昆蟲種類繁多、形態(tài)各異，不僅是唯一能飛行的無脊椎動物，還是地球上數(shù)量最多的動物群體。然而昆蟲的可塑性比較強(qiáng)，大多具有1對或2對翅，但在特殊環(huán)境下，即便是一奶同胞，發(fā)育成兩種或幾種不同的翅型形態(tài)。
稻飛虱是一種典型的翅型分化昆蟲，浙江大學(xué)浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院徐海君教授，十年來致力于解決稻飛虱長短翅的科學(xué)之謎。他和他的團(tuán)隊創(chuàng)新地發(fā)現(xiàn)了調(diào)控稻飛虱長短翅發(fā)育的兩個胰島素受體，并原創(chuàng)性地提出胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑調(diào)控翅型分化的信號網(wǎng)絡(luò)模型。近日，徐海君榮獲第十六屆中國青年科技獎。
向稻飛虱精準(zhǔn)防治進(jìn)軍
昆蟲的翅型分化是指同一種昆蟲幼蟲能選擇性發(fā)育成有翅、無翅或短翅型成蟲的現(xiàn)象。長翅型個體具飛行能力，當(dāng)環(huán)境條件惡劣時，向新的食物源擴(kuò)散；短翅型或無翅型個體雖然喪失飛行能力，但其繁殖力強(qiáng)，有利于種群在局部地區(qū)的快速擴(kuò)增。因此，翅型分化這個生物學(xué)特性是這些昆蟲取得生態(tài)學(xué)成功的根本原因之一。
稻飛虱是亞洲稻區(qū)的主要害蟲，其幼蟲可根據(jù)環(huán)境條件變化選擇性發(fā)育成長翅型成蟲或短翅型成蟲。根據(jù)全國農(nóng)技推廣中心的數(shù)據(jù)顯示，我國有80%的稻田受到稻飛虱危害，引起水稻總產(chǎn)量的10-20%的損失，每年的經(jīng)濟(jì)損失超百億元，因此嚴(yán)重危害到我國的糧食安全。
農(nóng)民常說的水稻打蟲，主要打的就是稻飛虱。那么，稻飛虱從哪里來呢？我國水稻田里的稻飛虱大多是從東南亞飛來，長翅分化使其具有遠(yuǎn)距離遷飛能力。“我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)外部環(huán)境變差時，長翅稻飛虱就會特別多?！毙旌＞f。
是什么因素讓昆蟲有不同的翅型？這個問題困擾了科學(xué)界半個多世紀(jì)之久。
從2011年起，徐海君將稻飛虱作為重要研究對象，開展水稻害蟲災(zāi)變機(jī)制與進(jìn)化發(fā)育生物學(xué)研究?！翱茖W(xué)的意義在于解決問題，而解決問題的動力在于好奇心?！?/span>
科研過程就像偵探破案
翅膀的發(fā)育，涉及到肌肉的長成，因此徐海君就朝著能量如何運(yùn)輸塑性的角度開展研究?！斑@就好像搭積木，材料相同，但卻能創(chuàng)造出不同的排列組合?！?/span>
他說科研的方式就像偵探破案，要從蛛絲馬跡中尋找答案。這個蛛絲馬跡如何發(fā)現(xiàn)？就在于文獻(xiàn)。“科研的過程中，閱讀文獻(xiàn)是第一要務(wù)?！毙旌＞f，可以從前人的研究和自己的觀察中，進(jìn)一步開展思考，進(jìn)而推理可能的原因，促進(jìn)實驗的開展。
通過研究分析，徐海君發(fā)現(xiàn)環(huán)境變差直接影響稻飛虱的營養(yǎng)狀況，因此他就推測：長短翅是不是與稻飛虱的營養(yǎng)調(diào)控有關(guān)。一個一個排除試驗，最后鎖定在了胰島素途徑上。
功夫不負(fù)有心人，徐海君和團(tuán)隊原創(chuàng)地發(fā)現(xiàn)了稻飛虱的兩個胰島素受體（InR1和InR2）的活性在長、短翅分化中起著關(guān)鍵的作用，并原創(chuàng)性地提出胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑調(diào)控翅型分化的信號網(wǎng)絡(luò)模型。
國際同行高度評價地指出“該研究代表了多型現(xiàn)象分子機(jī)理研究的一個里程碑”，從而有效地補(bǔ)充了昆蟲進(jìn)化發(fā)育生物學(xué)領(lǐng)域的理論缺陷，對于稻飛虱的精準(zhǔn)綠色防治具有積極意義。
在發(fā)育進(jìn)化學(xué)上的研究并不止步于此，徐海君依舊帶著團(tuán)隊開展探索。他說：“胰島素受體只是執(zhí)行命令的士兵，我們要順藤摸瓜，找到這個機(jī)制的司令部，真正破解這一科學(xué)難題。”
科研不是流水線
在徐海君的實驗室網(wǎng)站上，有一欄目叫封面人物，其中的主角就是團(tuán)隊的學(xué)生們。他認(rèn)為，學(xué)生們對科研的熱情是令人刮目相看的，“封面人物，就是重要人物，就是協(xié)同發(fā)現(xiàn)科研奧秘的同行者?！?/span>
在對稻飛虱胰島素通路的發(fā)現(xiàn)，可以說是徐海君大量夜以繼日實驗。每天要對幾千只5毫米不到像螞蟻一樣的的稻飛虱，進(jìn)行基因沉默表達(dá)的注射，長久的動手訓(xùn)練，能夠在不到一秒內(nèi)完成一次注射。
在反復(fù)的實驗過程中，他得到的結(jié)果，往往總是失敗、失敗、失敗。
“我常常告訴自己的學(xué)生，失敗不可怕，可怕的是實驗不規(guī)范，以及重復(fù)在一個點繞圈圈?！毙旌＞f，他在讀書以及從事博士后工作時，會主動找導(dǎo)師開展討論，共同解決問題。
在他看來，科研不是流水線，而是主動的學(xué)習(xí)，實驗失敗要去深入分析。因此，同學(xué)們還送徐海君“徐三多”這個外號，他常常要求同學(xué)們，多讀文獻(xiàn)、多鉆研、多思考。
