王桂荣团队揭示了反-β-法尼烯调控天敌大灰优蚜蝇精准定位蚜虫的分子机制

近日，新一代害虫绿色防控创新团队与中国农业科学院植物保护研究所、奥地利国家技术研究院等单位合作，在《现代生物学（Current Biology）》上以长文“Article”形式在线发表题为”Molecular basis of (E)-β-farnesene-mediated aphid location in the predator Eupeodes corollae”的研究论文。该研究揭示了在植物-蚜虫-天敌昆虫互作关系中重要的化学线索反-β-法尼烯（EBF）的来源、生态学功能及其介导的天敌昆虫嗅觉识别的分子机制。

早在上世纪70年代，反-β-法尼烯（EBF）被鉴定为绝大多数蚜虫的报警信息素组分，也被认为是天敌昆虫精准定位蚜虫的化学线索。但EBF的来源以及其在植物-蚜虫-天敌昆虫三级营养级关系中的作用机制一直存在争议。王桂荣研究团队在前期研究中阐明了蚜虫感受报警信息素的信号传导通路，从分子和细胞水平揭示了蚜虫识别EBF的分子机制（Current Biology，2017）。在此基础上，该团队以蚜虫的重要天敌昆虫大灰优蚜蝇为研究对象，对其成、幼虫识别EBF的神经机制和分子机制进行了研究。

研究结果表明，高剂量的反-β-法尼烯（EBF）可作为远距离的线索吸引大灰优蚜蝇雌、雄成虫，而较低剂量的EBF则作为近距离的线索吸引食蚜蝇幼虫。大灰优蚜蝇雌、雄成虫的触角均能被不同浓度的EBF所激活，其中一类锥形感器中的神经元参与此过程，并发挥对EBF及其类似物的识别作用。利用比较组学学的手段，鉴定了大灰优蚜蝇气味受体和气味结合蛋白，并筛选出气味受体OR3以及气味结合蛋白OBP15参与对EBF及其类似物的特异性识别。随后，利用CRISPR/Cas9基因编辑技术,构建OR3的敲除突变体，发现其成虫对EBF的识别作用降低，并丧失了对EBF的行为选择和远距离定位；在大灰优蚜蝇幼虫中，气味受体OR3以及气味结合蛋白OBP15均有表达，对比野生型，在OR3突变体中，幼虫丧失了对EBF的近距离识别，并且对以EBF为报警信息素成分的蚜虫丧失偏好性，表明食蚜蝇幼虫同样利用OR3参与对EBF的感受。至此，该研究提供了一个证据，即大灰优蚜蝇幼虫可以利用蚜虫释放的EBF进行近距离定位，而成虫能够识别植物来源的EBF对蚜虫为害的植株进行远距离搜寻。

该研究从分子水平解析不同来源的EBF对天敌昆虫的调控作用，打破了蚜虫来源的EBF作为利它素远距离吸引天敌昆虫的认知，为充分利用EBF这一重要的化学线索科学合理地开发天敌昆虫行为调控剂奠定理论基础，为实现蚜虫的绿色防控提供新的思路。

中国农科院植保所王冰副研究员和博士生董婉莹为论文共同第一作者，王桂荣研究员和奥地利国家技术研究院的Paolo Pelosi教授为论文通讯作者。该工作得到了国家重点研发计划和中国农业科学院创新工程等项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cub.2021.12.054