在生物学家眼中，昆虫是如何感知气味的？又是如何做出行为反应的？这项研究昆虫化学生态学的重要课题，日前获得重大突破。中国农业科学院王桂荣和他的团队历经十几年的研究，王桂荣和他的团队找到了一种高通量的方法，并成功筛选得到绿色高效的昆虫嗅觉行为调控剂。

北京时间2024年6月14日，国际顶级学术期刊《科学（Science）》在线发表了中国农业科学院深圳农业基因组研究所（岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心）王桂荣团队与华中农业大学殷平教授团队、中国农业科学院植物保护研究所等单位合作完成的最新研究成果：“昆虫气味受体OR-Orco异聚体识别气味分子的结构基础”，研究揭示了气味配体诱导的气味受体离子通道门控机制，从而为针对气味受体的新型昆虫绿色行为调控剂的研发奠定了结构基础。

据介绍，昆虫依赖灵敏的嗅觉感知环境中的化学信息。在嗅觉识别的过程中，气味受体（OR）扮演着核心角色，它们被激活后能够将外界的化学信号转化为生物电信号，从而介导昆虫相应的行为反应。王桂荣团队此前成功揭示了蚜虫识别报警信息素的新机制，发现大多数蚜虫在遇天敌攻击或者其它危险时，会从腹管中释放出含有报警信息素的小液滴，“警告”邻近的蚜虫快速逃离或掉落。

团队借助前沿的冷冻电镜技术，深入探究了豌豆蚜报警信息素受体复合物的结构特性，成功解析了ApOR5-Orco在配体结合和未结合状态下的高分辨率冷冻电子显微镜结构。

该研究不仅首次展示了昆虫OR-Orco异源复合物在独立（封闭通道）和配体结合（开放通道）两种状态下的独特结构，而且深入揭示了昆虫气味识别通道门控的分子机制。昆虫嗅觉行为调控剂的应用是全球公认的绿色防控技术，具有生物灵敏度高、选择性强、环境友好等优点，能实现害虫的长期控制。以嗅觉靶标为出发点，开发行为调控剂已成为当前研究的重要方向。

王桂荣表示，该成果的关键是利用了分子对接、人工智能，利用了基因组所的强大算力，进行高通量筛选而实现的。这一突破性的发现，为基于靶标结构的先导化合物筛选提供了宝贵的分子基础，为高效、特异性绿色昆虫行为调控剂的创制开辟了新的道路。同时，也为科学合理地开发蚜虫绿色防控技术提供了强有力的理论支撑和实践指导，具有重要的科学意义和实际应用价值。

该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、深圳市科技计划项目、中国农业科学院农业科技创新工程等项目的资助。目前，这项技术已与国内多家企业开始商业化应用。