近日，中国农业科学院植物保护研究所抗虫功能基因研究与利用团队联合农业基因组研究所、中国计量大学、法国农业科学研究院和湖南师范大学在国际生物学领域知名期刊《BMC Biology》在线发表题为“An Odorant Receptor Mediates the Avoidance of Plutella xylostella Against Parasitoid”的研究论文。该研究通过反向化学生态学方法揭示了小菜蛾逃避天敌菜蛾盘绒茧蜂的嗅觉分子机制。
嗅觉是昆虫感知外界环境的主要手段之一，在其寻找寄主、配偶以及逃避天敌等行为中发挥至关重要作用。根据这一特性研发的性诱剂、食诱剂和迷向剂是公认的害虫监测和绿色防控技术，该技术的关键限制因素在于如何快速筛选到调控昆虫行为的活性化合物。研究表明嗅觉受体神经的功能决定了昆虫的嗅觉行为，而嗅觉受体神经的功能由其中表达的嗅觉受体决定，因此以嗅觉神经和受体为靶标筛选昆虫行为活性气味分子是可行的。王桂荣团队近年来深入研究棉铃虫等重大农业害虫嗅觉识别机制，鉴定了一系列调控害虫特定行为的嗅觉受体和神经，为基于嗅觉受体高通量筛选害虫行为调控剂奠定了基础。
在最近研究中，该团队按照反向化学生态学研究思路，通过对小菜蛾气味受体基因的表达模式分析和功能研究，发现一个特殊的气味受体PxylOR16在成虫和幼虫各个龄期均有表达，且对庚醛具有灵敏的特异性反应。行为学试验结果表明，小菜蛾成虫和幼虫对庚醛均能产生驱避效果，敲除PxylOR16后成虫及幼虫丧失了对庚醛的电生理和行为反应，表明庚醛对小菜蛾具有重要的生态学意义。接下来开展了有关庚醛生态来源的探索和验证。在健康寄主植物和小菜蛾为害后寄主植物挥发物中均未检测到庚醛，而小菜蛾为害后的植株却对其具有引诱效果，说明庚醛不作为植物来源的挥发物调控小菜蛾的驱避行为。相反，本研究在小菜蛾天敌菜蛾盘绒茧蜂的体表挥发物中检测到了庚醛，并介导小菜蛾成虫和幼虫对菜蛾盘绒茧蜂的躲避行为，证明庚醛在小菜蛾与天敌互作中发挥重要功能。该研究从分子水平解析了小菜蛾识别天敌挥发物引起逃避行为的机制，为小菜蛾高效驱避剂的研发提供新的思路和策略。
中国农业科学院植物保护研究所王桂荣研究员和刘杨研究员为论文共同通讯作者，博士后刘一鹏（现为中国计量大学特聘副研究员）为论文第一作者，博士生张赛、博士后曹松、法国农业科学研究院Emmanuelle Jacquin-Joly教授及湖南师范大学周琼教授等共同参与了研究工作。研究得到国家自然科学基金、中国博士后科学基金、中国农科院农业科技创新工程等项目的资助。
论文链接：https://bmcbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12915-024-01862-9
