近日，中國農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所抗蟲功能基因研究與利用團隊在國際知名期刊《當代生物學（Current Biology）》以長文“Article”形式在線發(fā)表題為“Molecular basis of （ E ）-β-farnesene-mediated aphid location in the predator  Eupeodes   corollae ”的研究論文。該研究揭示了在植物-蚜蟲-天敵昆蟲互作關(guān)系中重要的化學線索反-β-法尼烯（EBF）的來源、生態(tài)學功能及其介導的天敵昆蟲嗅覺識別的分子機制。

 

　　早在上世紀70年代，反-β-法尼烯被鑒定為絕大多數(shù)蚜蟲的報警信息素組分，一直以來備受關(guān)注?？瓜x功能基因研究與利用團隊前期工作闡明了蚜蟲感受報警信息素的信號傳導通路，從分子和細胞水平揭示了蚜蟲識別EBF的分子機制（Current Biology，2017）。90年代初，科學家從蟲害誘導的植物揮發(fā)物中也鑒定到了EBF。在植物-蚜蟲-天敵昆蟲三級營養(yǎng)級關(guān)系中，雖然多種蚜蟲天敵昆蟲均能利用EBF這一化學線索定位蚜蟲，但是對于不同來源的EBF吸引蚜蟲天敵的理論存在一定的爭議，其分子機制尚不十分清楚。在此基礎上，該團隊以生產(chǎn)上重要的蚜蟲天敵大灰優(yōu)蚜蠅為研究對象，研究了其成幼蟲識別EBF的分子和神經(jīng)機制。

 

　　研究結(jié)果表明，高劑量的EBF作為遠距離的線索吸引大灰優(yōu)蚜蠅雌、雄成蟲，而較低劑量的EBF近距離吸引食蚜蠅幼蟲。在成蟲中，大灰優(yōu)蚜蠅雌、雄觸角均能被不同濃度的EBF所激活，其中一類錐形感器中的神經(jīng)元參與對EBF及其類似物的識別。由于天敵昆蟲對EBF的識別作用是保守的，通過比較組學的手段鑒定了大灰優(yōu)蚜蠅和黑帶食蚜蠅氣味受體和氣味結(jié)合蛋白同源性較高的基因開展了功能研究，篩選出大灰優(yōu)蚜蠅氣味受體OR3以及氣味結(jié)合蛋白OBP15特異性的識別EBF及其類似物。隨后，通過基因編輯技術(shù)敲除了氣味受體OR3，發(fā)現(xiàn)大灰優(yōu)蚜蠅成蟲對EBF的識別作用降低，并喪失了對EBF的行為選擇和遠距離定位。在幼蟲中，氣味受體OR3以及氣味結(jié)合蛋白OBP15均有表達，OR3突變體失去了幼蟲對EBF的近距離識別，并且對報警信息素成分為EBF的蚜蟲的偏好性喪失，表明食蚜蠅幼蟲同樣利用該蛋白參與對EBF的感受。至此，我們提供了一個證據(jù)，即幼蟲可以利用蚜蟲來源的EBF進行近距離定位，而成蟲能夠識別植物來源的EBF對蚜蟲為害的植株進行遠距離搜尋。該研究從分子水平解析不同來源的EBF對天敵昆蟲的調(diào)控作用，打破了蚜蟲來源的EBF作為利它素遠距離吸引天敵昆蟲的認知，為充分利用EBF這一重要的化學線索科學合理地開發(fā)天敵昆蟲行為調(diào)控劑奠定理論基礎，為實現(xiàn)蚜蟲的綠色防控提供新的思路。

 

　　中國農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所為本論文第一完成單位，王冰副研究員和博士生董婉瑩為論文共同第一作者，王桂榮研究員和奧地利國家技術(shù)研究院的Paolo Pelosi教授為論文通訊作者。該工作得到了國家重點研發(fā)計劃政府間國際科技創(chuàng)新合作重點專項、國家自然科學基金杰青項目和中國農(nóng)業(yè)科學院創(chuàng)新工程等項目的資助。

　　論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cub.2021.12.054