中国农业科学院植保所系统综述化学信号（E）-β-法尼烯在三级营养级互作中的调控机制

　　近日，中国农业科学院植物保护研究所抗虫功能基因研究与利用创新团队受邀在昆虫学领域权威期刊《昆虫学年评（Annual Review of Entomology）》在线发表题为“The Role of （E）-β-Farnesene in Tritrophic Interactions: Biosynthesis, Chemoreception, and Evolution”的综述文章。对（E）-β-法尼烯（EBF）的不同来源、合成与释放机制，跨营养水平的信号接收模式以及进化关系进行了系统阐述，并展望了未来的研究方向，深化了对生态系统中重要信号分子调控三级营养级互作的理论认知与应用实践。

 

　　在自然界中，化学信号分子是生物体间进行复杂信息交流的关键媒介。其中，EBF作为一种典型的倍半萜类化合物，从最初作为蚜虫的报警信息素被发现，到后来被证实由虫害诱导的植物释放以吸引天敌，EBF在植物、蚜虫及其天敌昆虫之间的三级营养级互作中扮演着至关重要的角色，揭示了自然界中复杂而精细的调控机制。近年来，随着功能基因组学、基因编辑技术、结构生物学及计算生物学的飞速发展，我们对EBF介导的植物-蚜虫-天敌昆虫三营养相互作用的理解显著提升。科学家已成功鉴定植物EBF合成酶基因并深入研究其功能，同时逐步探索了蚜虫体内EBF的生物合成机制。EBF不仅作为报警信息素影响蚜虫行为，还参与调控蚜虫翅形分化，深刻影响其种群扩散与分布。此外，在生物与非生物因素作用下，EBF的释放与响应展现出可塑性，使植物与蚜虫能在复杂多变环境中灵活应对，共同维持生态平衡。本文深入探讨了EBF在复杂生态网络中的调控机制，并着重介绍了其在蚜虫与天敌昆虫嗅觉识别中的神经和分子基础。强调了研究蚜虫EBF受体的生物物理和结构基础的重要性，以及它们在揭示EBF与靶标受体相互作用中的复杂模式，为开发新型蚜虫行为调控剂提供了重要靶点。此外，文章还倡导采用基于结构或机器学习的方法来预测受体-配体的相互作用，以期设计、优化和筛选更稳定、更高效的昆虫行为调控剂。在进化层面，EBF调控了蚜虫与天敌昆虫之间的军备竞赛，它们的气味受体对EBF的识别呈现出趋同进化的机制，揭示了蚜虫与天敌之间微妙的进化关系。展望未来，从EBF系统中汲取的知识将远远超出其原有范畴，伴随着新技术所带来的挑战与机遇，它将为我们揭示生态调控和作物保护的全新视角与见解。随着对EBF及其受体研究的持续深化，我们相信，基于EBF等化学信号的创新型害虫行为调控技术将为农业生产带来深刻变革，为农业的可持续发展贡献力量。王冰研究员为论文的第一作者，王桂荣研究员为通讯作者，法国农业科学研究院Emmanuelle Jacquin-Joly教授参与了该项工作。该研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划政府间国际科技创新合作项目和中国农业科学院科技创新工程项目的支持。

 

　　论文链接：https://doi.org/10.1146/annurev-ento-013024-021018