Regeneron ISEF 2025 大奖：ANIM052 - 通过训练蜜蜂增强农作物授粉

本研究提出了通过使用合成花香模拟物训练蜜蜂来增强目标作物授粉的方法。研究人员使用四种由向日葵挥发性有机化合物组成的模拟物，通过喙延伸反应 (PER) 范式对蜜蜂进行单独训练。此外，研究人员还通过在蜂巢内饲喂含有模拟物模拟物的蔗糖溶液来调节蜜蜂，以增强其对天然向日葵香味的吸引力。最终 PER 率最高的向日葵模拟物（92%）由乙酸龙脑酯、香兰素和β-蒎烯组成，但与对照组（13%）相比，所有模拟物模拟物在训练后对天然向日葵香味的 PER 率均显著提高，峰值约为 90%。此外，研究人员首次观察到训练后八种触角运动行为的显著变化，具体表现在尖端位置、角度、对称性、运动频率、延伸度、尖端间距、花葶位置和花葶角度等方面。利用已识别的触角行为特征，训练了两个机器学习模型（随机森林和神经网络），并成功预测了已训练和未训练的蜜蜂，准确率约为 90%，进一步验证了使用向日葵模拟气味进行训练的效果。最终，在一片向日葵田（佛罗里达州南山农场）进行的测试证实，使用优化模拟气味进行训练的蜂巢采集的花粉颗粒数量显著增加（三天内增加了约 260%）。这些结果清晰地展示了合成模拟气味在增强作物授粉方面的应用，并展现出其在解决全球粮食短缺和改进农业实践方面的巨大潜力。