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亚博网页版揭示鳞翅目昆虫与被子植物协同进化新机制

文章来源:生物杀虫剂创制与应用创新团队      作者:王桂荣   点击数: 次      发布时间:2020-11-25

近日,亚博网页版生物杀虫剂创制与应用创新团队在国际知名期刊《Molecular Biology and Evolution》上发表了题为“Odorant" Receptors for Detecting Flowering Plant Cues are Functionally Conserved across Moths and Butterflies”的研究论文。该论文系统解析了重大农业害虫棉铃虫气味受体基因家族的功能,通过对鳞翅目昆虫气味受体基因家族的进化分析和功能研究,揭示了嗅觉介导的鳞翅目昆虫与被子植物协同进化新机制。

嗅觉是害虫主要的感觉方式,在害虫寻找寄主、配偶以及逃避天敌等行为中起着非常重要的作用。鳞翅目昆虫是地球生态系统中最重要的生物类群之一,包括了大量的农业、林业害虫,每年都造成严重的经济损失。国内外对鳞翅目昆虫寻找配偶的嗅觉分子机制研究较多,但是,对于植食性昆虫如何识别寄主挥发物的分子机理却知之甚少。该研究对重大农业害虫棉铃虫的气味受体基因家族的功能进行了系统研究,测定了44个气味受体对67种寄主植物挥发物的反应,鉴定了28个气味受体的配体,绘制了棉铃虫气味受体家族编码寄主植物挥发物的功能图谱,揭示了棉铃虫气味受体通过组合编码的方式识别复杂的寄主挥发物。在此基础上,进一步通过分子系统发育和受体功能对比分析发现大多数直系同源气味受体的功能都出现了分化,只有少数几个气味受体功能保守。对鳞翅目和毛翅目31个物种气味受体分子系统发育分析表明,所有鳞翅目物种中存在一个高度保守的直系同源基因,它们在进化过程中形成独特的进化分支,受到强烈的负选择压,这些直系同源基因的功能高度保守,都对被子植物花香主要挥发物--苯乙醛有非常灵敏而且特异的反应,该受体在鳞翅目昆虫寻找寄主植物特别是花的过程中发挥关键作用。该直系同源受体的出现伴随鳞翅目昆虫的管状喙的产生,与被子植物的爆发时间一致,并在鳞翅目昆虫与被子植物的长期共存下保持了稳定的功能。

这一研究阐明了昆虫编码寄主植物挥发物的基本原理,加深了我们对昆虫与植物的协同进化过程的认识,以这类关键的嗅觉受体为靶标可以发展环境友好的害虫行为调控绿色防控技术。

亚博网页版为该论文的第一完成单位,郭孟博和杜立啸博士为论文的共同第一作者,王桂荣和刘杨研究员为论文的共同通讯作者,法国农业科学院Emmanuelle Jacquin-Joly教授参与了本项研究,该研究得到国家自然科学基金、中国农科院科技创新工程等项目的资助。

文章链接:https://academic.oup.com/mbe/advance-article-abstract/doi/10.1093/molbev/msaa300/5999809

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