蜂巢小甲蟲識別蜂群的嗅覺分子機制獲揭示

廣東省科學院動物研究所研究員趙紅霞團隊在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部國家蜂產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系廣州綜合試驗站和國家自然科學基金等項目的資助下，闡明了蜂巢小甲蟲Aethina tumida如何利用其嗅覺系統(tǒng)來識別蜜蜂群體的揮發(fā)性物質(zhì)。相關(guān)成果近日在線發(fā)表于《國際生物大分子雜志》（International Journal of Biological Macromolecules）。

蜂巢小甲蟲氣味結(jié)合蛋白識別蜂群揮發(fā)物的模式圖。研究團隊供圖

蜂巢小甲蟲是一種全球范圍內(nèi)擴散迅速的蜜蜂入侵害蟲，對蜜蜂產(chǎn)業(yè)構(gòu)成嚴重威脅。然而，其識別蜂群的嗅覺機制仍未明了。

該研究通過觸角電位和Y管行為實驗，篩選出了吸引蜂巢小甲蟲的蜂群關(guān)鍵揮發(fā)物：2-庚酮、羅勒烯和棕櫚酸乙酯。并通過轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)和定量逆轉(zhuǎn)錄PCR（RT-qPCR）技術(shù)進一步鑒定到3個蜂巢小甲蟲觸角特異性高表達的氣味結(jié)合蛋白基因obp6、obp11和obp19。隨后通過RNAi分別沉默這3個基因證實蜂巢小甲蟲對2-庚酮、羅勒烯和棕櫚酸乙酯產(chǎn)生的觸角電位反應(yīng)和吸引/趨避反應(yīng)均顯著減弱。

該研究還利用熒光競爭結(jié)合實驗和分子對接技術(shù)進一步驗證了氣味結(jié)合蛋白OBP6、OBP11和OBP19與2-庚酮、羅勒烯和棕櫚酸乙酯的結(jié)合能力，從而明確了這些氣味結(jié)合蛋白在蜂巢小甲蟲識別蜂群揮發(fā)物的嗅覺反應(yīng)中的重要作用。該研究揭示了2-庚酮、羅勒烯和棕櫚酸乙酯可以作為蜂巢小甲蟲引誘劑的潛在應(yīng)用前景。

上述發(fā)現(xiàn)不僅增進了對蜂巢小甲蟲嗅覺行為機制的理解，也為開發(fā)生態(tài)友好型害蟲控制策略提供了新的分子靶標。