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作物科学高端讲坛:棉铃虫是怎样求偶的?

南湖网讯(记者黄晴王先红)9月6日上午,中国农业科学院植物保护研究所研究员、国家病虫害生物学重点实验室副主任王桂荣博士参观了我校植物科学技术研究所作物科学高端论坛,为我们的学生带来了一篇关于“棉铃虫交配行为嗅觉分子机制”的专题报道。气味在昆虫适应和种群繁殖中具有重要的生物学和生态学意义,但它也是一个主要的弱点首先,王桂荣介绍了筛选害虫行为调节剂的传统化学生态学方法。“通常的害虫行为调节剂,如驱蚊胺、交配干扰剂和性引诱剂,只是利用了这一弱点。”他说,筛选昆虫行为调节剂可以使用传统的化学生态学来收集和鉴定化合物,然后进行行为鉴定和开发行为调节剂。先前的研究表明昆虫的嗅觉神经是由启动表达的受体决定的。因此,该团队选择受体作为靶点,并通过体外表达筛选调节剂的类型。与传统方法相比,该方法的筛选率提高了100倍。此外,昆虫嗅觉受体的进化与其生态位密切相关。昆虫嗅觉受体的组合编码显示了其复杂性,证明了传统筛选行为调节因子的方法是无效的,可以监测但不能达到防治效果。

后来,王桂荣向学生们介绍了棉铃虫雌雄交配的交流机制。棉铃虫的雌性性腺释放出多种性信息素成分,其中主要的性信息素成分具有吸引雄性交配的功能,但次要的性信息素成分的功能尚不清楚,这表明它可能在与同一领域的相关物种形成生殖隔离中发挥作用。本研究首次发现棉铃虫雌蛾挥发性信息素主要成分的时间与交配高峰期不一致。进一步研究发现,不同年龄雌蛾腺体中Z11-16:羟基含量与棉铃虫交配率呈负相关,提示信息素拮抗剂Z11-16:羟基的次级成分可能参与了棉铃虫交配的调控。CRISPR/Cas9用于敲除棉铃虫的受体OR16,该受体感知Z11-16:OH。突变雄性昆虫对Z11-16:羟基失去了电生理反应和驱避行为反应。本研究分析了信息素主成分在害虫交配正向调节中的嗅觉分子机制,提出并证明了拮抗剂参与害虫交配负向调节。

谈到研究前景,王桂荣说,除了性激素识别,棉铃虫对寄主植物的识别也特别重要。他希望该团队能够阐明棉铃虫的气味受体,并利用它揭示害虫中枢神经系统参与嗅觉感知的机制。

最后,每个人都和王桂荣交换了问题和答案。我校植物研究所的王谢曼伦教授为了寻找食物,问了棉铃虫幼虫性激素鉴定的问题:“棉铃虫成虫产卵时选择的环境绝对适合生存,而且有充足的食物供应。那为什么幼虫要通过识别性激素来寻找食物呢?”王桂荣回应了目前的猜测,即蠕虫确实会选择最佳产卵环境,而环境也在不断变化。他说将来会进行进一步的研究。

点评:王谢曼伦、朱正宁



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