本报杭州3月19日讯
记者 曾福泉 通讯员 周炜
为什么当稻谷丰盛时，它们会变成翅膀短粗的成虫，待在原地大快朵颐？当水稻快消失时，更多幼虫会变成翅膀细长的成虫，入侵新的稻田？这个令科学家困惑的稻飞虱之谜，如今被破译了。
浙江大学科学家在世界上首次发现了胰岛素调控动物细胞的一种全新机制，从而在分子层面揭开了昆虫如何选择性地发育成为长翅膀成虫或短翅型成虫的秘密。相关成果发表在最新一期的著名科学期刊《自然》上。
浙大农学院张传溪教授课题组的这项发现表明，亚洲水稻的重要害虫——褐飞虱的体内存在着2个胰岛素受体，它们的表现决定了胰岛素的信号传导如何调节这种昆虫的发育，就像一个“分子开关”。当只有1个胰岛素受体活跃时，就打开了“长翅膀”这个开关，“长翅膀”的信号一路得到传递，最终褐飞虱若虫就发育成具有远程迁越飞行能力的长翅型成虫。在另一种情况下，2个胰岛素受体同时活跃，其结果相当于关闭了开关，褐飞虱的成虫会变得翅膀很短，但具备更强的繁殖能力。翅膀的长短，是决定其入侵新水稻田能力的重要因素。
论文共同第一作者和共同通讯作者徐海君副教授说，在飞虱科的另外两种昆虫即白背飞虱和灰飞虱身上，“分子开关”调控机制也得到了验证。在电子显微镜下，课题组成员使用比头发丝还要纤细的针管，向这种个头不过几毫米的昆虫体内注射相关生化成分，干预胰岛素信号的传达，成功地控制了它们后代翅膀的长短。
著名昆虫学家、美国杜克大学教授耐肖特表示，浙大科学家揭示的胰岛素作用机制是前所未见的，给人类带来了全新的知识。《自然》杂志外审专家认为，此项结果在进化发育生物学和昆虫翅型可塑性发育研究上具有里程碑式的意义。
人们现在得以更加准确地认识稻飞虱的进化发育。徐海君认为，稻飞虱显然可以根据环境因素作出翅膀生长的不同选择。依靠这种能力，稻飞虱可以从中南半岛一路迁飞到东北亚，对水稻造成巨大危害。近年来，我国每年都有80%的稻田不同程度地遭受稻飞虱危害。
论文通讯作者张传溪说，浙大的发现首先为防治稻飞虱这一全球性的害虫提供了全新前景。科学家有望通过对稻飞虱种群的若虫进行基因检测，来判断它们成虫后翅膀的长短，及时作出预警。这项理论还有望指导科学家发明出有针对性的药物，来彻底断绝稻飞虱若虫进化成长翅型成虫的可能性，从根本上消灭这一害虫。
更加重要的是，胰岛素调控动物细胞新机制的发现，还将拓宽人们对于多种生物包括人类自身的认知，并有可能在医学等多个领域中启发新知。
发表于 2015-3-20 08:06:21