近日，中國農業科學院植物保護研究所抗蟲功能基因研究與利用團隊通過比較組學揭示了在植物-蚜蟲-天敵昆蟲互作關系中重要的化學線索反-β-法尼烯的來源、生態學功能及其介導的天敵昆蟲嗅覺識別的分子機制。相關研究發表在《當代生物學》(Current Biology)上。
反-β-法尼烯被鑒定為絕大多數蚜蟲的報警信息素組分，一直以來備受關注。在植物-蚜蟲-天敵昆蟲三級營養級關系中，多種天敵昆蟲均能利用反-β-法尼烯定位蚜蟲，但是對于不同來源的反-β-法尼烯吸引蚜蟲天敵的理論存在一定的爭議，其分子機制尚不十分清楚。該團隊以生產上重要的蚜蟲天敵大灰優蚜蠅為研究對象，研究其成幼蟲識別信息素的分子和神經機制。
研究表明，大灰優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-法尼烯能作為遠距離的線索吸引大灰優蚜蠅成蟲，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的手段鑒定了大灰優蚜蠅和黑帶食蚜蠅氣味受體和氣味結合蛋白，對同源性較高的基因進行研究，篩選出大灰優蚜蠅氣味受體(OR3)以及氣味結合蛋白(OBP15)特異性的識別反-β-法尼烯及其類似物。隨后，通過基因編輯技術敲除了氣味受體OR3，發現大灰優蚜蠅成蟲對反-β-法尼烯的識別作用降低，并喪失了行為選擇和遠距離定位能力。在幼蟲中，氣味受體OR3以及氣味結合蛋白OBP15均有表達，但失去了對蚜蟲的近距離識別能力和偏好性，表明食蚜蠅幼蟲同樣利用該蛋白參與對反-β-法尼烯的感受。這表明，幼蟲可以利用蚜蟲來源的反-β-法尼烯進行近距離定位，而成蟲能夠識別植物來源的反-β-法尼烯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信息素對天敵昆蟲的調控作用，打破了蚜蟲來源的反-β-法尼烯作為利它素遠距離吸引天敵昆蟲的認知，為充分利用信息素這一重要的化學線索科學合理地開發天敵昆蟲行為調控劑奠定理論基礎，為實現蚜蟲的綠色防控提供新的思路。
該研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金杰青項目和中國農業科學院科技創新工程等項目的資助。(科技日報記者 馬愛平 通訊員 王冰 歐陽燦彬)
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