,发现4VA引起飞蝗聚集的同时不存在性别和年龄偏好,并且散居和群居型飞蝗都主要由身体释放,散居群居具有相同的反应趋势,通过CRISPR-Cas9技术对嗅觉受体进行敲除,结合电生理实验和行为实验也明确了4VA的嗅觉受体OR35,最终在大田试验中进一步验证了4VA的聚集信息素功能,4VA和PAN混合物对蝗虫聚集性影响的行为实验也证明了4VA相较于PAN的主导地位。该团队首次鉴定了蝗虫真正的聚集信息素4VA及其嗅觉受体OR35,为蝗灾控制提供了坚实的理论基础。



师生提问


        本次讲座在同学们热烈的掌声中到了尾声,老师和同学们踊跃提出问题并分享自己的收获。当同学问道“什么是好的科学问题”时,康乐回答道:“一个好的科学问题有几个标准。第一点是这个问题的解决会有非常重要的理论意义或实际应用的意义,第二点是好的科学问题能够改变人们的一般认识,第三点是这个问题是自然界需要去揭示和认识的。”

讲座合影

        最后,康乐院士给即将进入科研工作的同学们几点建议:从事研究的科学家,要注重研究的故事性、逻辑性和连贯性,注重清晰的逻辑和精准的表达,对于同学们来说,这些能力可以从组会报告和平时阅读文献中进行科学训练,包括在汇报时不翻看注释、不使用翻译软件等。同时,希望同学们要成为一个做事的人,要勤学勤问,动脑思考,与导师及同学保持密切的学术交流,愿意迎难直上,积极面对科研中的困难,把工作搞好,解决科学问题,这样就能在科研的道路上越走越远。党委常务副书记、副校长王艳芬教授也来到讲座现场与康乐院士及全体师生合影留念。