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农科院植保所揭示蚜虫感受报警信息素新机制
来源:农科院发表日期:2016-12-11
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 近日,中国农业科学院植物保护研究所植保生物技术研究室主任王桂荣研究员领衔的创新团队在蚜虫感受报警信息素的神经和分子机制研究方面取得了突破性进展,首次阐明了蚜虫感受报警信息素的信号传导通路,建立了嗅觉受体和昆虫行为的关系,证实以气味受体为靶标筛选昆虫行为调控剂的可行性,为发展绿色环保的害虫防治策略提供了新思路和新方法。相关研究成果于12月1日在线发表在国际顶尖期刊《细胞 (Cell)》子刊《当代生物学 (Current Biology)》杂志上,最新影响因子8.983。
    蚜虫是农林业和园艺上的重要害虫,除了直接危害,还传播多种植物病毒。40多年前,科学家们就发现大多数蚜虫在遇天敌攻击或者其它危险时,会从腹管中释放出含有报警信息素(E)-β-farnesene (EBF)的小液滴,“警告”邻近的蚜虫快速逃离或掉落,这是蚜虫长期进化过程中形成的逃避敌害和危险的方法。然而到目前为止,蚜虫感受报警信息素的机制仍不清楚,极大地限制了利用这一行为特性发展蚜虫控制策略。
    此项研究利用神经电生理技术明确了蚜虫触角上感受报警信息素的神经,通过比较基因组学,结合嗅觉受体基因体外功能以及转基因果蝇的方法揭示了嗅觉受体Odorant receptor 5 (OR5) 特异性地用于感受EBF。利用RNA干扰技术敲除蚜虫体内OR5基因,蚜虫丧失了报警行为,进一步明确了蚜虫特异、灵敏地感受EBF的嗅觉受体和神经。通过以上的基础研究推测,激活OR5的化合物就能够像EBF一样对蚜虫有驱避作用,高通量筛选和行为测定结果证实了以上推测:筛选获得的能够激活受体OR5的气味分子对蚜虫有明显驱避作用。
    植保所硕士研究生张睿彬和博士后王冰是文章的共同第一作者,王桂荣研究员为论文通讯作者。该研究得到了中国农科院科技创新工程、国家自然科学基金创新群体和国家自然科学基金重点项目资助。