近日，植物病虫害综合治理全国重点实验室经济作物虫害监测与防控创新团队联合东北师范大学、美国加州大学戴维斯分校，在国际知名期刊《美国国家科学院院刊（PNAS）》上在线发表了题为《铜绿丽金龟与日本金龟子中 Japonilure 性信息素受体的鉴定》（“Pheromone receptors for japonilure in Anomala corpulenta and Popillia japonica”）的研究成果。该研究首次鉴定了我国重要地下害虫——铜绿丽金龟（Anomala corpulenta）的性信息素，并揭示了包括日本金龟子（Popillia japonica）在内的金龟子类昆虫如何通过特定气味受体区分性信息素与其手性对映体（行为拮抗剂）的分子机制。这一研究为发展基于信息素及其受体靶标的害虫绿色防控新策略提供了重要理论支撑。

在丽金龟科昆虫中，多个物种使用同一类性信息素（Japonilure 或 buibuilactone），其种间生殖隔离依赖于该分子的不同手性构型。例如，R-构型作为性信息素吸引同种个体，而S-构型则作为行为拮抗剂，能抑制异种间的交配吸引。

团队研究发现铜绿丽金龟的性信息素为 R-Japonilure，其行为拮抗剂为 S-Japonilure，与日本金龟子具有相似机制。利用非洲爪蟾卵母细胞功能表达系统筛选发现：AcorOR18 和 AcorOR29 对 R-Japonilure 表现高度敏感，其中 AcorOR29 同时对 S-Japonilure 也有一定响应。基因沉默与行为生测实验验证了这两个受体在性信息素识别中的关键功能。荧光原位杂交结果显示，AcorOR18 与 AcorOR29 表达于不同类型的触角感器中。单感器电生理记录进一步发现，铜绿丽金龟触角中存在两类对 R-Japonilure 敏感的感器：一类仅被 R-Japonilure 激活，另一类同时对 R-与 S-Japonilure 均有反应，分别与 AcorOR18 和 AcorOR29 的功能特性相符。为探讨丽金龟类昆虫识别机制的保守性，研究团队在日本金龟子中鉴定了与 AcorOR18 和 AcorOR29 同源的受体 PjapOR42、PjapOR37 和 PjapOR39。功能实验表明，PjapOR42 特异响应 R-Japonilure；PjapOR37 主要响应 R-Japonilure；而 PjapOR39 则对 S-Japonilure 更为敏感。该研究首次揭示了金龟子昆虫通过一对窄谱与广谱气味受体协同识别性信息素及其行为拮抗剂的分子框架，不仅解答了昆虫化学生态学中关于手性识别的关键科学问题，也为发展基于信息素的高选择性害虫治理技术奠定了重要理论基础。

植物病虫害综合治理全国重点实验室为本论文第一完成单位。东北师范大学王寅亮副教授、植物病虫害综合治理全国重点实验室联合培养博士研究生冯焜以及东北师范大学在读博士生柯浩钦为共同第一作者。植物病虫害综合治理全国重点实验室尹姣研究员和加州大学戴维斯分校 Walter Leal 教授为共同通讯作者。植物病虫害综合治理全国重点实验室李克斌研究员和董欢欢博士、东北师范大学任炳忠教授、扬州大学罗晨研究员、北京市农林科学院渠成博士和王然研究员等也参与了该项研究工作。研究获得了国家重点研发计划政府间国际合作项目与国家自然科学基金等项目支持。

全文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2532942123