近日，中國農業(yè)科學院深圳農業(yè)基因組研究所（嶺南現代農業(yè)科學與技術廣東省實驗室深圳分中心）王桂榮團隊，聯(lián)合華中農業(yè)大學、中國農業(yè)科學院植物保護研究所等單位，成功揭示了昆蟲氣味受體復合物的精細結構，剖析了氣味受體與配體互作機制，破譯了昆蟲的嗅覺“密碼”，為新型昆蟲綠色農藥的研發(fā)奠定了基礎。相關論文于6月14日發(fā)表于國際期刊《科學》。
對于昆蟲來說，氣味是它們賴以延續(xù)的生存法則。昆蟲依賴靈敏的嗅覺感知環(huán)境中的化學信號。昆蟲的嗅覺極為靈敏，能夠直接為其覓食、求偶、產卵等行為提供“導航”。在嗅覺識別的過程中，氣味受體（OR）扮演著核心角色，它們被激活后能夠將外界的化學信號轉化為生物電信號，從而介導昆蟲相應的行為反應。
中國農業(yè)科學院深圳農業(yè)基因組研究所研究員王桂榮介紹，每年發(fā)生的各種農作物病蟲害嚴重威脅著糧食安全。昆蟲嗅覺行為調控劑的應用是全球公認的綠色防控技術，具有生物靈敏度高、選擇性強、環(huán)境友好等優(yōu)點，能實現害蟲的長期控制。因此，針對昆蟲嗅覺調控等特點來研發(fā)綠色生物農藥成為當前重要的研究方向，而明確昆蟲嗅覺的分子調控機制正是這項研究的重要基礎。
王桂榮團隊致力于昆蟲嗅覺識別的分子機制研究?！昂唵蔚貋碚f，就是通過氣味受體的功能篩選，找到調控昆蟲行為的氣味分子。然而，氣味分子成千上萬，找到與特定行為反應的關鍵氣味分子無疑是大海撈針，歷經十幾年的研究，我們找到了一種高通量的方法，并成功篩選出綠色高效的昆蟲嗅覺行為調控劑?！蓖豕饦s告訴記者。
此次研究借助前沿的冷凍電鏡技術，深入探究豌豆蚜報警信息素受體ApOR5-Orco復合物的結構特性，解析了其在配體結合和未結合狀態(tài)下的高分辨率冷凍電子顯微鏡結構。同時，揭示了昆蟲氣味識別通道門控的分子機制。王桂榮指出，這一發(fā)現，為基于靶標結構的先導化合物篩選提供了寶貴的分子基礎，為高效、特異性綠色昆蟲行為調控劑的創(chuàng)制開辟了新的道路。
中國科學院院士康樂認為，這項研究為基于結構生物學高通量篩選殺蟲劑和驅避劑奠定了理論基礎，將有力推動害蟲綠色防控新產品研發(fā)，為實現安全、綠色、可持續(xù)的農業(yè)生產模式提供支撐。
中國工程院院士宋寶安表示，這是昆蟲嗅覺編碼機制研究領域的重大突破，顯著增強我國在昆蟲行為調控劑研究領域的核心競爭力。創(chuàng)制靶向小分子綠色農藥是國際前沿研究課題，也是國家重大戰(zhàn)略需求。這項研究成果為開發(fā)昆蟲行為調控劑奠定了理論基礎，有望催生一批綠色、高效的昆蟲行為調控新產品。
