烟粉虱拒避野生多毛番茄挥发物R-芳姜黄烯的嗅觉分子机制

发布时间：2021年10月25日 09:18　　浏览次数：881

烟粉虱（Bemisiatabaci）通过直接刺吸和传播番茄黄化曲叶病毒，对栽培番茄（Solanum lycopersicum）产量造成毁灭性的损失，然而烟粉虱对野生多毛番茄（Solanum habrochaites）却极少危害。研究表明，烟粉虱对野生番茄具有先天的拒避性。但烟粉虱对野生多毛番茄挥发物拒避行为的内在分子机制尚不清楚。在野外自然条件下，害虫寻找寄主植物依赖于其强大的嗅觉系统相关基因，其中就包括气味结合蛋白（odorant binding protein, OBP），它在害虫对植物挥发性气味的识别和运输过程中起到至关重要的作用。

2021年10月20日，《JOURNAL OF AGRICULTURAL AND FOOD CHEMISTRY》在线发表了北京市农林科学院植物保护研究所蔬菜害虫研究室题为“Odorant-Binding Protein 1 Plays a Crucial Role in the Olfactory Response of Bemisiatabacito R ‑Curcumene”的研究论文。

本研究首先通过GC-MS技术，确认了R-芳姜黄烯为野生多毛番茄叶片的主要挥发物组分。并采用RT-qPCR测定了烟粉虱在栽培番茄和野生多毛番茄叶片处理后烟粉虱OBPs基因的表达差异，发现OBP1和OBP4在野生多毛番茄叶片刺激处理后诱导上调表达。进一步，对OBP1和OBP4进行蛋白原核表达、纯化和荧光结合竞争分析，发现OBP1对R-芳姜黄烯表现出特异的结合活性。利用计算虚拟突变结合定点突变技术，比较了BtOBP1及其突变体对R-芳姜黄烯及其类似物的结合亲和力差异，发现突变体N108单氨基酸的突变即可影响OBP1与R-芳姜黄烯的结合能力（图1）。最后，对OBP1进行了RNA干扰实验，发现沉默OBP1显著降低了烟粉虱对R-芳姜黄烯的驱避行为（图2）。

图1：OBP1及其突变体对R-芳姜黄烯及其类似物的结合能力

图2：RNA干扰OBP1后对烟粉虱驱避R-芳姜黄烯能力的影响

以上研究结果表明， OBP1是烟粉虱参与对野生多毛番茄叶片挥发物主要组分R-芳姜黄烯的嗅觉识别的关键蛋白，为进一步揭示烟粉虱先天拒避野生多毛番茄的嗅觉分子机制奠定了基础。该研究也为未来烟粉虱的行为调控技术及行为调控剂研发提供了理论依据和技术支撑。

北京市农林科学院植物保护研究所科研助理詹海霞为第一作者；李峰奇副教授为本论文的通讯作者；罗晨研究员、助理研究员渠成、研究生李都、田嘉慧，埃及农业研究中心Youssef  Dewer教授参与了该研究。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.jafc.1c0382