近日，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)研究員王桂榮團(tuán)隊(duì)在《自然—通訊》（Nature Communications）上發(fā)表了研究論文。該研究首次揭示了花粉系統(tǒng)中的酵母通過(guò)代謝揮發(fā)性有機(jī)物異戊醇，精準(zhǔn)引導(dǎo)東方黏蟲(chóng)定位富含花粉的發(fā)酵花蜜，進(jìn)而揭開(kāi)了昆蟲(chóng)、微生物與植物之間復(fù)雜互作機(jī)制的新篇章。
傳粉系統(tǒng)中“昆蟲(chóng)—酵母—植物”三方互作模式。中國(guó)農(nóng)科院供圖
長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)界普遍認(rèn)為吸引昆蟲(chóng)的花香主要源自植物本身的芳香物質(zhì)。然而，近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)，花蜜常被微生物，尤其是酵母菌侵染，其代謝產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)物會(huì)影響昆蟲(chóng)的訪花行為。研究表明，花粉的加入不僅提升了花蜜中的氨基酸等物質(zhì)含量，還降低了碳氮比，從而促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)和代謝活動(dòng)。然而，花蜜中微生物釋放的揮發(fā)物如何吸引昆蟲(chóng)覓食傳粉，其作用機(jī)制及生態(tài)學(xué)意義尚不清楚。
研究發(fā)現(xiàn)，酵母菌在富含花粉的花蜜中才能大量產(chǎn)生揮發(fā)性物質(zhì)，而這些物質(zhì)的產(chǎn)生對(duì)東方黏蟲(chóng)具有顯著的吸引作用。東方黏蟲(chóng)通過(guò)觸角上的特定嗅覺(jué)受體MsepOR8識(shí)別異戊醇。當(dāng)這個(gè)受體受到異戊醇刺激時(shí)，神經(jīng)信號(hào)傳導(dǎo)至特定的嗅小球AM2，進(jìn)而傳遞到大腦的嗅覺(jué)中樞。
進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)表明，這一氣味引導(dǎo)機(jī)制形成了一個(gè)精密的“互利循環(huán)”：酵母通過(guò)異戊醇吸引東方黏蟲(chóng)來(lái)采食富含花粉的發(fā)酵花蜜，而東方黏蟲(chóng)在此過(guò)程中傳播了酵母菌的孢子至新的花源。此外，花粉的攝取對(duì)東方黏蟲(chóng)的生殖力具有顯著促進(jìn)作用，食用含花粉花蜜的蛾類(lèi)其產(chǎn)卵量比僅食用純花蜜的個(gè)體高出近40%。這一現(xiàn)象不僅證明了酵母和東方黏蟲(chóng)之間的互利關(guān)系，還揭示了花蜜和花粉在昆蟲(chóng)覓食選擇中的重要作用。
該研究從分子、神經(jīng)以及行為學(xué)多層面全方位解析了酵母菌代謝揮發(fā)物調(diào)控東方黏蟲(chóng)覓食行為的作用機(jī)制，并深入探討了這一機(jī)制在昆蟲(chóng)、微生物和植物互作中的生態(tài)學(xué)意義，為昆蟲(chóng)通過(guò)嗅覺(jué)識(shí)別并選擇富含營(yíng)養(yǎng)的花蜜、促進(jìn)花蜜生態(tài)系統(tǒng)運(yùn)作提供了有力的證據(jù)。研究中揭示的“昆蟲(chóng)—酵母—植物”三方互作模式，不但對(duì)提升生態(tài)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中授粉效率提供了全新的思路和應(yīng)用方向，同時(shí)也為綠色害蟲(chóng)防控技術(shù)的研發(fā)提供了新的途徑和靶標(biāo)。
該研究由中國(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)主導(dǎo)完成，基因組所（大鵬灣實(shí)驗(yàn)室）研究員王桂榮為通訊作者，基因組所（大鵬灣實(shí)驗(yàn)室）博士后馬百偉與研究員常賀坦為共同第一作者。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-025-56354-3
