农民日报 我国科学家破译昆虫嗅觉密码 有望催生一批绿色高效的新型农药

近日，中国深圳农业基因组研究所（岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心）王桂荣团队，联合华中农业大学、中国植物保护研究所等单位，成功揭示了昆虫气味受体复合物的精细结构，剖析了气味受体与配体互作机制，破译了昆虫的嗅觉“密码”，为新型昆虫绿色农药的研发奠定了基础。相关论文于6月14日发表于国际期刊《科学》。 对于昆虫来说，气味是它们赖以延续的生存法则。昆虫依赖灵敏的嗅觉感知环境中的化学信号。昆虫的嗅觉极为灵敏，能够直接为其觅食、求偶、产卵等行为提供“导航”。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。 中国深圳农业基因组研究所研究员王桂荣介绍，每年发生的各种农作物病虫害严重威胁着粮食安全。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。因此，针对昆虫嗅觉调控等特点来研发绿色生物农药成为当前重要的研究方向，而明确昆虫嗅觉的分子调控机制正是这项研究的重要基础。 王桂荣团队致力于昆虫嗅觉识别的分子机制研究。“简单地来说，就是通过气味受体的功能筛选，找到调控昆虫行为的气味分子。然而，气味分子成千上万，找到与特定行为反应的关键气味分子无疑是大海捞针，历经十几年的研究，我们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。 此次研究借助前沿的冷冻电镜技术，深入探究豌豆蚜报警信息素受体ApOR5-Orco复合物的结构特性，解析了其在配体结合和未结合状态下的高分辨率冷冻电子显微镜结构。同时，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。 中国科学院院士康乐认为，这项研究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，为实现安全、绿色、可持续的农业生产模式提供支撑。 中国工程院院士宋宝安表示，这是昆虫嗅觉编码机制研究领域的重大突破，显著增强我国在昆虫行为调控剂研究领域的核心竞争力。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。这项研究成果为开发昆虫行为调控剂奠定了理论基础，有望催生一批绿色、高效的昆虫行为调控新产品。 (单位: 中国深圳农业基因组研究所)