在農(nóng)田的清晨，嫩綠的棉葉上常會(huì)出現(xiàn)一些不起眼的小蟲子——綠盲蝽。這些看似纖弱的害蟲，卻能通過刺吸植物汁液，讓棉花、果樹等作物減產(chǎn)。長久以來，科學(xué)家們一直在尋找精準(zhǔn)防控它們的方法。近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所的科研團(tuán)隊(duì)在《Entomologia Generalis》雜志上發(fā)表的研究，揭開了綠盲蝽雄蟲的“嗅覺秘密”：它們能同時(shí)感知配偶釋放的性信息素和寄主植物散發(fā)的揮發(fā)物，通過這種協(xié)同感知精準(zhǔn)定位目標(biāo)。這一發(fā)現(xiàn)為設(shè)計(jì)更高效的綠色防控策略提供了關(guān)鍵線索。
田間有效的“化學(xué)信號(hào)”，室內(nèi)為何失靈？
綠盲蝽的繁殖離不開性信息素這一關(guān)鍵“化學(xué)信號(hào)”。此前研究發(fā)現(xiàn)，一種名為反式-2-己烯基丁酸酯（E2HB）的性信息素組分，在田間誘捕綠盲蝽雄蟲時(shí)效果顯著。但奇怪的是，在實(shí)驗(yàn)室里，單獨(dú)的E2HB引誘作用卻不理想，雄蟲似乎難以精準(zhǔn)捕捉到這個(gè)信號(hào)。
科學(xué)家們推測，這可能與“環(huán)境化學(xué)背景”有關(guān)——寄主植物釋放的揮發(fā)物，或許在暗中調(diào)控著雄蟲對(duì)性信息素的感知。就像人類在嘈雜的街頭可能聽不清朋友的呼喚，但在熟悉的環(huán)境中卻能輕易捕捉到聲音，綠盲蝽的性信息素信號(hào)可能也需要植物揮發(fā)物的“協(xié)同作用”才能被精準(zhǔn)接收。
既是信息素探測器，又是揮發(fā)物感應(yīng)器
為了驗(yàn)證這個(gè)猜想，團(tuán)隊(duì)用“H”型嗅覺儀搭建了一個(gè)模擬田間環(huán)境的“嗅覺迷宮”。當(dāng)把性信息素E2HB和寄主植物揮發(fā)物的混合物放入迷宮一端，單獨(dú)的E2HB放在另一端時(shí)，綠盲蝽雄蟲的選擇出現(xiàn)了明顯傾斜：選擇混合物的雄蟲數(shù)量是單獨(dú)選擇E2HB的2.5倍。
這個(gè)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了寄主植物揮發(fā)物的“助攻”作用，但它們具體是如何影響綠盲蝽嗅覺的？團(tuán)隊(duì)把目光投向了綠盲蝽雄蟲觸角里的“嗅覺傳感器”——?dú)馕妒荏w（AlucORs）。這些受體就像細(xì)胞表面的“信號(hào)接收器”，能識(shí)別空氣中的化學(xué)分子并傳遞信號(hào)。通過分析，團(tuán)隊(duì)篩選出15個(gè)在感知過程中差異表達(dá)的AlucORs，它們是響應(yīng)氣味的關(guān)鍵“選手”。
為了弄清楚這些“嗅覺傳感器”的具體功能，團(tuán)隊(duì)利用非洲爪蟾卵母細(xì)胞異源表達(dá)系統(tǒng)，給這些受體“搭了個(gè)舞臺(tái)”，再通過雙電極電壓鉗記錄它們對(duì)64種化合物的反應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，有6個(gè)AlucORs表現(xiàn)得格外“高效”：它們不僅能精準(zhǔn)識(shí)別性信息素E2HB這一關(guān)鍵信號(hào)，還對(duì)結(jié)構(gòu)相似的花香酯類寄主揮發(fā)物（如丁酸丁酯、丁酸丙酯）高度敏感。
其中，AlucOR3和AlucOR81堪稱“核心受體”，對(duì)這兩類關(guān)鍵氣味分子的響應(yīng)尤為突出。就像一個(gè)既能接收特定電臺(tái)信號(hào)，又能捕捉特定環(huán)境氣息的多功能接收器，它們讓綠盲蝽在復(fù)雜環(huán)境中既能找到配偶，又能定位食物來源。
進(jìn)一步的系統(tǒng)進(jìn)化分析還發(fā)現(xiàn)，AlucOR3所在的亞支受體基因經(jīng)歷了強(qiáng)純化選擇（ω=0.17802）。這意味著在漫長的進(jìn)化中，這個(gè)“嗅覺家族”的功能被嚴(yán)格保留下來，就像經(jīng)過千錘百煉的精密儀器，確保盲蝽科昆蟲都能穩(wěn)定發(fā)揮酯類化合物的感知能力。
綠色防控新路徑：用“信號(hào)密碼”守護(hù)農(nóng)田
基于這些發(fā)現(xiàn)，團(tuán)隊(duì)提出了“化學(xué)信號(hào)協(xié)同增效模型”：當(dāng)寄主植物揮發(fā)物擴(kuò)散到空氣中時(shí)，它們會(huì)先激活綠盲蝽雄蟲身上的“雙重功能”O(jiān)Rs，就像先打開了信號(hào)放大器的開關(guān)；隨后到來的性信息素E2HB，能在這個(gè)“激活狀態(tài)”下被更高效地識(shí)別，讓雄蟲的趨向行為變得更強(qiáng)烈。
后續(xù)的行為試驗(yàn)也證實(shí)了這個(gè)模型：當(dāng)E2HB與丁酸丁酯（一種寄主揮發(fā)物）混合后，對(duì)雄蟲的誘捕效果顯著優(yōu)于單獨(dú)使用E2HB。這就像植物揮發(fā)物先喚醒了綠盲蝽的嗅覺系統(tǒng)，讓它們對(duì)性信息素信號(hào)更加敏感，最終更精準(zhǔn)地飛向目標(biāo)。
這項(xiàng)研究有何意義？綠盲蝽作為常見農(nóng)業(yè)害蟲，傳統(tǒng)防治依賴農(nóng)藥，既可能傷害益蟲，又會(huì)造成環(huán)境殘留。該研究揭示的協(xié)同感知機(jī)制，讓科學(xué)家們找到了精準(zhǔn)調(diào)控綠盲蝽行為的“密碼”。
這項(xiàng)研究不僅讓我們理解了植食性昆蟲“定位配偶”和“識(shí)別寄主”的協(xié)同策略，更提供了從分子機(jī)制到田間應(yīng)用的完整解決方案。未來，科研人員或許可通過設(shè)計(jì)“性信息素+寄主揮發(fā)物”的協(xié)同引誘劑，高效誘捕綠盲蝽雄蟲，減少它們的繁殖機(jī)會(huì)，從而降低蟲害。這種方法無需依賴化學(xué)農(nóng)藥，既環(huán)保又高效，為害蟲綠色防控開辟了新路徑。
