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了解作物害虫的进化可能会促进生物防治

埃及棉叶虫(Spodopteralittoralis)是法国的一种害虫。它遍布地中海盆地以及非洲和中东。蛾幼虫是极端杂食性的,对多种作物物种(例如,玉米、豆类、棉花、西红柿、辣椒)造成损害。

作为降低农药水平的更广泛努力的一部分,研究人员必须开发有效的生物防治方法。这种策略通常依赖于使用最常见的性信息素来破坏繁殖和诱捕飞蛾。然而,信息素合成是一个昂贵的过程,因此手头有其他控制策略仍然很重要。为此,研究人员需要提高对这种蛾的嗅觉感受器的了解。

2019年,研究人员发现了OR5,这是埃及棉叶虫中的一种嗅觉受体,可识别雌性性信息素混合物中的主要化合物。在这项新研究中,同一位科学家探索了受体在斜纹夜蛾内的进化轨迹,以更好地表征其功能和特异性。

他们使用了一种组合方法,在计算机分析的帮助下,他们在实验室中复活了祖先的受体,并对受体的3D结构进行了建模。因此,他们能够确定OR5出现在大约700万年前。研究人员还采用定点诱变来探索OR5的基因微调,这使他们能够识别受体高度特异性背后的八个氨基酸(AA)。

这一发现特别出乎意料,因为过去对受体进化的研究表明,只需一两个AA取代就足以改变具有重要生态学意义的受体的功能。

如果研究人员希望预测对基于信息素的植物保护产品产生抗药性,他们必须阐明嗅觉受体是如何在进化过程中出现并获得特异性的。这项研究推进了上述目标,此外,还阐明了OR5的功能,OR5是一种高度特异性受体,在两种斜纹夜蛾物种——埃及棉叶虫和烟草地老虎(S.litura)的繁殖中必不可少。

后者主要发生在亚洲,也是杂食性的。上面详述的发现将有助于刺激新的生物防治策略的发展,这些策略依赖于(1)激动剂分子,它占据受体以排除关键的信息素化合物,或(2)拮抗剂分子,它阻止受体被关键信息素化合物。

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