害虫啃过的水稻变得更好吃

血清素是一种能让人大脑感到快乐的化合物。浙江大学农业学院的舒庆耀和他的合作者的一项新研究发现，害虫也喜欢血清素。当害虫吃大米时，植物中血清素的含量会增加，这将改善大米对害虫的“味道”和“营养”。据了解，这是科学界首次揭示血清素与水稻抗虫性之间的关系。这将为下一步培育抗性更好的水稻和制定害虫防治策略提供新的思路。

褐飞虱和二化螟是稻田最具破坏性的两种害虫。浙江大学昆虫研究所的娄永根教授长期以来一直关注植物化合物与昆虫的相互作用机制。他发现当受到害虫攻击时，植物体会分泌不同的化学物质。

通过研究发现，当害虫吃大米时，大米中血清素的含量增加。它主要由一种叫做CYP71A1的基因合成。"当害虫吃大米时，合成血清素的开关被打开."苏庆尧说道。

为了探索血清素对害虫的影响，博士生罗婷开始了“数昆虫”的工作:数出15只褐飞虱，并把它们放入装有两种水稻的容器中:一种是天然野生型水稻，另一种是敲除了CYP71A1基因的水稻。

“我们发现了一个非常有趣的现象:最初均匀分布的褐飞虱经过一段时间后会表现出明显的分离现象。”罗婷说，大多数褐飞虱选择了天然野生稻。

显然，被剔除CYP71A1基因的水稻已经被害虫“拒绝”。原因是血清素的分泌不能增加。

科学家很好奇:为什么害虫喜欢血清素？

研究发现，摄入更多血清素后，昆虫的生长和发育加快，身体变得更“强壮”，这在蛀虫中尤为明显。“虫子很聪明。他们不仅知道如何吃，还能让食物更有营养和美味。”舒庆尧说，这是害虫的智慧。

这一发现对提高水稻的抗逆性，保持粮食产量和品质具有十分重要的科学价值。

研究小组进一步探索并发现，在植物中，血清素和水杨酸的合成有一个共同的来源物质——支链酸。水杨酸是一种已知的化合物，可以提高水稻的抗病性。

该论文的第一作者卢·平海博士说，5-羟色胺和水杨酸的合成过程是负向调节的，可以积极抑制彼此合成基因的活性。例如，水杨酸可以抑制CYP71A1基因的开放，从而降低血清素的含量。

简而言之，当害虫吃了大米并导致血清素增加时，原本有助于抵抗疾病的水杨酸就会减少。

舒庆耀介绍，血清素和水杨酸的合成和代谢途径存在于许多植物中，这一研究将对水稻等作物的抗虫育种带来启示。