《科学》刊文：我国科学家破译昆虫嗅觉密码
转自：中国科技网
科技日报记者马爱平
对昆虫来说，气味是它们赖以延续的生存法则。北京时间6月14日凌晨2时，国际顶级学术期刊《科学》在线发表了中国农业科学院深圳农业基因组研究所（岭南现代农业广东省实验室深圳分中心）研究员王桂荣团队与华中农业大学教授殷平团队、中国农业科学院植物保护研究所等单位合作完成的最新研究成果“昆虫气味受体OR-Orco异聚体识别气味分子的结构基础”。研究揭示了气味配体诱导的气味受体离子通道门控机制，为针对气味受体的新型昆虫绿色行为调控剂的研发奠定了结构基础。
昆虫依赖灵敏的嗅觉感知环境中的化学信息。在嗅觉识别的过程中，气味受体（OR）扮演着核心角色，它们被激活后能够将外界的化学信号转化为生物电信号，从而介导昆虫相应的行为反应。
报警信息素受体就是其中的一种，研究发现，大多数蚜虫在遇天敌攻击或者其他危险时，会从腹管中释放出含有报警信息素的小液滴，“警告”邻近的蚜虫快速逃离或掉落。
王桂荣和他的团队一直致力于昆虫嗅觉受体的功能鉴定。“简单地来说，就是找到调控昆虫行为的气味分子。然而，气味分子成千上万，找到特定行为反应的关键受体无疑是大海捞针，历经十几年的研究，我们团队找到了一种高通量的方法，并成功筛选出绿色高效的昆虫嗅觉行为调控剂。”王桂荣告诉记者。
王桂荣团队在前期工作中，成功揭示了蚜虫识别报警信息素的新机制，并进一步阐明了报警信息素如何巧妙地调控天敌昆虫精准定位蚜虫的内在机制，为理解昆虫间的相互作用提供了新的视角。这些研究成果展示了报警信息素及其类似物作为昆虫行为调控剂的巨大潜力。
此次研究首次展示了昆虫OR-Orco异源复合物在独立（封闭通道）和配体结合（开放通道）两种状态下的独特结构，而且深入揭示了昆虫气味识别通道门控的分子机制。王桂荣指出，这一发现，为基于靶标结构的先导化合物筛选提供了宝贵的分子基础，为高效、特异性绿色昆虫行为调控剂的创制开辟了新的道路。同时，也为科学合理地开发蚜虫绿色防控技术提供了强有力的理论支撑和实践指导，具有重要的科学意义和实际应用价值。
中国科学院院士康乐认为，该研究在国际上首次解析了昆虫OR-Orco复合体的精细结构特性，揭示了气味识别过程中特殊的离子通道门控机制。这一突破为基于结构生物学高通量筛选杀虫剂和驱避剂奠定了理论基础，将有力推动害虫绿色防控新产品研发进程，为实现安全、绿色、可持续的农业生产模式提供强有力的支撑。
中国工程院院士、贵州大学校长宋宝安指出，该研究团队揭示了昆虫气味受体OR-Orco复合物的三维结构，深入剖析了气味受体与配体互作机制，是昆虫嗅觉编码机制研究领域的重大突破，为开发高效、绿色的行为调控剂奠定了理论基础，显著增强我国在昆虫行为调控剂研究领域的核心竞争力，有望催生一批绿色、高效的昆虫行为调控新产品。
（中国农业科学院深圳农业基因组研究所供图）