中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植保所研究團(tuán)隊揭示蚜蟲感受報警信息素新機(jī)制

2016年12月1日，《細(xì)胞 (Cell)》子刊《當(dāng)代生物學(xué) (Current Biology)》雜志在線發(fā)表了植保所王桂榮研究團(tuán)隊題為“Molecular Basis of Alarm Pheromone Detection in Aphids”的研究論文，該研究通過比較基因組學(xué)結(jié)合神經(jīng)電生理記錄等技術(shù)揭示了蚜蟲感受報警信息素的神經(jīng)和分子新機(jī)制。

蚜蟲總共有10個科約4 400種，很多是農(nóng)林業(yè)和園藝上的重要害蟲。除了直接危害外，蚜蟲還會傳播多種植物病毒，造成更為嚴(yán)重的危害。40多年前，科學(xué)家們就發(fā)現(xiàn)大多數(shù)蚜蟲在遇天敵攻擊或者其他危險時，會從腹管中釋放出含有報警信息素（E）-β-farnesene （EBF）的小液滴，“警告”鄰近的蚜蟲快速逃離或掉落，這是蚜蟲長期進(jìn)化過程中形成的逃避敵害和危險的手段。然而到目前為止，蚜蟲如何感受報警信息素仍不清楚，極大地限制了利用這一行為特性發(fā)展蚜蟲控制策略。

此項研究首次鑒定了蚜蟲感受報警信息素的嗅覺受體及神經(jīng)，從分子和細(xì)胞水平揭示了蚜蟲識別報警信息素的新機(jī)制，證實以氣味受體為靶標(biāo)篩選昆蟲行為調(diào)控劑的可行性，為發(fā)展綠色環(huán)保的害蟲防治策略提供了新思路和新方法。首先利用電生理技術(shù)明確了蚜蟲觸角感受器中的一條神經(jīng)特異性感受報警信息素。通過比較基因組學(xué)結(jié)合基因體外功能研究揭示了嗅覺受體Odorant receptor 5 （OR5）用于感受EBF，進(jìn)一步將蚜蟲OR5基因轉(zhuǎn)入到果蠅觸角特定神經(jīng)中，該神經(jīng)獲得了對EBF的靈敏反應(yīng)，證實了OR5是EBF的受體。利用RNA干擾技術(shù)敲除蚜蟲體內(nèi)OR5基因，蚜蟲報警行為喪失。以上結(jié)果揭示了蚜蟲用于靈敏、特異感受EBF的嗅覺受體和神經(jīng)。通過以上的基礎(chǔ)研究推測，激活OR5的化合物就能夠像EBF一樣對蚜蟲有趨避作用，高通量篩選和行為測定結(jié)果證實了以上推測：篩選獲得的激活受體OR5的氣味分子，對蚜蟲有明顯趨避作用。本項研究首次闡明了蚜蟲感受報警信息素的信號傳導(dǎo)通路，建立了嗅覺受體和昆蟲行為的關(guān)系，證實以氣味受體為靶標(biāo)篩選昆蟲行為調(diào)控劑是可行性的，為發(fā)展綠色環(huán)保的害蟲防治策略提供了新思路和新方法。