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(duì)通過比較組學(xué)揭示了在植物-蚜蟲-天敵昆蟲互作關(guān)系中重要的化學(xué)線索反-β-法尼烯的來源、生態(tài)學(xué)功能及其介導(dǎo)的天敵昆蟲嗅覺識(shí)別的分子機(jī)制。相關(guān)研究發(fā)表在《當(dāng)代生物學(xué)》(Current Biology)上。

反-β-法尼烯被鑒定為絕大多數(shù)蚜蟲的報(bào)警信息素組分，一直以來備受關(guān)注。在植物-蚜蟲-天敵昆蟲三級(jí)營養(yǎng)級(jí)關(guān)系中，多種天敵昆蟲均能利用反-β-法尼烯定位蚜蟲，但是對(duì)于不同來源的反-β-法尼烯吸引蚜蟲天敵的理論存在一定的爭議，其分子機(jī)制尚不十分清楚。該團(tuán)隊(duì)以生產(chǎn)上重要的蚜蟲天敵大灰優(yōu)蚜蠅為研究對(duì)象，研究其成幼蟲識(shí)別信息素的分子和神經(jīng)機(jī)制。

研究表明，大灰優(yōu)蚜蠅成蟲觸角均能被不同濃度的反-β-法尼烯所激活，但僅高劑量的反-β-法尼烯能作為遠(yuǎn)距離的線索吸引大灰優(yōu)蚜蠅成蟲，而較低劑量則近距離吸引食蚜蠅幼蟲。科研人員通過比較組學(xué)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，對(duì)同源性較高的基因進(jìn)行研究，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(shí)別反-β-法尼烯及其類似物。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(duì)反-β-法尼烯的識(shí)別作用降低，并喪失了行為選擇和遠(yuǎn)距離定位能力。在幼蟲中，氣味受體OR3以及氣味結(jié)合蛋白OBP15均有表達(dá)，但失去了對(duì)蚜蟲的近距離識(shí)別能力和偏好性，表明食蚜蠅幼蟲同樣利用該蛋白參與對(duì)反-β-法尼烯的感受。這表明，幼蟲可以利用蚜蟲來源的反-β-法尼烯進(jìn)行近距離定位，而成蟲能夠識(shí)別植物來源的反-β-法尼烯對(duì)蚜蟲為害的植株進(jìn)行遠(yuǎn)距離搜尋。

該研究從分子水平解析不同來源的信息素對(duì)天敵昆蟲的調(diào)控作用，打破了蚜蟲來源的反-β-法尼烯作為利它素遠(yuǎn)距離吸引天敵昆蟲的認(rèn)知，為充分利用信息素這一重要的化學(xué)線索科學(xué)合理地開發(fā)天敵昆蟲行為調(diào)控劑奠定理論基礎(chǔ)，為實(shí)現(xiàn)蚜蟲的綠色防控提供新的思路。

該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金杰青項(xiàng)目和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目的資助。(科技日?qǐng)?bào)記者 馬愛平 通訊員 王冰 歐陽燦彬)