蚊子求偶秘密：生物钟控制基因

疟疾媒介按蚊婚飞和求偶的奥秘 中科院分子植物科学卓越创新中心供图

王四宝研究员观察按蚊求偶行为 杨正行 摄

近日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心王四宝研究员领衔的研究团队在国际顶尖学术期刊《科学》上发表论文，揭示了按蚊集群婚飞的分子机制和雌雄求偶的化学通讯奥秘。

夏季黄昏时，雄性按蚊集结成群在空中飞舞，吸引雌蚊飞入后进行求偶交配，这种现象称为婚飞。通过对野外采集的婚飞与非婚飞雄性按蚊头部基因表达的比较分析，研究团队发现：两个生物钟核心基因——per和tim在婚飞雄蚊的头部表达显著上调。换句话说，降低这两个基因的表达，就会显著抑制雄蚊的婚飞，进而降低交配率。

按蚊对夏季黄昏这个时间点“情有独钟”，那时户外光线昏暗、温度适宜，选择的“约会”时间的确挺浪漫。王四宝研究团队“邀请”按蚊在其他光照和温度下“谈恋爱”，却被“拒绝”。进一步研究发现，光照和温度对按蚊婚飞和交配的影响，同样是通过调控生物钟基因per和tim的表达来实现的。科学家们此时明白：内源生物钟通过整合外源光照和温度信号来协同调控按蚊在夏季黄昏时进行婚飞和交配的分子机制。

在婚飞过程中，雄性按蚊只有求偶成功后，才能与雌蚊交配。而昆虫两性间的交流和配偶选择主要依靠性信息素通讯。作为婚飞的压轴戏，雄蚊向雌蚊求爱的化学语言“性信息素”，至今仍是未解之谜。

CHC是沉积在昆虫体表的一类碳氢化合物，也是许多昆虫性信息素的成分。研究发现，参与CHC合成的基因desat1在婚飞雄蚊中的表达显著上升。“如果抑制desat1的表达，同样会影响按蚊婚飞和交配行为。”王四宝介绍。经化学分析鉴定和行为测定，发现二十七烷是按蚊性信息素的活性成分。有趣的是，腹部涂抹了人工合成的二十七烷的雄蚊对雌蚊的性吸引力显著提高，并增加了雌蚊的受精率。

进一步研究发现，desat1的表达呈节律性振荡，且受光照和生物钟基因per和tim的调控，表明desat1是受光信号调控的生物钟控制基因。这说明外界光信号和内源生物钟协同调控信息素合成基因desat1的节律性表达，来动态控制按蚊性信息素的合成量，从而促进婚飞时雄蚊的求偶和交配。

“这项研究极大地促进了人们对按蚊婚飞和求偶交配发生机制的理解。首次鉴定出按蚊性信息素活性成分，发现了按蚊两性求偶的化学通讯奥秘。”王四宝告诉记者，“这为蚊虫遗传防治策略的高效实施奠定了理论基础，为研发蚊虫绿色防控技术，实现减药控蚊提供了新途径。”

本报记者 郜阳