1. 成果名称
Decoding 4-vinylanisole biosynthesis and pivotal enzymes in locusts
2.成果简介
首次系统解析蝗虫群聚信息素 4VA 的合成途径，鉴定关键酶并开发小分子抑制剂，实现对蝗虫群聚行为的精准调控，为害虫绿色防控开辟新路径。
3. 具体介绍研究团队及成果
2025 年 6 月 25 日，深圳理工大学康乐团队与北京大学雷晓光团队合作的研究成果在国际顶级学术期刊《自然（Nature）》在线发表。该研究成功解码蝗虫群聚信息素 4-乙烯基苯甲醚（4VA）的生物合成机制，并实现对蝗虫群聚行为的人工干预，为农业害虫绿色防控带来新突破。昆虫信息素在昆虫行为调控中意义重大，但特定信息素生物合成途径的完整揭示鲜见报道。康乐团队于 2020 年证实 4VA 是飞蝗的聚集信息素，此次合作进一步深入探索 4VA 的合成通路。研究人员确定 4VA 的合成底物为植物来源的苯丙氨酸，通过饲喂或注射稳定同位素标记的候选中间体，明确了 4VA 的合成通路：苯丙氨酸依次经过肉桂酸、对羟基肉桂酸、4-乙烯基苯酚，最终生成 4VA ，且部分转化过程借助植物源中间体，体现了蝗虫高效节能的合成策略。研究还发现，群居型和散居型飞蝗 4VA 合成差异的关键在于 4VP 到 4VA 的转化，由甲基转移酶 4VPMT1 和 4VPMT2 控制，它们是 4VA 生物合成的分子开关，其表达受种群密度影响。通过解析 4VPMT2 - 4VP - SAM 三元复合物晶体结构及相关实验，明确了底物与酶的结合机制。基于上述发现，研究团队设计并筛选出小分子抑制剂 4 - 硝基苯酚（4NP）。4NP 能以极低浓度抑制 4VPMT1 和 4VPMT2，通过竞争性结合酶活性位点，阻断 4VA 合成。实验表明，4NP 能显著降低蝗虫 4VA 释放量，使群居蝗虫向散居行为转变，且对散居蝗虫群聚化处理也有抑制作用。该研究深度揭示了昆虫化学通讯的分子机制，为害虫防控提供了不依赖传统化学农药的全新策略，推动了害虫防控模式向精准化、绿色化转变，在保障粮食安全和生态环境方面具有重要意义。中国科学院动物研究所郭晓娇、北京大学高磊、中国科学院动物研究所博士生李世炜为论文共同第一作者，深圳理工大学康乐院士与北京大学雷晓光为共同通讯作者。众多科研人员参与研究，该工作得到国家自然科学基金项目、国家重点研发计划和新基石基金会等支持。
4. 原文链接
文章链接 DOI：10.1038/s41586-025-09110-y
5.成果示意图
