遇天敌攻击如何“报警”——我国科研人员破译昆虫嗅觉“密码”

来源: 羊城派
2024-06-24 22:16:20

  为了解决这些问题,王桂荣及其团队决定从昆虫的嗅觉入手,研究有关昆虫行为的调控技术。“嗅觉在昆虫的取食、产卵等过程中起着非常重要的作用。”王桂荣认为,可以通过微量的化学气味将昆虫引诱到特定地点集中杀灭。

  如何掌控昆虫的嗅觉“密码”?近日,国际学术期刊《科学》(Science)在线发表了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。团队成功解析了害虫豌豆蚜的气味受体精细结构,揭示了气味受体在嗅觉调控过程中的分子机制,为新型昆虫绿色农药的研发奠定了基础。

  深吸一口气,涌入鼻腔的,也许是雨后清晨花草的芬芳,抑或垃圾堆飘来的阵阵恶臭,前者令人神清气爽,后者令人捂鼻作呕……气味,成为人们选择亲近或逃离的重要判 断标准,对于昆虫来说,则是它们赖以延续的生存法则。

  王桂荣介绍,昆虫依赖嗅觉感知环境中的化学信息。在昆虫嗅觉识别的过程中,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,从而影响昆虫相应的行为反应。

  报警信息素受体就是其中一种。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。

  与脊椎动物单个受体发挥独立功能不同,绝大多数昆虫通过特异性受体和共受体(Orco)结合形成OR-Orco复合物,共同影响昆虫取食、交配等重要行为反应。尽管昆虫气味受体被发现已有20多年,但OR-Orco复合物的三维结构一直是个待解之谜。此项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。

  “这一里程碑式的突破,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。”中国科学院院士康乐给出这一评价。

  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。

  欧洲科学院院士、中国科学院外籍院士比尔·汉森回忆,2004年,两位科学家因发现哺乳动物嗅觉受体而获诺贝尔奖。国际科研团队进一步揭示了昆虫气味受体的存在。后来,科学家认识到这些昆虫的气味受体需要和共受体结合,才能高效地发挥其功能。

  他认为,如今王桂荣团队研究成果具有深远意义,因为人类对嗅觉受体如何识别生物体内分子的机制,仍不完全了解。此外,研究聚焦于蚜虫这一重要的农业害虫,这些发现对农业害虫防控具有潜在的应用价值。

  昆虫嗅觉行为调控剂的应用是全球公认的绿色防控技术,具有生物灵敏度高、选择性强、环境友好等优点,能实现害虫的长期控制。以嗅觉靶标为出发点,开发行为调控剂已成为当前研究的重要方向。

  如今,这一突破性的发现,为基于靶标结构的先导化合物筛选提供了分子基础,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。

  “创制靶向小分子绿色农药是国际前沿研究课题,也是国家重大战略需求。基于灵敏的嗅觉研发的害虫引诱剂和驱避剂,是全球公认的绿色防控技术,嗅觉受体结构未知是研发高效引诱剂和驱避剂的卡点。”中国工程院院士、贵州大学校长宋宝安说。

  在他看来,王桂荣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,有望催生一批绿色、高效的昆虫行为调控新产品。

  也就是说,改革几年后,越来越多的申请人选择做“需求导向”型项目。2019年初,国家自然科学基金委主任李静海接受中科院主管的《国家科学评论》期刊专访时曾表示,他推测,几年后,需求导向的申请数量和资助金额可能会适当提高,“这个估计一方面来自经验,另一方面也因为基金委会加强对需求导向研究的关注⋯⋯如果现在不能通过改革使资助系统适应新的形势,我们将会失去机遇。”李静海强调。

  在庄辞看来,基础学科研究中心的定位要足够高,可以依托具有良好基础的研究院所或高校去建设,政府给予足够丰裕的稳定支持经费,一种理想的运行模式是参照日本“世界顶级国际研究中心(WPI)”计划。

  这种传统也得到了传承。别人家孩子小时候同学聚会是去踏青、逛公园,锦州孩子从小学开始,同学聚会就是海边烧烤。有人带炭,有人带炉子,有人带串儿,有人带佐料,分工配合,革命友谊从小就在烧烤中建立了。所以,在外地上学工作的锦州孩子回到锦州,跟同学的聚集地永远都是烧烤店。

  淄博是一座重工业城市,拥有全面的工业门类,曾凭借着良好的基础和资源禀赋,取得了辉煌的成就。然而,随着经济社会的不断发展,淄博所处的产业环境发生变化,面临着巨大的产业转型升级压力。曾经拖动经济齿轮飞速运转的重工业,变成了淄博必须“腾笼换鸟”的历史包袱。

  近日,中纪委网站刊发题为《欲壑难填 终陷囹圄》的文章,对北京市西城区市场监督管理局原党组书记、局长闫学会严重违纪违法案进行剖析。

  在熙熙攘攘的车厢里,一大批操着同样口音的老年旅客,相互间显得非常热络熟悉,他们彼此“串门”聊天,或者交换着零食之类。我好奇一问,得知对方是来自山西大同的老年旅行团,一行大约有20人。他们刚刚游览了京城,下一程即是江城武汉,接下来还要去南宁、广州等地游玩。

陈秀祥

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