[人民政協(xié)報] 害蟲綠色防控研發(fā)獲突破
在生物學家眼中,昆蟲是如何感知氣味的?又是如何做出行為反應(yīng)的?這項研究昆蟲化學生態(tài)學的重要課題,日前獲得重大突破。中國農(nóng)業(yè)科學院王桂榮和他的團隊歷經(jīng)十幾年的研究,王桂榮和他的團隊找到了一種高通量的方法,并成功篩選得到綠色高效的昆蟲嗅覺行為調(diào)控劑。
北京時間2024年6月14日,國際頂級學術(shù)期刊《科學(Science)》在線發(fā)表了中國農(nóng)業(yè)科學院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所(嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學與技術(shù)廣東省實驗室深圳分中心)王桂榮團隊與華中農(nóng)業(yè)大學殷平教授團隊、中國農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所等單位合作完成的最新研究成果:“昆蟲氣味受體OR-Orco異聚體識別氣味分子的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)”,研究揭示了氣味配體誘導的氣味受體離子通道門控機制,從而為針對氣味受體的新型昆蟲綠色行為調(diào)控劑的研發(fā)奠定了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
據(jù)介紹,昆蟲依賴靈敏的嗅覺感知環(huán)境中的化學信息。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?qū)⑼饨绲幕瘜W信號轉(zhuǎn)化為生物電信號,從而介導昆蟲相應(yīng)的行為反應(yīng)。王桂榮團隊此前成功揭示了蚜蟲識別報警信息素的新機制,發(fā)現(xiàn)大多數(shù)蚜蟲在遇天敵攻擊或者其它危險時,會從腹管中釋放出含有報警信息素的小液滴,“警告”鄰近的蚜蟲快速逃離或掉落。
團隊借助前沿的冷凍電鏡技術(shù),深入探究了豌豆蚜報警信息素受體復合物的結(jié)構(gòu)特性,成功解析了ApOR5-Orco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)。
該研究不僅首次展示了昆蟲OR-Orco異源復合物在獨立(封閉通道)和配體結(jié)合(開放通道)兩種狀態(tài)下的獨特結(jié)構(gòu),而且深入揭示了昆蟲氣味識別通道門控的分子機制。昆蟲嗅覺行為調(diào)控劑的應(yīng)用是全球公認的綠色防控技術(shù),具有生物靈敏度高、選擇性強、環(huán)境友好等優(yōu)點,能實現(xiàn)害蟲的長期控制。以嗅覺靶標為出發(fā)點,開發(fā)行為調(diào)控劑已成為當前研究的重要方向。
王桂榮表示,該成果的關(guān)鍵是利用了分子對接、人工智能,利用了基因組所的強大算力,進行高通量篩選而實現(xiàn)的。這一突破性的發(fā)現(xiàn),為基于靶標結(jié)構(gòu)的先導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。同時,也為科學合理地開發(fā)蚜蟲綠色防控技術(shù)提供了強有力的理論支撐和實踐指導,具有重要的科學意義和實際應(yīng)用價值。
該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、深圳市科技計劃項目、中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程等項目的資助。目前,這項技術(shù)已與國內(nèi)多家企業(yè)開始商業(yè)化應(yīng)用。
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