游銀偉, 張 龍

(1.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究中心, 濟南 250100; 2.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院, 北京 100193)

大多數(shù)農(nóng)業(yè)昆蟲是害蟲，會給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成巨大損失，是防控的主要對象。農(nóng)業(yè)害蟲防治主要經(jīng)歷了物理防治、化學(xué)防治和生物防治3個階段，隨著現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的防治分子靶標被發(fā)現(xiàn)(Zhang Letal., 2019)。由于昆蟲嗅覺系統(tǒng)在昆蟲行為中的重要作用，嗅覺系統(tǒng)中的蛋白成為潛在的重要防治分子靶標。嗅覺系統(tǒng)中的主要蛋白家族包括化學(xué)感受蛋白(chemosensory protein, CSP)、氣味降解酶(odorant degrading enzyme, ODE)、氣味結(jié)合蛋白(odorant-binding protein, OBP)、氣味受體(odorant receptor, OR)、離子型受體(ionotropic receptor, IR)和感覺神經(jīng)元膜蛋白(sensory neuron membrane protein, SNMP)等。

表達在昆蟲化學(xué)感受器官中的CSP可以捕獲和運輸疏水性的氣味分子，使其與神經(jīng)元膜上的氣味受體相互作用，從而提高化學(xué)感受的靈敏性和專一性。棉鈴蟲Helicoverpaarmigera中的HarmCSP6可與4種雌蟲性信息素Z11-16∶Ald,Z11-16∶OH,Z9-16∶OH和Z9-16∶Ald強烈結(jié)合，HarmCSP6表達在長毛形感器下的細胞中或者非?？拷L毛形感器的細胞中，長毛形感器主要感受性信息素，因此，HarmCSP6很可能參與棉鈴蟲性信息素的化學(xué)感受(Lietal., 2015)。在東方粘蟲Mythimnaseparata雌蟲觸角中高量表達的MsepCSP5在pH 5.0下可與植物揮發(fā)物3-戊醇和1-辛烯-3-醇強烈結(jié)合，這2種物質(zhì)可強烈地吸引東方粘蟲，MsepCSP5經(jīng)RNA干擾(RNA interference, RNAi)后，東方粘蟲對這2種物質(zhì)不再產(chǎn)生顯著的偏好性，表明MsepCSP5參與了東方粘蟲對信息化合物的化學(xué)感受(Younasetal., 2018)。在褐飛虱Nilaparvatalugens雄蟲中高量表達的NlugCSP10可強烈結(jié)合乙酸葉醇酯、二十烷和(+)-β-蒎烯，二十烷可吸引褐飛虱，而乙酸葉醇酯和(+)-β-蒎烯可強烈排斥褐飛虱，NlugCSP10被RNAi干擾后可中斷褐飛虱與乙酸葉醇酯之間的交流(Warisetal., 2020)。氣味降解酶主要是一些酯酶，存在于昆蟲觸角等化學(xué)感受器官中，可迅速將氣味分子降解掉以中止刺激。多音天蠶Antheraeapolyphemus中的性信息素降解酶ApolPDE可迅速降解性信息素E6,Z11-16Ac(Ishida and Leal, 2005)。酯酶SlCXE10是表達在?；页嵋苟闟podopteralittoralis觸角感受器中的一個氣味降解酶，可有效降解植物揮發(fā)物成分Z3-6∶Ac以及性信息素成分Z9,E11-14∶Ac和Z9,E12-14∶Ac，這3種物質(zhì)可誘導(dǎo)雄蟲觸角中SlCXE10的轉(zhuǎn)錄水平顯著升高(Durandetal., 2010)。

OBP可攜帶特定的非水溶性氣味分子(信息化合物)穿過水溶性淋巴液，激活膜上的特定OR，產(chǎn)生電信號，經(jīng)神經(jīng)中樞處理后，輸出特定行為，在昆蟲化學(xué)通訊中有重要作用(Leal, 2013)。OBP分為結(jié)合一般氣味分子的普通氣味結(jié)合蛋白(general odorant-binding protein, GOBP)和結(jié)合性信息素的性信息素結(jié)合蛋白(pheromone binding protein, PBP)，抑制或敲除OBP基因會影響昆蟲對氣味分子的感受和行為的輸出。在甘薯小象甲Cylasformicarius中，3個普通OBP(CforOBP1, CforOBP2和CforOBP3)可結(jié)合性信息素和植物揮發(fā)物，當這3個OBP基因被RNAi后，在行為上會影響甘薯小象甲對性信息素和植物揮發(fā)物的定位(Huaetal., 2020)；在煙粉虱Bemisiatabaci中，BtabOBP3可結(jié)合寄主植物揮發(fā)物β-紫羅蘭酮，當BtabOBP3被RNAi后，會顯著改變煙粉虱對β-紫羅蘭酮的選擇行為(Wang Retal., 2020)；在斜紋夜蛾Spodopteralitura中有3個性信息素結(jié)合蛋白SlitPBP1, SlitPBP2和SlitPBP3基因，利用CRISPR/Cas9技術(shù)分別將它們敲除，SlitPBP1雄蟲突變體和SlitPBP2雄蟲突變體對3種雌蟲產(chǎn)生的性信息素Z9,E11-14∶Ac,Z9,E12-14∶Ac和Z9-14∶Ac的觸角電位(electroantennogram, EAG)反應(yīng)顯著降低，而且這兩種雄蟲突變體對主要性信息素成分Z9,E11-14∶Ac的定位能力降低，試圖交配行為也降低(Zhuetal., 2019)，SlitPBP3雄蟲突變體對高劑量的主要性信息素成分Z9,E11-14∶Ac和次要性信息素成分Z9-14∶Ac的EAG反應(yīng)也降低(Zhuetal., 2016)。SNMP是性信息素感受通路中的重要元件。在黑腹果蠅Drosophilamelanogaster中，SNMP在Or67d調(diào)諧至針對性信息素cVA及其敏感性上有重要作用(Bentonetal., 2007; Jinetal., 2008)；在煙芽夜蛾Heliothisvirescens中，SNMP在HvOR13調(diào)諧至針對性信息素主要成分Z11-16∶Ald上有重要作用(Bentonetal., 2007)；在家蠶Bombyxmori中，通過RNAi和行為實驗證明SNMP1在BmorOR1感受雌蟲揮發(fā)的性信息素蠶蛾醇上有重要作用(Zhang HJetal., 2020)；在棉鈴蟲中，敲除HarmSNMP1后，性信息素混合物(Z11-16∶Ald∶Z9-16∶Ald=97∶3)對突變體雄蟲的吸引反應(yīng)降低，突變體雄蟲對雌蟲發(fā)出的求偶信號的響應(yīng)及交配率也都顯著降低，電生理記錄表明HarmSNMP1在感受Z11-16∶Ald,Z9-16∶Ald,Z11-16∶OH和Z11-16∶OAc中有作用(Liu Setal., 2020)。OR是化學(xué)感受系統(tǒng)中更為核心的元件，在決定化學(xué)感受的專一性和敏感性以及特定行為的輸出上有更重要的作用。研究昆蟲OR-信息化合物-行為之間的關(guān)系，可以解釋昆蟲行為產(chǎn)生的分子基礎(chǔ)。

昆蟲OR最早于1999年在黑腹果蠅中發(fā)現(xiàn)(Clyneetal., 1999; Gao and Chess, 1999; Vosshalletal., 1999)，經(jīng)過20多年深入研究，結(jié)合電生理和行為學(xué)結(jié)果，初步闡明了Or67d, Or65a, Or47b, Or88a, Or83c, Or19a, Or56a, Or71a和Or94b等幾個果蠅OR和家蠶中的BmorOR1的功能，解決了一些化學(xué)感受中的基礎(chǔ)性科學(xué)問題(Sakuraietal., 2004; Nakagawaetal., 2005; Syedetal., 2006; Kurtovicetal., 2007; Liuetal., 2011; Stensmyretal., 2012; Dwecketal., 2013, 2015a, 2015b; Ronderosetal., 2014; Linetal., 2016)。但是從應(yīng)用角度看，研究農(nóng)業(yè)害蟲的化學(xué)感受機制更有意義，有助于開發(fā)新的防控方法，因此，在果蠅、家蠶、蚊子OR功能研究的方法和體系的基礎(chǔ)上，近十年農(nóng)業(yè)昆蟲OR功能研究成為新的熱點并取得了很大的成績，本文重點對這一部分進展進行總結(jié)。

1 OR的發(fā)現(xiàn)

1991年Buck和Axel首次在褐家鼠Rattusnorvegicus中發(fā)現(xiàn)了OR基因家族，該基因家族包含約1 000個不同的基因，這些基因編碼具有7個跨膜區(qū)的跨膜蛋白(Buck and Axel, 1991)。OR基因在序列上高度分化，同物種內(nèi)不同OR基因之間序列同源性很低，不同物種之間的同源性更低，這是不同物種感受不同氣味分子，利用不同氣味作為信息素的分子基礎(chǔ)。1999年3個實驗室同時報道在黑腹果蠅中發(fā)現(xiàn)了OR基因家族，該家族包含62個OR基因(Clyneetal., 1999; Gao and Chess, 1999; Vosshalletal., 1999)。隨著測序技術(shù)的發(fā)展，從大量農(nóng)業(yè)昆蟲中鑒定出了OR基因家族(表1)。昆蟲OR包括保守的非典型氣味受體ORco和典型的氣味受體ORx兩類，OR與ORco形成復(fù)合體，經(jīng)氣味分子激活后產(chǎn)生信號，昆蟲OR與哺乳動物OR不同，哺乳動物中沒有ORco，單個OR即可起作用(Satoetal., 2008; Wicheretal., 2008)。昆蟲OR與哺乳動物OR的拓撲結(jié)構(gòu)相反，昆蟲OR的N末端在胞內(nèi)，C末端在胞外，而哺乳動物OR的N末端在胞外，C末端在胞內(nèi)(Bentonetal., 2006)。

表1 從農(nóng)業(yè)昆蟲中發(fā)現(xiàn)的OR數(shù)量

2 OR功能研究方法

2.1 解析OR配體的方法

研究昆蟲OR的功能，首先要測定它的氣味分子反應(yīng)譜，然后從中篩選有生物學(xué)功能的配體。目前篩選OR配體的方法有兩類。一是在異源表達系統(tǒng)中篩選，包括：(1)非洲爪蟾卵母細胞記錄系統(tǒng)(Wetzeletal., 2001)，將外源OR和Orco在爪蟾卵母細胞中共表達后，用不同的氣味分子刺激，通過雙電極電壓鉗進行記錄，篩選配體(de Fouchieretal., 2014)；(2)修改的HEK293細胞表達系統(tǒng)和Sf9細胞表達系統(tǒng)(Gro?e-Wildeetal., 2006; Kielyetal., 2007)，這兩個表達系統(tǒng)類似，將外源OR和Orco在細胞中共表達后，用不同的氣味分子刺激，會引起胞內(nèi)Ca2+濃度升高，可通過鈣成像系統(tǒng)測定(Gro?e-Wildeetal., 2006; de Fouchieretal., 2014)；(3)果蠅空神經(jīng)元表達系統(tǒng)(“empty neuron” system)，包括ab3A空神經(jīng)元表達系統(tǒng)和T1空神經(jīng)元表達系統(tǒng)(Dobritsaetal., 2003; Kurtovicetal., 2007)。黑腹果蠅的ab3錐形感器中包含2個神經(jīng)元，ab3A和ab3B，ab3A中表達的是Or22a和Or22b，人工敲除Or22a和Or22b基因獲得的神經(jīng)元被稱為△ab3A空神經(jīng)元，通過UAS/Gal4系統(tǒng)將外源OR特異性地表達于△ab3A空神經(jīng)元中，由Or22a啟動子驅(qū)動表達，利用單感器記錄(single sensillum recording, SSR)技術(shù)記錄ab3錐形感器，可得到外源OR的氣味分子反應(yīng)譜(Dobritsaetal., 2003; Hallemetal., 2004)；還可以將外源OR表達在黑腹果蠅毛形感器T1空神經(jīng)元中，在Or67d啟動子驅(qū)動下表達，通過SSR記錄獲得氣味分子反應(yīng)譜(Kurtovicetal., 2007; Ronderosetal., 2014)。二是在昆蟲本體內(nèi)篩選，即刻早期基因(immediate early genes, IEGs)可指示OR對外界氣味分子的反應(yīng)，利用這個原理可篩選目標OR的配體，這種方法首先在小鼠中得到證實(Isogaietal., 2011)，后來又在果蠅和家蠶中得到驗證，利用性信息素蠶蛾醇刺激家蠶后，性信息素受體基因BmorOR1與即刻早期基因BmHr38共表達于同一個神經(jīng)元中(Fujitaetal., 2013)，但是到目前為止，這種方法應(yīng)用得還很少。

2.2 CRISPR/Cas9技術(shù)在昆蟲OR功能研究中的應(yīng)用

CRISPR/Cas9技術(shù)由于能夠從基因組上敲除目的基因而表現(xiàn)出強大的生命力，自2012年問世以來，很快在動植物上實現(xiàn)了其應(yīng)用，成為新一代基因編輯技術(shù)。近幾年CRISPR/Cas9技術(shù)在昆蟲OR功能研究方面也取得了突破性的進展，實現(xiàn)了昆蟲OR基因的敲除，為研究昆蟲OR功能提供了新的技術(shù)手段。利用該技術(shù)敲除東亞飛蝗Locustamigratoria的共表達受體LmigORco基因后，EAG測定和SSR測定均表明突變體對苯乙腈、愈創(chuàng)木酚、正己醇、順-3-己烯-1-醇、2,5-二甲基吡嗪、反式-2-己烯醛的電生理反應(yīng)幾乎完全喪失(Lietal., 2016)；敲除東亞飛蝗的聚集信息素受體LmigOR35基因后，顯著降低了飛蝗觸角對LmigOR35的配體4-乙烯基苯甲醚(4-vinylanisole, 4VA)的電生理反應(yīng)及4VA對飛蝗的吸引反應(yīng)(Guo Xetal., 2020)；敲除家蠶的共表達受體BmorOrco基因后，家蠶突變體對性信息素成分蠶蛾醇和蠶蛾醛的電生理反應(yīng)喪失，在性信息素存在的情況下，突變體的交配選擇反應(yīng)降低，突變體對桑葉和桑葉揮發(fā)物順-茉莉酮的取食選擇也降低，說明BmorOrco在家蠶的性行為和取食行為中均有重要作用(Liuetal., 2017)；敲除?；页嵋苟甑墓脖磉_受體Orco基因后，突變體對植物揮發(fā)物E-羅勒烯、順-3-己烯基乙酸酯、E-2-己烯-1-醇、苯甲醇和苯乙醛的反應(yīng)顯著降低(Koutroumpaetal., 2016)；敲除蘋果蠹蛾Cydiapomonella的候選性信息素受體CpomOR1基因后，可影響其產(chǎn)卵能力及卵的活力(Garczynskietal., 2017)；敲除煙草天蛾Manducasexta的共表達受體Orco基因后，影響它的覓食行為和傳粉行為，但是不影響其搜尋植物和產(chǎn)卵行為，說明搜尋植物和產(chǎn)卵行為還受其他信號通路控制(Fandinoetal., 2019)；敲除棉鈴蟲的HarmOR16基因后，雄蟲突變體對其配體順-11-十六碳烯醇(Z11-16∶OH)的電生理反應(yīng)和行為反應(yīng)均喪失(Changetal., 2017)；棉鈴蟲HarmOR14在卵母細胞系統(tǒng)中表達后，對測試的性信息素都沒有電生理反應(yīng)，利用該技術(shù)將其基因敲除后，雖然不影響交配率和觸角對性信息素的EAG反應(yīng)，但可以延長交配過程，表明HarmOR14仍然參與了棉鈴蟲的性行為，是一個候選的性信息素受體(Caoetal., 2020)。隨著昆蟲OR功能研究的深入，CRISPR/Cas9技術(shù)必將發(fā)揮越來越重要的作用。

3 農(nóng)業(yè)昆蟲OR功能

寄主植物揮發(fā)物在化學(xué)感受中的功能主要體現(xiàn)在吸引昆蟲、排斥昆蟲和吸引昆蟲天敵上，有的可以幫助昆蟲搜索食物或者選擇產(chǎn)卵地，有的可以阻止昆蟲取食植物或者阻止產(chǎn)卵，還有的可以吸引寄生蜂等昆蟲天敵提高寄生率，因此，寄主植物揮發(fā)物有多種功能，在昆蟲的生存和繁殖中有重要作用。昆蟲性信息素是由昆蟲自身產(chǎn)生的氣體揮發(fā)物，主要功能是調(diào)控昆蟲的性行為，尤其是求偶行為和交配行為。性信息素往往由雌蟲產(chǎn)生，被遠距離的雄蟲感受，引導(dǎo)雄蟲找到雌蟲，促進求偶和交配，產(chǎn)生后代，也有雄蟲產(chǎn)生的性信息素被雌蟲特異感受，因此，性信息素及其化學(xué)感受在昆蟲繁衍后代中有關(guān)鍵作用。第一個昆蟲性信息素是從家蠶中鑒定出來的蠶蛾醇，隨后從很多昆蟲中鑒定出了性信息素及性信息素受體，尤其是從鱗翅目昆蟲中鑒定出了大量的性信息素和相應(yīng)的性信息素受體。鱗翅目昆蟲的性信息素往往是由幾種類似的化合物按照特定比例組成的混合物，有主要成分，有次要成分，相應(yīng)的性信息素受體也由多個組成，有調(diào)諧至針對主要成分的，也有調(diào)諧至針對次要成分的。有些昆蟲還會產(chǎn)生聚集信息素、報警信息素等，被其他同種昆蟲感受后觸發(fā)相應(yīng)的行為。下面按照農(nóng)業(yè)昆蟲不同目的研究的深入程度詳細介紹OR功能研究的進展。

3.1 鱗翅目昆蟲OR功能

鱗翅目是昆蟲綱中僅次于鞘翅目的第二大目，包括蛾類和蝶類，這個目的很多昆蟲是重要的農(nóng)業(yè)害蟲，嚴重危害糧食作物、蔬菜和水果等，比如夜蛾科(Noctuidae)的煙青蟲、棉鈴蟲、煙芽夜蛾、?；页嵋苟辍⒉莸刎澮苟?、甜菜夜蛾、斜紋夜蛾、二點委夜蛾Athetislepigone、雙委夜蛾Athetisdissimilis、東方粘蟲、大螟Sesamiainferens等，菜蛾科(Plutellidae)的小菜蛾，螟蛾科(Pyralidae)的亞洲玉米螟Ostriniafurnacalis、歐洲玉米螟Ostrinianubilalis、草地螟Loxostegesticticalis、豆稈野螟Ostriniascapulalis，卷蛾科(Tortricidae)的蘋淺褐卷蛾Epiphyaspostvittana、蘋果蠹蛾、梨小食心蟲Grapholitamolesta等。對鱗翅目害蟲化學(xué)感受機制的研究主要集中于性信息素感受和植物揮發(fā)物感受兩個方面，下面將逐一介紹這些害蟲OR功能研究的進展。

棉鈴蟲和煙青蟲是近緣種，都使用(Z)-11-十六碳烯醛(Z11-16∶Ald)和(Z)-9-十六碳烯醛(Z9-16∶Ald)兩種物質(zhì)的混合物作為它們的性信息素主要成分，但是比例大致相反，前者為97∶3，后者為5∶95(Wangetal., 2005; Wuetal., 2015)；(Z)-9-十四碳烯醛(Z9-14∶Ald)是煙青蟲性行為的拮抗劑(Wuetal., 2015)，在棉鈴蟲中，低濃度Z9-14∶Ald(0.3%)是性行為的興奮劑，高濃度(≥1%)時則是拮抗劑(Zhangetal., 2012; Wuetal., 2015)。

在煙青蟲中，表達在觸角短的毛形感器神經(jīng)元中的HassOR40可調(diào)諧至針對植物揮發(fā)物乙酸香葉酯、香葉醇和橙花叔醇，且雌、雄蟲之間無顯著性差異，煙草揮發(fā)物橙花叔醇對雌、雄蟲均具有吸引作用，可使其產(chǎn)生趨向行為(Cuietal., 2018)；HassOR23可以調(diào)諧至針對金合歡烯同分異構(gòu)體及結(jié)構(gòu)類似物，金合歡烯同分異構(gòu)體對煙青蟲雌蟲的產(chǎn)卵有抑制作用，對其幼蟲的內(nèi)寄生蜂棉鈴蟲齒唇姬蜂Campoletischlorideae有吸引作用(Wuetal., 2019)；HassOR31在煙青蟲性信息素腺體產(chǎn)卵器復(fù)合體中高量表達，可調(diào)諧至針對12種植物揮發(fā)物，尤其是順-3-己烯丁酸酯，去掉觸角的雌蛾仍傾向于在放置植物揮發(fā)物的地方產(chǎn)卵，表明HassOR31可以幫助雌蟲精確選擇寄主植物作為產(chǎn)卵地點(Li RTetal., 2020)；HassOR67的主要配體是其栽培寄主煙草植物揮發(fā)物壬醛和庚醛，且對壬醛的反應(yīng)要強烈得多，而壬醛是吸引煙青蟲雌蛾產(chǎn)卵的主要信息化合物(Wang Cetal., 2020)。HassOr14b表達在對性信息素敏感的C型感受器中，是煙青蟲主要性信息素成分Z9-16∶Ald的受體(Yang Ketal., 2017)；HassOr13是次要性信息素組分Z11-16∶Ald的受體(Jiangetal., 2014)；HassOr16和HassOr6分別是性行為拮抗劑Z9-14∶Ald和Z9-16∶OH的受體(Jiangetal., 2014)。

在棉鈴蟲中，HarmOr13是主要性信息素成分Z11-16∶Ald的受體(Liu Yetal., 2013)。HarmOr6, HarmOr14b和HarmOr16都可以調(diào)諧至針對Z9-14∶Ald(Liu Yetal., 2013; Jiangetal., 2014);HarmOr16還可以調(diào)諧至針對性行為拮抗劑Z11-16∶OH(Liu Yetal., 2013; Changetal., 2017); HarmOr6是棉鈴蟲的次要性信息素組分Z9-16∶Ald的受體，還可以調(diào)諧至針對煙青蟲的性行為拮抗劑Z9-16∶OH(Liu Yetal., 2013; Jiangetal., 2014)。

HarmOr14b和HassOr14b的氨基酸序列有91%(440個中的402個)的相似性，通過片段替換和定點突變篩選出2個關(guān)鍵氨基酸位點，跨膜區(qū)結(jié)構(gòu)域中的第232位和第355位氨基酸決定了受體的專一性，將HassOr14b第232位的苯丙氨酸突變?yōu)镠armOr14b的異亮氨酸后(F232I)，突變體對Z9-14∶Ald的反應(yīng)比對Z9-16∶Ald強烈，將HassOr14b第355位的蘇氨酸突變?yōu)镠armOr14b的異亮氨酸后(T355I)，對Z9-14∶Ald和Z9-16∶Ald均有強烈反應(yīng)，將F232I和T355I雙突變引入煙青蟲的HassOr14b，對Z9-14∶Ald有強烈反應(yīng)，對Z9-16∶Ald只有微弱反應(yīng)，與HarmOr14b野生型的反應(yīng)特征相同(Yang Ketal., 2017)。

在煙芽夜蛾中，HvOR13是性信息素主要組分Z11-16∶Ald的受體，同時也可以調(diào)諧至針對次要組分Z9-14∶Ald(Kurtovicetal., 2007; Vásquezetal., 2013)，HvOR6是性信息素次要組分Z9-14∶Ald的受體，HvOR14和HvOR16可分別調(diào)諧至針對Z11-16∶OAc和Z11-16∶OH，Z11-16∶OAc可抑制雄蟲對其他性信息素的反應(yīng)，Z11-16∶OH在高濃度下可抑制雄蟲的反應(yīng)，低濃度下可促進Z11-16∶Ald和Z9-14∶Ald對雄蟲的吸引作用(Wangetal., 2011)。

在果蠅空神經(jīng)元系統(tǒng)中分析了17個海灰翅夜蛾的OR對植物揮發(fā)物和性信息素的氣味分子反應(yīng)譜，發(fā)現(xiàn)有15個調(diào)諧至針對植物揮發(fā)物的OR，分別是SlitOR3, SlitOR4, SlitOR7, SlitOR14, SlitOR17, SlitOR19, SlitOR24, SlitOR25, SlitOR27, SlitOR28, SlitOR29, SlitOR31, SlitOR32, SlitOR35和SlitOR36，這些植物揮發(fā)物共41種，主要是短鏈的醇類、醛類和酯類以及芳香族化合物和萜類(de Fouchieretal., 2017)；從15個OR中篩選出9個在幼蟲階段表達的OR，分別是SlitOR7, SlitOR14, SlitOR19, SlitOR24, SlitOR25, SlitOR27, SlitOR28, SlitOR29和SlitOR31，從41種植物揮發(fā)物中選擇14種可激起這9個OR有電生理反應(yīng)的化合物進行簡單的雙向選擇生物測定，其中1-己醇、苯甲醇、苯乙酮、苯甲醛、順-3-己烯醇、反-2-己烯醇、吲哚、(E)-4,8-二甲基-1,3,7-壬三烯(DMNT)和順-3-己烯基乙酸酯9種化合物對幼蟲有吸引反應(yīng)或者排斥反應(yīng)，具有一定的生物活性(de Fouchieretal., 2018)。在海灰翅夜蛾雄蟲觸角中高量表達的SlitOR5是雌蟲產(chǎn)生的性信息素主要組分Ⅰ型性信息素(Z,E)-9,11-14∶OAc的受體，系統(tǒng)進化分析表明SlitOR5不屬于傳統(tǒng)的Ⅰ型信息素受體(pheromone receptor, PR)進化枝(clade)，而屬于一個距離PR進化枝較遠的新的譜系(lineage)，而且與包含0型和Ⅱ型PR進化枝的譜系的距離也較遠，表明SlitOR5是一個調(diào)諧至針對Ⅰ型性信息素的新型PR(Bastin-Hélineetal., 2019)。SlitOR6是性信息素次要組分(Z,E)-9,12-14∶OAc的受體，SlitOR13可以調(diào)諧至針對性信息素次要成分(Z,E)-9,12-14∶OAc和(Z)-9-14∶OAc(Montagnéetal., 2012; de Fouchieretal., 2015, 2017)。

在草地貪夜蛾雄蟲觸角中特異表達的SfruOR13可調(diào)諧至敏感地針對性信息素主要組分Z9-14∶OAc和性信息素類似物Z9,E12-14∶OAc，不能調(diào)諧至針對次要組分Z9-12∶OAc; SfruOR16雖然只能微弱地調(diào)諧至針對Z9-14∶OAc，但可調(diào)諧至敏感地針對性信息素類似物Z9-14∶OH(Guo JMetal., 2020)。

在甜菜夜蛾中，表達在雌、雄成蟲觸角短的毛形感器神經(jīng)元中的SexiOR3可以調(diào)諧至敏感地針對植物揮發(fā)物(E)-β-金合歡烯(EBF)，濃度最低可至10-9mol/L(Liuetal., 2014)。SexiOR13可調(diào)諧至針對低濃度(10-4mol/L)的性信息素主要組分Z9,E12-14∶OAc和次要組分Z9-14∶OAc，SexiOR16可調(diào)諧至敏感地針對性信息素次要組分Z9-14∶OH(Liu Cetal., 2013)。

在斜紋夜蛾中，表達在成蟲觸角長毛形感器、短毛形感器和錐形感器神經(jīng)元中的SlituOR12可調(diào)諧至敏感地針對植物揮發(fā)物順-乙酸-3-己烯酯，SlituOR19可調(diào)諧至針對4′-乙基苯乙酮，這兩個OR可能在搜索寄主植物和產(chǎn)卵地中起作用(Zhangetal., 2013)。在雄蟲觸角中特異表達的SlituOR6可專一地調(diào)諧至針對性信息素次要組分Z9,E12-14∶OAc，在雄蟲觸角中特異表達的SlituOR13除了可平等地調(diào)諧至針對性信息素次要組分Z9,E12-14∶OAc和Z9-14∶OAc外，還可以微弱地調(diào)諧至針對性信息素主要組分Z9,E11-14∶OAc，SlituOR16可調(diào)諧至針對性行為拮抗劑Z9-14∶OH(Zhang Jetal., 2014)。

在二點委夜蛾中，AlepOR3只調(diào)諧至針對Z7-12∶Ac，AlepOR4可調(diào)諧至針對Z7-12∶Ac,Z8-12∶Ac,Z9-14∶Ac,Z9,E11-14∶Ac和Z9,E12-14∶Ac 5種化合物，且對Z9-14∶Ac的反應(yīng)比對Z7-12∶Ac強，AlepOR6雖然可強烈調(diào)諧至針對Z9,E12-14∶Ac，但Z9,E12-14∶Ac不是二點委夜蛾的性信息素組分，AlepOR5雖然不能調(diào)諧至針對二點委夜蛾的任何性信息素組分，但可調(diào)諧至針對其他夜蛾的性信息素成分Z11-16∶Ac(Zhang YNetal., 2019)。

在雙委夜蛾雄蟲觸角中特異地高量表達的AdisOR1可強烈地調(diào)諧至針對性信息素組分Z9-14∶OH和潛在的性信息素組分Z9,E12-14∶OH，表明AdisOR1在雙委夜蛾性信息素感受中有重要作用，AdisOR14也可調(diào)諧至針對Z9,E12-14∶OH(Liu XLetal., 2019)。

在東方粘蟲雌蟲中高量表達的MsepOR13可調(diào)諧至針對測試的67種化合物中的32種，其中對丁香酚的反應(yīng)最強，在低至10-9mol/L濃度下即有反應(yīng)，EC50值為3.91×10-6mol/L(Zhang Ketal., 2019)。MsepOR3可調(diào)諧至針對東方粘蟲性信息素Z11-16∶Ald，MsepOR2可調(diào)諧至針對其性行為拮抗劑Z9-14∶Ald，這兩個OR表達在不同類型的長毛形感器中，在種內(nèi)和種間性信息素信息交流中起作用(Jiangetal., 2019, 2020)。

在大螟中，SinfOR29和SinfOR21可分別調(diào)諧至針對性信息素主要組分Z11-16∶OAc和次要組分Z11-16∶OH(Zhang YNetal., 2014)。

小菜蛾中的PxylOR9只可調(diào)諧至針對測試的59種化合物中的一種β-紫羅蘭酮(劉一鵬等, 2015)；小菜蛾的PxylOR35和PxylOR49都可調(diào)諧至針對異硫氰酸酯物質(zhì)3-(甲硫基)丙基異硫氰酸酯、4-戊烯基異硫氰酸酯和苯乙基異硫氰酸酯，這3種異硫氰酸酯物質(zhì)是很強的產(chǎn)卵刺激劑，敲除PxylOR35或者PxylOR49基因會導(dǎo)致異硫氰酸酯物質(zhì)誘導(dǎo)的產(chǎn)卵偏好性降低，這兩個基因同時敲除會導(dǎo)致完全丟失(Liu XLetal., 2020)。PxylOR1是小菜蛾性信息素主要組分Z11-16∶Ald的受體(Mitsunoetal., 2008; Sunetal., 2013)，PxylOR4可調(diào)諧至針對性信息素次要組分Z9-14∶Ac和類似物Z9,E12-14∶Ac(Sunetal., 2013)，PxylOR41可調(diào)諧至針對性信息素次要組分Z9-14∶Ac、Z9-14∶OH和類似物Z9-14∶Ald(Liu Yetal., 2018)。

亞洲玉米螟雌蟲中高量表達的OfurOR27可調(diào)諧至針對壬醛、辛醛和1-辛醇，這3種物質(zhì)都可以阻止雌蟲產(chǎn)卵，因此OfurOR27很可能是一個專門感受驅(qū)避劑的氣味受體(Yuetal., 2020)。從亞洲玉米螟中分析獲得7個候選的性信息素受體OfurOR3, OfurOR4, OfurOR5a, OfurOR5b, OfurOR6, OfurOR7和OfurOR8，其中OfurOR4[在Leary等(2012)中為OfurOR3]可調(diào)諧至針對主要性信息素組分Z12-14∶OAc和E12-14∶OAc，OfurOR6則只調(diào)諧至針對主要性信息素組分E12-14∶OAc，OfurOR5b是一個寬調(diào)節(jié)受體，可調(diào)諧至針對絕大多數(shù)的性信息素，包括Z12-14∶OAc,E11-14∶OAc,Z11-14∶OAc,E12-14∶OAc和Z9-14∶OAc，OfurOR7只專一性地調(diào)諧至針對次要性信息素組分Z9-14∶OAc，OfurOR8主要調(diào)諧至針對次要性信息素組分Z11-14∶OAc和E11-14∶OAc，OfurOR3和OfurOR5a對測定的性信息素成分都沒有反應(yīng)(Liu Wetal., 2018)。

在歐洲玉米螟雄蟲觸角中高量表達的OnubOR1, OnubOR3和OnubOR5除了能調(diào)諧至針對歐洲玉米螟的性信息素組分Z/E11-14∶OAc和拮抗劑Z9-14∶OAc外，還可調(diào)諧至針對亞洲玉米螟的性信息素組分Z/E12-14∶OAc，而OnubOR6只選擇性地調(diào)諧至針對歐洲玉米螟的性信息素組分E11-14∶OAc(Wanneretal., 2010)。

OfurOR3第3跨膜區(qū)的第148位氨基酸是蘇氨酸(T)，而其他玉米螟OR3同源基因的相應(yīng)位置是甘氨酸(A)，將OnubOR3的148位甘氨酸(A)突變?yōu)樘K氨酸(T)后，突變體對E11-14∶OAc的反應(yīng)顯著降低，表明這兩個近緣種的性信息素受體的專一性是由極個別位置的氨基酸決定的(Learyetal., 2012)。可見鱗翅目昆蟲在進化時，性信息素受體中關(guān)鍵位置氨基酸的突變可引起其感受性信息素成分的變化，性信息素受體和性信息素的協(xié)同進化在物種形成尤其是在近緣種分化和形成中有重要作用。

在草地螟中，LstiOR5可調(diào)諧至針對蟲害誘導(dǎo)的大豆葉揮發(fā)物水楊酸甲酯，而水楊酸甲酯對草地螟幼蟲不僅有吸引作用，還可以促使草地螟幼蟲選擇取食被啃食過的葉子，在未被啃食過的葉子上添加水楊酸甲酯有同樣效果，將LstiOR5沉默后，電生理反應(yīng)和選擇取食行為均喪失，表明LstiOR5和水楊酸甲酯在草地螟幼蟲的集體覓食行中有重要作用(Wenetal., 2019)。

豆稈野螟的性信息素是醋酸(Z/E)-11-十四烯酯(簡稱為E11和Z11)，OscaOR3是豆稈野螟的一個寬調(diào)節(jié)受體，不僅可調(diào)諧至針對豆稈野螟的性信息素E11和Z11，還可調(diào)諧至針對其他近緣種的性信息素Z-9-十四碳烯醇乙酸酯和(Z/E)-12-十四碳烯醇乙酸酯，而OscaOR4是一個窄調(diào)節(jié)受體，只專一性地調(diào)諧至針對E11，因此在豆稈野螟中OscaOR3和OscaOR4共同對性信息素進行識別(Miuraetal., 2010)。雄蟲特異表達的OscaOR1可調(diào)諧至針對O.latipennis唯一的性信息素(E)-11-十四碳烯-1-醇(E11-14∶OH)，在稈野螟屬6個其他種中均有OscaOR1的同源物，除了O.ovalipennis利用E11-14∶OH作為性信息素成分外，其他均不用E11-14∶OH作為性信息素成分，表明E11-14∶OH受體在稈野螟屬的種分化之前即已獲得并在進化過程中保留下來(Miuraetal., 2009)。

在蘋淺褐卷蛾中，EpOR1可調(diào)諧至敏感地針對植物揮發(fā)物水楊酸甲酯和香葉醇，EpOR3可調(diào)諧至敏感地針對植物揮發(fā)物檸檬醛(Jordanetal., 2009)。

在蘋果蠹蛾中，CpomOR3可調(diào)諧至針對植物揮發(fā)物梨酯(E,Z)-2,4-癸二烯酸乙酯(Cattaneoetal., 2017)。CpomOR2a, CpomOR5和CpomOR6a都可調(diào)諧至針對性信息素次要組分(8E,10E)-8,10-十二碳二烯-1-醇乙酸酯(Cattaneoetal., 2017; Tianetal., 2020)。

在梨小食心蟲雌蟲中高量表達的GmolOR9可調(diào)諧至針對植物揮發(fā)物順-3-己烯基乙酸酯、丙酸丁酯、己酸乙酯、庚酸乙酯、1-己醇、順-3-己烯醇、2-乙基-1-己醇和里那醇，GmolOR9基因被RNAi干擾后，其對順-3-己烯基乙酸酯的反應(yīng)急劇降低(Chenetal., 2020a)；在雌蟲中高量表達的GmolOR12可調(diào)諧至針對植物揮發(fā)物正癸醇、庚醛、辛醛、壬醛和癸醛(Chenetal., 2020b)。利用GmolOR12和GmolOR9篩選出來的電生理活性物質(zhì)可以作為潛在的食誘劑在梨小食心蟲防治中應(yīng)用。

3.2 直翅目昆蟲OR功能

直翅目昆蟲包括蝗蟲、螽斯、蟋蟀、螻蛄等，其中蝗蟲可取食禾本科植物，包括玉米、小麥等主要糧食作物，是重要的農(nóng)業(yè)害蟲。沙漠蝗和東亞飛蝗可以聚集和遷飛，為害尤其嚴重。沙漠蝗曾經(jīng)在非洲、亞洲、歐洲暴發(fā)，造成巨大的蝗災(zāi)。東亞飛蝗是我國蝗災(zāi)的主要罪魁禍首，在歷史上曾經(jīng)多次暴發(fā)，造成大饑荒，因此我國非常重視對東亞飛蝗的防治研究。研究東亞飛蝗的寄主植物識別和聚集行為的化學(xué)感受機制可為開發(fā)新型防控方法提供參考。在東亞飛蝗觸角和觸須錐形感器神經(jīng)元中表達的LmigOR2可以調(diào)諧至針對植物揮發(fā)物己醛和反-2-己烯醛(Xuetal., 2013; Zhang Letal., 2017)，在觸須錐形感器神經(jīng)元中表達的LmigOR12可以調(diào)諧至針對植物揮發(fā)物己醛、反-2-己烯醛和(E,E)-2,4-庚二烯醛(Lietal., 2018)，表明LmigOR2和LmigOR12均參與了東亞飛蝗對寄主植物的識別。表達在東亞飛蝗錐形感器神經(jīng)元中的LmigOR35是聚集信息素4VA的受體，室外選擇實驗和誘捕實驗證明4VA對實驗室飼養(yǎng)的東亞飛蝗和野外種群都具有很強的吸引作用(Guo Xetal., 2020)。LmigOR35是飛蝗中明確的第一個聚集信息素受體，4VA是飛蝗中唯一一個從化學(xué)感受角度得到驗證和明確的聚集信息素，LmigOR35和4VA的功能確定為進一步研究飛蝗聚集機制奠定了重要的基礎(chǔ)。表達在東亞飛蝗毛形感器神經(jīng)元中的LmigOR3是一個寬調(diào)節(jié)受體，可調(diào)諧至針對55種C5-C10的酮類、酯類和雜環(huán)類化合物，包括2,4,5-三甲基噻唑、2,5-二甲基吡嗪、3-辛酮、2-庚酮、丙酸戊酯、丁酸丁酯等(Youetal., 2016)。

3.3 半翅目昆蟲OR功能

半翅目昆蟲主要包括蝽類、蚜蟲、飛虱、粉虱等。綠盲蝽和苜蓿盲蝽Adelphocorislineolatus主要危害棉花、玉米、葡萄、蔬菜等，對其OR的功能研究主要集中在寄主植物揮發(fā)物識別和性信息素識別上。在綠盲蝽中，AlucOR28可調(diào)諧至針對8種植物揮發(fā)物順-3-己烯基乙酸酯、丙烯酸丁酯、丁酸丁酯、丙酸丁酯、乙酸反-2-己烯酯、β-香茅醇、香葉醇和(-)-里那醇(Yanetal., 2015)；在雌蟲中高量表達的AlucOR46可調(diào)諧至針對6種植物揮發(fā)物，即S-(-)-檸檬烯、(R)-(+)-檸檬烯、反-2-己烯醛、反-3-己烯醇、1-庚醇和(1R)-(-)-桃金娘烯醇(Zhangetal., 2016)。AlucOR46和AlucOR28在寄主植物識別中均有重要作用。AlucOR80可調(diào)諧至針對21種化合物，其中16種有生物學(xué)活性，12種可對雌雄成蟲產(chǎn)生吸引作用，4種可產(chǎn)生排斥作用，丁酸丁酯的吸引作用最強，二甲基二硫醚排斥作用最強，1,8-桉葉素、(S)-順式-馬鞭草烯醇和(1S)-(-)-β-蒎烯也可以產(chǎn)生排斥反應(yīng)，這為開發(fā)綠盲蝽行為控制制劑奠定了基礎(chǔ)(Khashavehetal., 2020)；在成蟲觸角中高量表達的AlucOR57可以調(diào)諧至針對苯甲醛、氧化石竹烯、庚醛、反-2-己烯醛、乙酸苯甲酯、桃金娘烯醛、4-乙基苯甲醛、乙酸壬酯、四氫芳樟醇、十三烷、反-3-己烯醇、2-丙烯酸丁酯、丙酸丁酯、乙酸辛酯和乙酸戊酯15種化合物(李彬等, 2020)。AlucOR40只可調(diào)諧至針對測試的60種化合物中的1種，即反-2-己烯醇(張志翔等, 2016)。在綠盲蝽雄成蟲觸角中高量表達的AlucOR4可調(diào)諧至針對雌蟲性信息素組分丁酸-反-2-己烯酯和雄蟲性信息素組分丁酸己酯，且對丁酸-反-2-己烯酯的反應(yīng)更敏感，利用RNAi技術(shù)將AlucOR4抑制后，EAG測定表明綠盲蝽雄蟲觸角對丁酸-反-2-己烯酯和丁酸己酯的反應(yīng)可降低40%左右(Anetal., 2020)。

苜蓿盲蝽中的AlinOR59是一個寬調(diào)節(jié)受體，可調(diào)諧至針對乙酸己酯、苯乙酸乙酯、吲哚、丙烯酸丁酯、萘、3-己酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮、丁酸乙酯、苯乙酮、水楊酸甲酯、β-石竹烯、乙酸葉醇酯、4-乙基苯甲醛、3,4-二甲基苯甲醛和2-庚酮，其中對水楊酸甲酯、丙烯酸丁酯和4-乙基苯甲醛的反應(yīng)很強烈，水楊酸甲酯對雌雄蟲均有吸引作用(Xiaoetal., 2020)。

表達在豌豆蚜Acyrthosiphonpisum觸角第6節(jié)上大的板形感器神經(jīng)元中的ApisOR5可調(diào)諧至針對其同類被攻擊時釋放的報警信息素(E)-β-金合歡烯(EBF)，EBF有驅(qū)避豌豆蚜的作用，通過RNAi技術(shù)敲降A(chǔ)pisOR5基因或敲降能與EBF結(jié)合的ApisOBP3和ApisOBP7的基因，均會導(dǎo)致豌豆蚜的驅(qū)避行為喪失，ApisOR5還可調(diào)諧至針對乙酸香葉酯，而乙酸香葉酯也會使豌豆蚜產(chǎn)生強烈的驅(qū)避行為，因此ApisOR5是豌豆蚜的報警信息素受體(Zhang Retal., 2017)。

3.4 雙翅目昆蟲OR功能

雙翅目昆蟲主要是蠅類和蚊類，包括一些重要的模式昆蟲，比如黑腹果蠅和岡比亞按蚊Anophelesgambiae，是早期昆蟲氣味受體功能研究的主要對象。有一些膜翅目昆蟲是農(nóng)業(yè)害蟲，例如桔小實蠅Bactroceradorsalis和柑橘大實蠅B.minax主要危害柑橘等果實，還有一些則屬于益蟲，例如大灰食蚜蠅Eupeodescorollae是蚜蟲的天敵。

在桔小實蠅中，BdorOR13a可強烈地調(diào)諧至針對1-辛烯-3-醇，BdorOR82a可調(diào)諧至針對乙酸香葉酯、金合歡烯和乙酸芳樟酯，這4種物質(zhì)均存在于寄主果實中，因此BdorOR13a和BdorOR82a在桔小實蠅搜索寄主行為中有作用(Miyazakietal., 2018)。BdorOR88a可調(diào)諧至針對對其有吸引作用的甲基丁香酚(Liu Hetal., 2018)。

在柑橘大實蠅雌、雄蟲觸角中均高量表達的BminOR24可強烈地調(diào)諧至針對里那醇(Liuetal., 2020a)。BminOR3可強烈地調(diào)諧至針對植物揮發(fā)物1-辛烯-3-醇，BminOR12可強烈地調(diào)諧至針對植物揮發(fā)物水楊酸甲酯、苯甲醛、順-3-己烯基乙酸酯、丙烯酸丁酯、丙酸丁酯、1-辛醇、(S)-(+)-香芹酮和苯甲醇，BminOR16可強烈地調(diào)諧至針對植物揮發(fā)物十一醇，這3個OR在發(fā)現(xiàn)寄主植物和確定產(chǎn)卵地行為中有重要作用(Liuetal., 2020b)。

在大灰食蚜蠅中，EcorOR25可調(diào)諧至針對3種結(jié)構(gòu)相關(guān)的花香味物質(zhì)丁香酚、對甲酚和甲基丁香酚，行為實驗表明丁香酚和甲基丁香酚對大灰食蚜蠅雌雄蟲均有吸引作用(Li HMetal., 2020)。

3.5 膜翅目昆蟲OR功能

膜翅目昆蟲主要包括蜂類和蟻類，其中蜂類中的很多種是對人類有益的，有些是傳粉昆蟲，有些是寄生性或捕食性天敵昆蟲，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有重要作用。在棉鈴蟲齒唇姬蜂雌成蟲頭部高量表達的CchlOR62可調(diào)諧至針對寄主植物揮發(fā)物順-茉莉酮，順-茉莉酮對棉鈴蟲齒唇姬蜂雌蟲和棉鈴蟲幼蟲均有吸引作用，因此順-茉莉酮可提高棉鈴蟲齒唇姬蜂對棉鈴蟲的寄生率，在寄主植物-棉鈴蟲-棉鈴蟲齒唇姬蜂三重營養(yǎng)關(guān)系中有重要作用(Sunetal., 2019)。東方蜜蜂Apiscerana的AcerOr1可調(diào)諧至針對植物揮發(fā)物丁香酚、月桂酸、羅勒烯、1-壬醇、亞麻酸、乙酸己酯、十一烷酸、異辛醇和橙花醇(Guoetal., 2018)。西方蜜蜂Apismellifera中的AmOr11是一個蜂王信息素受體，可專一地調(diào)諧至針對主要的蜂王信息素成分9-氧代-(反)-2-癸烯酸(Wanneretal., 2007)。

3.6 鞘翅目昆蟲OR功能

鞘翅目是昆蟲綱中的第一大目，種類最多，主要是一些甲蟲類，包括金龜子、天牛、瓢蟲、芫菁、龍虱、米象等。鞘翅目昆蟲中有很多是重要的林業(yè)害蟲，也有一些是農(nóng)業(yè)害蟲，暗黑鰓金龜Holotrichiaparallela是重要的地下害蟲，主要危害花生、豆類和其他一些糧食作物。暗黑鰓金龜成蟲觸角中的HparOR27可調(diào)諧至針對3種寄主植物揮發(fā)物己醛、月桂酸、十四烷，其中己醛對雌、雄蟲均有排斥作用(Wang Xetal., 2020)。

可見，近些年我國學(xué)者在農(nóng)業(yè)昆蟲OR功能研究方面取得了不錯的成績，在國際上有了一席之地，這與我國重視農(nóng)業(yè)尤其是重視植物保護分不開的。農(nóng)業(yè)害蟲嗅覺感受機制研究可為開發(fā)新型綠色防控技術(shù)奠定堅實的基礎(chǔ)，大大促進我國植保技術(shù)的進步。

4 昆蟲OR相關(guān)應(yīng)用

研究昆蟲OR功能的目的之一是尋找特定OR的有生物活性的配體，即信息化合物，進而研究信息化合物對行為的觸發(fā)和指導(dǎo)作用。對于農(nóng)業(yè)害蟲來說，防控是最重要的研究領(lǐng)域，通過干擾行為控制害蟲是新的防治策略。昆蟲OR可以被植物揮發(fā)物、蟲體揮發(fā)物等激活，引起昆蟲覓食、拒食、求偶、交配、產(chǎn)卵、聚集、逃避天敵等行為，因此，這些化合物可以作為性誘劑、食誘劑、拒食劑等來應(yīng)用。

4.1 性誘劑的應(yīng)用

性信息素化學(xué)感受是昆蟲化學(xué)感受機制研究中最熱門的方向之一，目前已經(jīng)有大量的性信息素、性信息素結(jié)合蛋白和性信息素受體被鑒定，以及性信息素化學(xué)感受通路被闡明。性信息素可以作為性誘劑來應(yīng)用。一般來說雌蟲產(chǎn)生的性信息素可以被雄蟲特異地感知，引導(dǎo)雄蟲尋找雌蟲求偶和交配。在實踐中性信息素主要有2種應(yīng)用途徑，一是利用性信息素將雄蟲引誘到特定的區(qū)域，使其找不到雌性配偶，減少后代個數(shù)，或者用于野外監(jiān)測和集中滅殺；二是利用性信息素或類似物干擾雄蟲的求偶，使其不能正常求偶和交配，減少雌蟲產(chǎn)生后代的個數(shù)。AlucOR4是綠盲蝽雄成蟲觸角中高量表達的一個性信息素受體，可調(diào)諧至敏感地針對雌蟲的性信息素組分丁酸-反-2-己烯酯，將綠盲蝽雌蟲的性信息素組分4-氧代-反-2-己烯醛和丁酸-反-2-己烯酯按照3∶2的比例混合，在野外可以有效地誘捕雄蟲，這兩者的混合物制作的誘芯可以用于野外監(jiān)測裝置，提高監(jiān)測效率，或者用于集中誘殺(Anetal., 2020; Zhang Tetal., 2020)。根據(jù)性信息素受體的反應(yīng)譜，結(jié)合行為實驗，可以篩選到很多性行為拮抗劑。在棉鈴蟲中根據(jù)性信息素受體HarmOr6, HarmOr14b和HarmOr16的反應(yīng)譜篩選到了性行為拮抗劑Z11-16∶OH和Z9-14∶Ald(Liu Yetal., 2013; Jiangetal., 2014; Changetal., 2017)，在斜紋夜蛾中根據(jù)性信息素受體SlituOR16的反應(yīng)譜篩選到了性行為拮抗劑Z9-14∶OH(Zhang Jetal., 2014)，這些拮抗劑可以干擾目標害蟲的求偶行為，在開發(fā)新型防控方法中有潛在的用途。

4.2 食誘劑和拒食劑的應(yīng)用

1987年P(guān)yke等首次提出了害蟲控制的推拉策略(push-pull strategy)，目的是通過干擾害蟲的行為來控制或消滅害蟲。當時在澳大利亞，棉鈴蟲類害蟲產(chǎn)生了高度抗藥性，給防治帶來了極大困難，他們一方面在棉田中使用驅(qū)避物質(zhì)將害蟲從棉田驅(qū)離(推)，另一方面在棉田以外使用引誘物質(zhì)將害蟲從棉田引出來(拉)集中消滅，并將該策略形象地稱為推拉策略。推拉策略主要通過食誘劑引誘和拒食劑排斥來實現(xiàn)。植物的綠葉揮發(fā)物對農(nóng)業(yè)昆蟲具有吸引作用或排斥作用。根據(jù)綠盲蝽AlucOR28和AlucOR80的氣味分子反應(yīng)譜和行為實驗，證明寄主植物揮發(fā)物丁酸丁酯是一種重要的生物活性物質(zhì)，對綠盲蝽有強烈的吸引作用，而二甲基二硫醚、1,8-桉葉素、(S)-順式-馬鞭草烯醇和(1S)-(-)-β-蒎烯則有強烈的排斥作用，這些物質(zhì)可用于開發(fā)綠盲蝽的食誘劑和拒食劑(Yanetal., 2015; Khashavehetal., 2020)。根據(jù)東亞飛蝗LmigOR2和LmigOR12的反應(yīng)譜，篩選出對飛蝗具有吸引作用的植物揮發(fā)物己醛、反-2-己烯醛和(E,E)-2,4-庚二烯醛，這些物質(zhì)可用于開發(fā)飛蝗的食誘劑(Zhang Letal., 2017; Lietal., 2018)。

4.3 聚集信息素的應(yīng)用

聚集行為是農(nóng)業(yè)害蟲產(chǎn)生災(zāi)害的重要條件，聚集信息素是產(chǎn)生聚集行為的化學(xué)信號。聚集信息素對昆蟲具有顯著的吸引作用，可在害蟲監(jiān)測、集中滅殺中應(yīng)用。飛蝗具有典型的聚集行為，最近證明4VA是東亞飛蝗的聚集信息素，LmigOR35是聚集信息素受體(Guo Xetal., 2020)。4VA在蝗蟲防控中有潛在的應(yīng)用價值，在蝗群形成之前，應(yīng)用4VA使蝗蟲聚集，集中滅殺，可減少農(nóng)藥使用量，縮小噴施面積，或者利用LmigOR35的反應(yīng)譜篩選拮抗劑，通過使用拮抗劑阻止蝗群形成，避免為害。

5 目前相關(guān)研究存在的局限性

5.1 研究方法的局限性

目前主要在異源表達系統(tǒng)中研究OR的氣味分子反應(yīng)譜。雖然非洲爪蟾卵母細胞記錄系統(tǒng)、HEK293細胞表達系統(tǒng)和Sf9細胞表達系統(tǒng)操作相對簡單，適合高通量篩選外源OR的配體，但這3個系統(tǒng)都缺少OBP和SNMP成分，可能會影響OR對信息化合物的感受選擇性和敏感性，不能完全真實地體現(xiàn)OR的反應(yīng)特征(Gro?e-Wildeetal., 2006; Sunetal., 2013; Wang Betal., 2020)。果蠅空神經(jīng)元系統(tǒng)雖然能真實地體現(xiàn)外源OR的反應(yīng)特征，但該系統(tǒng)并不總能成功表達外源OR(de Fouchieretal., 2017)，而且操作難度大，不利于高通量研究外源OR的功能。因此，在實際研究中，需要選擇多種表達系統(tǒng)互補應(yīng)用。

5.2 研究對象的局限性

早期昆蟲OR研究的主要對象是果蠅、家蠶和蚊子，后期研究對象主要是農(nóng)業(yè)害蟲，重點研究農(nóng)業(yè)害蟲對植物揮發(fā)物或性信息素的感受，闡明其在取食行為和性行為中的作用。目前對昆蟲聚集行為的化學(xué)感受分子機制研究得還較少，而聚集是農(nóng)業(yè)害蟲成災(zāi)的重要條件，因此要加強對農(nóng)業(yè)害蟲聚集信息素受體的鑒定和化學(xué)感受的分子機制的研究。草地貪夜蛾是目前新的農(nóng)業(yè)外來入侵害蟲，對其化學(xué)感受機制研究還較少，對其感受植物揮發(fā)物的研究還是空白，因此應(yīng)加強對新出現(xiàn)的害蟲的化學(xué)感受機制研究。

6 未來研究方向

6.1 開發(fā)新的外源OR表達系統(tǒng)

目前已有的外源表達系統(tǒng)或多或少存在一定的局限性，且操作難度大，大規(guī)模篩選時，費時費力，因此開發(fā)新的適合高通量篩選外源OR功能的系統(tǒng)和方法非常重要。

6.2 研究雌蟲中特異調(diào)諧至針對雄蟲產(chǎn)生的性信息素的性信息素受體的功能

在黑腹果蠅中，Or67d是調(diào)諧至針對雄蟲特異產(chǎn)生的性信息素cVA的一個主要受體，功能是抑制雄蟲之間求偶，刺激雄蟲與雌蟲交配(Ha and Smith, 2006; Kurtovicetal., 2007; Ronderosetal., 2014)。在農(nóng)業(yè)害蟲中也有不少雄蟲會產(chǎn)生特異的性信息素，被雌蟲靈敏地感受，影響雌蟲的性行為。目前對雄蟲特異的性信息素受體調(diào)諧至針對雌蟲產(chǎn)生的性信息素的研究非常多，而對雌蟲特異的性信息素受體的功能研究得非常少。因此，應(yīng)加大雌蟲特異的性信息素受體的功能研究。

6.3 探討OR與氣味分子之間特異性相互作用的分子機制

OR上的一些關(guān)鍵氨基酸位點與識別氣味分子有關(guān)，解析更多的OR的關(guān)鍵位點，探討OR與氣味分子之間的相互作用規(guī)律，可以為OR功能預(yù)測提供參考。氣味分子與OR相互作用時，OR是否會發(fā)生構(gòu)象變化，如何變化，以及兩者之間如何具體作用，目前研究得還很少，值得探討。