本研究首先对豌豆修尾蚜触角转录组进行测序,并对鉴定到的气味受体(odorant receptors, ORs)基因进行了表达水平分析。随后,为了研究豌豆修尾蚜识别HIPVs的化学感受机制,利用11种已鉴定的蚜虫为害诱导的HIPVs对ORs的体外功能进行了研究。研究结果表明,在豌豆修尾蚜触角转录组中共鉴定出54个化学感受基因。注释到20个ORs基因,与豌豆蚜ORs进行氨基酸相似性分析,发现McraOR20和McraOR43分别与豌豆蚜的同源受体序列具有较高的保守性,且在触角中的表达量较高。因此对McraOR20和McraOR43的体外功能进行了研究,结果显示豌豆修尾蚜McraOR20与豌豆蚜中的同源基因ApisOR20均能特异地识别一种HIPV顺式-茉莉酮,而McraOR43对测试的11种HIPVs均无电生理反应。本研究证实了两种蚜虫的同源受体OR20均能特异性识别虫害诱导的植物挥发物顺式-茉莉酮,为发展蚜虫的行为调控策略提供了候选的嗅觉受体靶标。
本研究通过系统发育分析鉴定了蚜虫中一个保守的气味受体分支,并对这一支中豌豆蚜气味受体ApisOr23的功能进行了研究。序列分析的结果显示,豌豆蚜、大豆蚜和棉蚜的同源受体Or23序列相似性为94.28%。此外,我们对8种蚜虫同源受体Or23序列进行保守基序 (motif) 分析,进一步验证了Or23分支的高度保守性。组织特异性表达分析结果显示,豌豆蚜ApisOr23主要在触角高表达。随后,我们利用非洲爪蟾卵母细胞表达系统对ApisOr23进行体外功能研究,结果显示在所有测试的化合物中,ApisOr23对反-2-己烯醛、顺-2-己烯醇、庚醇、4’-乙基苯乙酮和乙酸乙酯这5种植物挥发物有明显的电生理活性。其中,反-2-己烯醛作为豆科植物的一种主要挥发物,能够最大程度地激活ApisOr23。本研究揭示了蚜虫中保守的气味受体Or23的功能,推测该受体在蚜虫寄主识别过程中起到重要作用。