近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所抗蟲(chóng)功能基因研究與利用團(tuán)隊(duì)在國(guó)際知名期刊《當(dāng)代生物學(xué)（Current Biology）》以長(zhǎng)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(chóng)-天敵昆蟲(chóng)互作關(guān)系中重要的化學(xué)線索反-β-法尼烯（EBF）的來(lái)源、生態(tài)學(xué)功能及其介導(dǎo)的天敵昆蟲(chóng)嗅覺(jué)識(shí)別的分子機(jī)制。

 

　　早在上世紀(jì)70年代，反-β-法尼烯被鑒定為絕大多數(shù)蚜蟲(chóng)的報(bào)警信息素組分，一直以來(lái)備受關(guān)注?？瓜x(chóng)功能基因研究與利用團(tuán)隊(duì)前期工作闡明了蚜蟲(chóng)感受報(bào)警信息素的信號(hào)傳導(dǎo)通路，從分子和細(xì)胞水平揭示了蚜蟲(chóng)識(shí)別EBF的分子機(jī)制（Current Biology，2017）。90年代初，科學(xué)家從蟲(chóng)害誘導(dǎo)的植物揮發(fā)物中也鑒定到了EBF。在植物-蚜蟲(chóng)-天敵昆蟲(chóng)三級(jí)營(yíng)養(yǎng)級(jí)關(guān)系中，雖然多種蚜蟲(chóng)天敵昆蟲(chóng)均能利用EBF這一化學(xué)線索定位蚜蟲(chóng)，但是對(duì)于不同來(lái)源的EBF吸引蚜蟲(chóng)天敵的理論存在一定的爭(zhēng)議，其分子機(jī)制尚不十分清楚。在此基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊(duì)以生產(chǎn)上重要的蚜蟲(chóng)天敵大灰優(yōu)蚜蠅為研究對(duì)象，研究了其成幼蟲(chóng)識(shí)別EBF的分子和神經(jīng)機(jī)制。

 

　　研究結(jié)果表明，高劑量的EBF作為遠(yuǎn)距離的線索吸引大灰優(yōu)蚜蠅雌、雄成蟲(chóng)，而較低劑量的EBF近距離吸引食蚜蠅幼蟲(chóng)。在成蟲(chóng)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(duì)EBF及其類似物的識(shí)別。由于天敵昆蟲(chóng)對(duì)EBF的識(shí)別作用是保守的，通過(guò)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)合蛋白同源性較高的基因開(kāi)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(shí)別EBF及其類似物。隨后，通過(guò)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(chóng)對(duì)EBF的識(shí)別作用降低，并喪失了對(duì)EBF的行為選擇和遠(yuǎn)距離定位。在幼蟲(chóng)中，氣味受體OR3以及氣味結(jié)合蛋白OBP15均有表達(dá)，OR3突變體失去了幼蟲(chóng)對(duì)EBF的近距離識(shí)別，并且對(duì)報(bào)警信息素成分為EBF的蚜蟲(chóng)的偏好性喪失，表明食蚜蠅幼蟲(chóng)同樣利用該蛋白參與對(duì)EBF的感受。至此，我們提供了一個(gè)證據(jù)，即幼蟲(chóng)可以利用蚜蟲(chóng)來(lái)源的EBF進(jìn)行近距離定位，而成蟲(chóng)能夠識(shí)別植物來(lái)源的EBF對(duì)蚜蟲(chóng)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(lái)源的EBF對(duì)天敵昆蟲(chóng)的調(diào)控作用，打破了蚜蟲(chóng)來(lái)源的EBF作為利它素遠(yuǎn)距離吸引天敵昆蟲(chóng)的認(rèn)知，為充分利用EBF這一重要的化學(xué)線索科學(xué)合理地開(kāi)發(fā)天敵昆蟲(chóng)行為調(diào)控劑奠定理論基礎(chǔ)，為實(shí)現(xiàn)蚜蟲(chóng)的綠色防控提供新的思路。

 

　　中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)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(guó)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(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃政府間國(guó)際科技創(chuàng)新合作重點(diǎn)專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金杰青項(xiàng)目和中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新工程等項(xiàng)目的資助。

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