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創(chuàng)新團隊受邀在昆蟲學領(lǐng)域權(quán)威期刊《昆蟲學年評（Annual Review of Entomology）》在線發(fā)表題為“The Role of （E）-β-Farnesene in Tritrophic Interactions: Biosynthesis, Chemoreception, and Evolution”的綜述文章。對（E）-β-法尼烯（EBF）的不同來源、合成與釋放機制，跨營養(yǎng)水平的信號接收模式以及進化關(guān)系進行了系統(tǒng)闡述，并展望了未來的研究方向，深化了對生態(tài)系統(tǒng)中重要信號分子調(diào)控三級營養(yǎng)級互作的理論認知與應用實踐。

 

　　在自然界中，化學信號分子是生物體間進行復雜信息交流的關(guān)鍵媒介。其中，EBF作為一種典型的倍半萜類化合物，從最初作為蚜蟲的報警信息素被發(fā)現(xiàn)，到后來被證實由蟲害誘導的植物釋放以吸引天敵，EBF在植物、蚜蟲及其天敵昆蟲之間的三級營養(yǎng)級互作中扮演著至關(guān)重要的角色，揭示了自然界中復雜而精細的調(diào)控機制。近年來，隨著功能基因組學、基因編輯技術(shù)、結(jié)構(gòu)生物學及計算生物學的飛速發(fā)展，我們對EBF介導的植物-蚜蟲-天敵昆蟲三營養(yǎng)相互作用的理解顯著提升?？茖W家已成功鑒定植物EBF合成酶基因并深入研究其功能，同時逐步探索了蚜蟲體內(nèi)EBF的生物合成機制。EBF不僅作為報警信息素影響蚜蟲行為，還參與調(diào)控蚜蟲翅形分化，深刻影響其種群擴散與分布。此外，在生物與非生物因素作用下，EBF的釋放與響應展現(xiàn)出可塑性，使植物與蚜蟲能在復雜多變環(huán)境中靈活應對，共同維持生態(tài)平衡。本文深入探討了EBF在復雜生態(tài)網(wǎng)絡中的調(diào)控機制，并著重介紹了其在蚜蟲與天敵昆蟲嗅覺識別中的神經(jīng)和分子基礎(chǔ)。強調(diào)了研究蚜蟲EBF受體的生物物理和結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的重要性，以及它們在揭示EBF與靶標受體相互作用中的復雜模式，為開發(fā)新型蚜蟲行為調(diào)控劑提供了重要靶點。此外，文章還倡導采用基于結(jié)構(gòu)或機器學習的方法來預測受體-配體的相互作用，以期設(shè)計、優(yōu)化和篩選更穩(wěn)定、更高效的昆蟲行為調(diào)控劑。在進化層面，EBF調(diào)控了蚜蟲與天敵昆蟲之間的軍備競賽，它們的氣味受體對EBF的識別呈現(xiàn)出趨同進化的機制，揭示了蚜蟲與天敵之間微妙的進化關(guān)系。展望未來，從EBF系統(tǒng)中汲取的知識將遠遠超出其原有范疇，伴隨著新技術(shù)所帶來的挑戰(zhàn)與機遇，它將為我們揭示生態(tài)調(diào)控和作物保護的全新視角與見解。隨著對EBF及其受體研究的持續(xù)深化，我們相信，基于EBF等化學信號的創(chuàng)新型害蟲行為調(diào)控技術(shù)將為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來深刻變革，為農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展貢獻力量。王冰研究員為論文的第一作者，王桂榮研究員為通訊作者，法國農(nóng)業(yè)科學研究院Emmanuelle Jacquin-Joly教授參與了該項工作。該研究得到國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃政府間國際科技創(chuàng)新合作項目和中國農(nóng)業(yè)科學院科技創(chuàng)新工程項目的支持。

 

　　論文鏈接：https://doi.org/10.1146/annurev-ento-013024-021018