橘小实蝇化学通讯机制与引诱剂开发策略

实蝇是全球重大的果蔬虫害,对世界年均造成的经济损失高达20亿美元。橘小实蝇Bactrocera dorsalis是该类害虫的代表之一,每年对我国柑橘产业造成严重损失。以雄性引诱剂和蛋白饵剂为核心的诱杀技术已用于害虫监测和绿色防控,但是田间防控效果有待进一步提高。随着高通量测序技术成本的降低以及现代分子生物学技术的发展,科学家们提出先解析害虫化学感受的分子机制,鉴定关键的化学感受分子靶标,并以鉴定的新靶标设计和筛选更为稳定和高效引诱剂和食诱剂。为促进以关键化学感受分子为靶标的橘小实蝇行为调控技术的发展,本文综述了调控橘小实蝇行为的重要化学物质及其化学感受识别机制的研究现状。调控橘小实蝇行为的重要挥发物主要包括性信息素、植物挥发物和食物源蛋白气味。前两者中鉴定获得的特异性化合物质与橘小实蝇成虫的行为关系较为明确,例如性信息素中得到吡嗪类物质能够引诱雌虫,植物挥发物中的甲基丁香酚引诱雄虫,γ-辛内酯能够诱发雌虫产卵等;而后者食物源蛋白气味则由于成分复杂,在田间虽有一定效果,但缺乏特定化合物在雌雄虫具体行为中的功能验证。嗅觉感受机制中,外周神经感器与中枢触角叶仅有形态描述,不同类型嗅觉神经元的功能还不明确;目前通过生物信息学分析已鉴定出大量的橘小实蝇化学感觉相关蛋白,包括49种气味结合蛋白(odorant binding proteins,OBPs)、60种气味受体(odorant receptors,ORs)、23种离子型受体(ionotropic receptors,IRs)和17种味觉受体(gustatory receptors,GRs),得到功能解析的嗅觉基因数量较少。综上可知,现虽已鉴定了部分对橘小实蝇具有行为活性的化合物质,且已有大量嗅觉蛋白作为候选分子靶标,但缺乏“化学物质-嗅觉分子靶标与神经-行为”的对应关系,这极大地限制了嗅觉分子靶标在引诱剂研发中的作用。因此,在此基础上,我们提出了基于嗅觉关键分子靶标的橘小实蝇行为调控技术开发策略,以期为设计和筛选橘小实蝇高效行为调控制剂提供新思路。