炎炎夏日，正是農(nóng)作物生長(zhǎng)的時(shí)機(jī)，也是害蟲(chóng)肆虐的季節(jié)。為了避免害蟲(chóng)啃噬莊稼，農(nóng)民往往會(huì)噴灑農(nóng)藥，但這也會(huì)帶來(lái)許多問(wèn)題，比如農(nóng)藥殘留、污染……中國(guó)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）研究員王桂榮說(shuō)：“有的害蟲(chóng)的抗藥性愈加嚴(yán)重，有的昆蟲(chóng)放在藥里泡都泡不死”。

為了解決這些問(wèn)題，王桂榮及其團(tuán)隊(duì)決定從昆蟲(chóng)的嗅覺(jué)入手，研究有關(guān)昆蟲(chóng)行為的調(diào)控技術(shù)。“嗅覺(jué)在昆蟲(chóng)的取食、產(chǎn)卵等過(guò)程中起著非常重要的作用?！蓖豕饦s認(rèn)為，可以通過(guò)微量的化學(xué)氣味將昆蟲(chóng)引誘到特定地點(diǎn)集中殺滅。

如何掌控昆蟲(chóng)的嗅覺(jué)“密碼”？近日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》（Science）在線發(fā)表了王桂榮團(tuán)隊(duì)與華中農(nóng)業(yè)大學(xué)教授殷平團(tuán)隊(duì)、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所等單位合作完成的最新研究成果。團(tuán)隊(duì)成功解析了害蟲(chóng)豌豆蚜的氣味受體精細(xì)結(jié)構(gòu)，揭示了氣味受體在嗅覺(jué)調(diào)控過(guò)程中的分子機(jī)制，為新型昆蟲(chóng)綠色農(nóng)藥的研發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

深吸一口氣，涌入鼻腔的，也許是雨后清晨花草的芬芳，抑或垃圾堆飄來(lái)的陣陣惡臭，前者令人神清氣爽，后者令人捂鼻作嘔……氣味，成為人們選擇親近或逃離的重要判斷標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于昆蟲(chóng)來(lái)說(shuō)，則是它們賴以延續(xù)的生存法則。

王桂榮介紹，昆蟲(chóng)依賴嗅覺(jué)感知環(huán)境中的化學(xué)信息。在昆蟲(chóng)嗅覺(jué)識(shí)別的過(guò)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)，從而影響昆蟲(chóng)相應(yīng)的行為反應(yīng)。

報(bào)警信息素受體就是其中一種。研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)蚜蟲(chóng)在遇天敵攻擊或者其他危險(xiǎn)時(shí)，會(huì)從腹管中釋放出含有報(bào)警信息素的小液滴，“警告”鄰近的蚜蟲(chóng)快速逃離。

與脊椎動(dòng)物單個(gè)受體發(fā)揮獨(dú)立功能不同，絕大多數(shù)昆蟲(chóng)通過(guò)特異性受體和共受體（Orco）結(jié)合形成OR-Orco復(fù)合物，共同影響昆蟲(chóng)取食、交配等重要行為反應(yīng)。盡管昆蟲(chóng)氣味受體被發(fā)現(xiàn)已有20多年，但OR-Orco復(fù)合物的三維結(jié)構(gòu)一直是個(gè)待解之謎。此項(xiàng)研究在國(guó)際上首次解析了昆蟲(chóng)OR-Orco復(fù)合體的精細(xì)結(jié)構(gòu)特性。

“這一里程碑式的突破，為基于結(jié)構(gòu)生物學(xué)高通量篩選殺蟲(chóng)劑和驅(qū)避劑奠定了理論基礎(chǔ)，將有力推動(dòng)害蟲(chóng)綠色防控新產(chǎn)品研發(fā)進(jìn)程，為實(shí)現(xiàn)安全、綠色、可持續(xù)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式提供強(qiáng)有力的支撐?！敝袊?guó)科學(xué)院院士康樂(lè)給出這一評(píng)價(jià)。

王桂榮團(tuán)隊(duì)在前期工作中，成功揭示了蚜蟲(chóng)識(shí)別報(bào)警信息素的新機(jī)制，并進(jìn)一步闡明了報(bào)警信息素如何巧妙地調(diào)控天敵昆蟲(chóng)精準(zhǔn)定位蚜蟲(chóng)的內(nèi)在機(jī)制，為理解昆蟲(chóng)間的相互作用提供了新的視角。這些研究成果展示了報(bào)警信息素及其類似物作為昆蟲(chóng)行為調(diào)控劑的巨大潛力。

歐洲科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院外籍院士比爾·漢森回憶，2004年，兩位科學(xué)家因發(fā)現(xiàn)哺乳動(dòng)物嗅覺(jué)受體而獲諾貝爾獎(jiǎng)。國(guó)際科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步揭示了昆蟲(chóng)氣味受體的存在。后來(lái)，科學(xué)家認(rèn)識(shí)到這些昆蟲(chóng)的氣味受體需要和共受體結(jié)合，才能高效地發(fā)揮其功能。

他認(rèn)為，如今王桂榮團(tuán)隊(duì)研究成果具有深遠(yuǎn)意義，因?yàn)槿祟悓?duì)嗅覺(jué)受體如何識(shí)別生物體內(nèi)分子的機(jī)制，仍不完全了解。此外，研究聚焦于蚜蟲(chóng)這一重要的農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)，這些發(fā)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)防控具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

昆蟲(chóng)嗅覺(jué)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(chóng)的長(zhǎng)期控制。以嗅覺(jué)靶標(biāo)為出發(fā)點(diǎn)，開(kāi)發(fā)行為調(diào)控劑已成為當(dāng)前研究的重要方向。

如今，這一突破性的發(fā)現(xiàn)，為基于靶標(biāo)結(jié)構(gòu)的先導(dǎo)化合物篩選提供了分子基礎(chǔ)，為高效、特異性綠色昆蟲(chóng)行為調(diào)控劑的創(chuàng)制開(kāi)辟了新的道路。

“創(chuàng)制靶向小分子綠色農(nóng)藥是國(guó)際前沿研究課題，也是國(guó)家重大戰(zhàn)略需求。基于靈敏的嗅覺(jué)研發(fā)的害蟲(chóng)引誘劑和驅(qū)避劑，是全球公認(rèn)的綠色防控技術(shù)，嗅覺(jué)受體結(jié)構(gòu)未知是研發(fā)高效引誘劑和驅(qū)避劑的卡點(diǎn)?！敝袊?guó)工程院院士、貴州大學(xué)校長(zhǎng)宋寶安說(shuō)。

在他看來(lái)，王桂榮團(tuán)隊(duì)揭示了昆蟲(chóng)氣味受體OR-Orco復(fù)合物的三維結(jié)構(gòu)，深入剖析了氣味受體與配體互作機(jī)制，是昆蟲(chóng)嗅覺(jué)編碼機(jī)制研究領(lǐng)域的重大突破，有望催生一批綠色、高效的昆蟲(chóng)行為調(diào)控新產(chǎn)品。

來(lái)源：中國(guó)青年報(bào)