近日,，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所（嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實驗室深圳分中心）王桂榮團隊在《BMC生物學(xué)（BMC Biology）》在線發(fā)表題為“Attraction and aversion of noctuid moths to fermented food sources coordinated by olfactory receptors from distinct gene families”的研究論文。該研究通過進化分析,、基因體外功能鑒定及行為實驗揭示了夜蛾科昆蟲取食發(fā)酵類食物的嗅覺基礎(chǔ),。

為了生存和繁殖，很多蛾類昆蟲都有補充營養(yǎng)的習(xí)性,。蛾類常見的食物源有花蜜,、蜜露、成熟或者發(fā)酵的水果以及樹木流出的汁液等,。在花蜜缺乏的季節(jié),，尤其是夏末秋初的時候，很多蛾類以發(fā)酵果實為食,。研究發(fā)現(xiàn)發(fā)酵果實吸引的蛾類昆蟲大部分為夜蛾科昆蟲,，這種現(xiàn)象背后的分子機制尚不清楚。水果發(fā)酵過程產(chǎn)生的化合物是動態(tài)變化的,，這是否以及如何影響蛾類昆蟲取食也不得而知,。

為了明確以上問題，該研究團隊首先鑒定了不同種類的糖基物質(zhì)在不同發(fā)酵時間段所產(chǎn)生的揮發(fā)物,，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵過程可以根據(jù)發(fā)酵所產(chǎn)生的揮發(fā)物的不同大致分為發(fā)酵前期和發(fā)酵后期兩個階段,。前期主要發(fā)酵產(chǎn)物是異物醇，后期主要是一些中鏈脂肪酸和酯類,。之后以棉鈴蟲為例,，通過行為實驗明確了發(fā)酵前期的發(fā)酵物對棉鈴蟲成蟲具有吸引作用而發(fā)酵后期的發(fā)酵物對棉鈴蟲成蟲有趨避效果,，這種吸引和趨避作用主要是由發(fā)酵產(chǎn)生的異戊醇和辛酸介導(dǎo)的。 接下來探究了兩種揮發(fā)物以及不同發(fā)酵階段發(fā)酵物對棉鈴蟲存活和生殖的影響,，結(jié)果表明過度發(fā)酵的發(fā)酵物趨避棉鈴蟲是因為所產(chǎn)生的辛酸會顯著降低棉鈴蟲成蟲交配率和卵的孵化率,。之后，該團隊對來自五個科四個夜蛾科亞科的共8種鱗翅目昆蟲的ORs和IRs進行了進化分析,，并通過爪蟾卵母表達體統(tǒng)鑒定出了識別異戊醇的氣味受體HarmOR52和識別辛酸的離子型受體HarmIR75q.1,，并對這兩個受體的同源受體進行了體外功能研究，發(fā)現(xiàn)這兩個受體的功能在夜蛾科保守,。為了利用發(fā)酵類食物源,，夜蛾科昆蟲進化出了一個夜蛾科特有的OR去識別食物信號異戊醇；為了避免取食過度發(fā)酵食物源,，夜蛾科昆蟲功能特異化IR75q.1去識別發(fā)酵后期產(chǎn)生的辛酸,。夜蛾科昆蟲通過協(xié)調(diào)兩個不同基因家族的受體功能，使其能夠利用發(fā)酵糖基物質(zhì)作為食物源,。該研究從分子和進化角度解釋了夜蛾科昆蟲取食習(xí)性背后的嗅覺分子機制,。

基因組所（大鵬灣實驗室）王桂榮研究員為論文通訊作者，侯曉青博士后（現(xiàn)為湘湖實驗室副研究員）為論文第一作者,。瑞典隆德大學(xué)張丹丹研究員,、Christer Lofstedt，中國農(nóng)科院植保所劉楊研究員,，基因組所（大鵬灣實驗室）趙浛博博士后共同參與了研究工作,。研究得到國家自然科學(xué)基金、中國博士后科學(xué)基金,、深圳科技計劃以及深圳市大鵬新區(qū)科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項基金等項目的資助,。

原文鏈接:https://bmcbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12915-024-02102-w