近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所抗蟲功能基因研究與利用團(tuán)隊聯(lián)合農(nóng)業(yè)基因組研究所、中國計量大學(xué)、法國農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院和湖南師范大學(xué)在國際生物學(xué)領(lǐng)域知名期刊《BMC Biology》在線發(fā)表題為“An Odorant Receptor Mediates the Avoidance of Plutella xylostella Against Parasitoid”的研究論文。該研究通過反向化學(xué)生態(tài)學(xué)方法揭示了小菜蛾逃避天敵菜蛾盤絨繭蜂的嗅覺分子機(jī)制。

 

　　嗅覺是昆蟲感知外界環(huán)境的主要手段之一，在其尋找寄主、配偶以及逃避天敵等行為中發(fā)揮至關(guān)重要作用。根據(jù)這一特性研發(fā)的性誘劑、食誘劑和迷向劑是公認(rèn)的害蟲監(jiān)測和綠色防控技術(shù)，該技術(shù)的關(guān)鍵限制因素在于如何快速篩選到調(diào)控昆蟲行為的活性化合物。研究表明嗅覺受體神經(jīng)的功能決定了昆蟲的嗅覺行為，而嗅覺受體神經(jīng)的功能由其中表達(dá)的嗅覺受體決定，因此以嗅覺神經(jīng)和受體為靶標(biāo)篩選昆蟲行為活性氣味分子是可行的。王桂榮團(tuán)隊近年來深入研究棉鈴蟲等重大農(nóng)業(yè)害蟲嗅覺識別機(jī)制，鑒定了一系列調(diào)控害蟲特定行為的嗅覺受體和神經(jīng)，為基于嗅覺受體高通量篩選害蟲行為調(diào)控劑奠定了基礎(chǔ)。

 

　　在最近研究中，該團(tuán)隊按照反向化學(xué)生態(tài)學(xué)研究思路，通過對小菜蛾氣味受體基因的表達(dá)模式分析和功能研究，發(fā)現(xiàn)一個特殊的氣味受體PxylOR16在成蟲和幼蟲各個齡期均有表達(dá)，且對庚醛具有靈敏的特異性反應(yīng)。行為學(xué)試驗結(jié)果表明，小菜蛾成蟲和幼蟲對庚醛均能產(chǎn)生驅(qū)避效果，敲除PxylOR16后成蟲及幼蟲喪失了對庚醛的電生理和行為反應(yīng)，表明庚醛對小菜蛾具有重要的生態(tài)學(xué)意義。接下來開展了有關(guān)庚醛生態(tài)來源的探索和驗證。在健康寄主植物和小菜蛾為害后寄主植物揮發(fā)物中均未檢測到庚醛，而小菜蛾為害后的植株卻對其具有引誘效果，說明庚醛不作為植物來源的揮發(fā)物調(diào)控小菜蛾的驅(qū)避行為。相反，本研究在小菜蛾天敵菜蛾盤絨繭蜂的體表揮發(fā)物中檢測到了庚醛，并介導(dǎo)小菜蛾成蟲和幼蟲對菜蛾盤絨繭蜂的躲避行為，證明庚醛在小菜蛾與天敵互作中發(fā)揮重要功能。該研究從分子水平解析了小菜蛾識別天敵揮發(fā)物引起逃避行為的機(jī)制，為小菜蛾高效驅(qū)避劑的研發(fā)提供新的思路和策略。

 

　　中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所王桂榮研究員和劉楊研究員為論文共同通訊作者，博士后劉一鵬（現(xiàn)為中國計量大學(xué)特聘副研究員）為論文第一作者，博士生張賽、博士后曹松、法國農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院Emmanuelle Jacquin-Joly教授及湖南師范大學(xué)周瓊教授等共同參與了研究工作。研究得到國家自然科學(xué)基金、中國博士后科學(xué)基金、中國農(nóng)科院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程等項目的資助。

 

　　論文鏈接：https://bmcbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12915-024-01862-9