近日,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所(嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗(yàn)室深圳分中心)王桂榮團(tuán)隊(duì),聯(lián)合華中農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所等單位,成功揭示了昆蟲氣味受體復(fù)合物的精細(xì)結(jié)構(gòu),剖析了氣味受體與配體互作機(jī)制,破譯了昆蟲的嗅覺“密碼”,為新型昆蟲綠色農(nóng)藥的研發(fā)奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)論文于6月14日發(fā)表于國際期刊《科學(xué)》。
對(duì)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(xué)信號(hào)。昆蟲的嗅覺極為靈敏,能夠直接為其覓食、求偶、產(chǎn)卵等行為提供“導(dǎo)航”。在嗅覺識(shí)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?qū)⑼饨绲幕瘜W(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)化為生物電信號(hào),從而介導(dǎo)昆蟲相應(yīng)的行為反應(yīng)。
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)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(nóng)作物病蟲害嚴(yán)重威脅著糧食安全。昆蟲嗅覺行為調(diào)控劑的應(yīng)用是全球公認(rèn)的綠色防控技術(shù),具有生物靈敏度高、選擇性強(qiáng)、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn),能實(shí)現(xiàn)害蟲的長期控制。因此,針對(duì)昆蟲嗅覺調(diào)控等特點(diǎn)來研發(fā)綠色生物農(nóng)藥成為當(dāng)前重要的研究方向,而明確昆蟲嗅覺的分子調(diào)控機(jī)制正是這項(xiàng)研究的重要基礎(chǔ)。
王桂榮團(tuán)隊(duì)致力于昆蟲嗅覺識(shí)別的分子機(jī)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(diào)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(yīng)的關(guān)鍵氣味分子無疑是大海撈針,歷經(jīng)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(diào)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(shù),深入探究豌豆蚜報(bào)警信息素受體ApOR5-Orco復(fù)合物的結(jié)構(gòu)特性,解析了其在配體結(jié)合和未結(jié)合狀態(tài)下的高分辨率冷凍電子顯微鏡結(jié)構(gòu)。同時(shí),揭示了昆蟲氣味識(shí)別通道門控的分子機(jī)制。王桂榮指出,這一發(fā)現(xiàn),為基于靶標(biāo)結(jié)構(gòu)的先導(dǎo)化合物篩選提供了寶貴的分子基礎(chǔ),為高效、特異性綠色昆蟲行為調(diào)控劑的創(chuàng)制開辟了新的道路。
中國科學(xué)院院士康樂認(rèn)為,這項(xiàng)研究為基于結(jié)構(gòu)生物學(xué)高通量篩選殺蟲劑和驅(qū)避劑奠定了理論基礎(chǔ),將有力推動(dòng)害蟲綠色防控新產(chǎn)品研發(fā),為實(shí)現(xiàn)安全、綠色、可持續(xù)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(jī)制研究領(lǐng)域的重大突破,顯著增強(qiáng)我國在昆蟲行為調(diào)控劑研究領(lǐng)域的核心競爭力。創(chuàng)制靶向小分子綠色農(nóng)藥是國際前沿研究課題,也是國家重大戰(zhàn)略需求。這項(xiàng)研究成果為開發(fā)昆蟲行為調(diào)控劑奠定了理論基礎(chǔ),有望催生一批綠色、高效的昆蟲行為調(diào)控新產(chǎn)品。