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ManBetX揭示麦蚜及其寄生性天敌烟蚜茧蜂对报警信息素识别的趋同进化机制

文章来源:粮食作物害虫监测与控制创新团      作者:范 佳   点击数: 次      发布时间:2022-12-23

近日,ManBetX(中国)官方网站粮食作物害虫监测与控制创新团队在《International Journal of Biological Macromolecules》(IF=8.025,JCR一区)发表了题为“Functional analysis of odorant-binding proteins for the parasitic host location to implicate convergent evolution between the grain aphid and its parasitoid  Aphidius gifuensis ”的论文,揭示了麦蚜和烟蚜茧蜂对蚜虫报警信息素E-β-法尼烯(EBF)识别的趋同进化机制,解析了EBF介导的烟蚜茧蜂对麦蚜生物防治的应用潜力。

麦蚜是我国小麦生产中重要害虫,有翅蚜具有迁飞特性。荻草谷网蚜 Sitobion miscanthi 是麦蚜优势种,广泛分布于小麦主产区。该蚜在我国1月份0℃等温线以北地区无法安全越冬,虫源均为翌年春天自南方接续迁入。烟蚜茧蜂 Aphidifus gifuensis 是该蚜的主要寄生性天敌,但对有翅蚜的自然寄生率较低。本研究结果显示,外施纳克水平EBF即可显著提高烟蚜茧蜂对有翅蚜的寄生率,有助提高控害力。近一步研究揭示了烟蚜茧蜂嗅觉系统的气味结合蛋白OBP家族在感知EBF过程中具有高度可塑性及复杂性,协同调控EBF的识别。基于烟蚜茧蜂基因组测序及转录组分析等共筛选出5个OBP通过上调或者下调响应EBF诱导,其中仅AgifOBP6对从低到高剂量的EBF均响应(上调)。并且结合分析及分子对接检测到AgifOBP6蛋白对EBF具强结合特性,主要由疏水作用力维持。此外,序列比对和系统进化分析确定烟蚜茧蜂EBF结合蛋白(AgifOBP6)与蚜虫EBF结合蛋白(OBP3/7/9)均不同源,表明烟蚜茧蜂和蚜虫对EBF的识别感受系统同功不同源,为趋同进化的结果。研究结果阐释了烟蚜茧蜂趋向EBF的分子机制,首次提出蚜虫及其寄生性天敌对EBF识别的分子基础(OBP)不同源,是趋同进化的结果。同时,为研发麦蚜“以虫治虫”的生物防治应用技术、实现麦蚜绿色防控策略提供理论指导。

中国农科院ManBetX和比利时列日大学联合培养博士研究生蒋欣为论文第一作者,范佳副研究员和陈巨莲研究员为本文通讯作者。比利时列日大学Frédéric Francis教授、中国农业大学植保学院秦耀果博士和云南省农科院农业环境资源研究所徐云研究员、中国农科院ManBetX部分研究生等参与了此项研究。该研究得到了国家自然科学基金(31801739, 31871966)、国家重点研发计划 (2021YFE0115600, 2017YFD0201700)、中国农科院农业科技创新工程(CAAS-ZDRW 20108)和中国捐赠 CABI 发展基金 (IVM10051)等项目的资助。

外施纳克级EBF于荻草谷网蚜对烟蚜茧蜂寄生率的影响

烟蚜茧蜂OBP在识别EBF过程中的表达可塑性

文章链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141813022029622?dgcid=coauthor