Два рецептора запаха регулируют 1

Биология связи, том 6, Номер статьи: 176 (2023) Цитировать эту статью

1578 Доступов

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Восточная плодовая мушка Bactrocera dorsalis (Hendel) – известный вредитель плодовых культур. Беременные самки находят подходящие места для откладки яиц, обнаруживая летучие вещества растения-хозяина. Здесь мы демонстрируем, что 1-октен-3-ол, летучее вещество манго, управляет поведением самок мух при откладке яиц. Два одорантных рецептора (BdorOR7a-6 и BdorOR13a) идентифицированы как ключевые рецепторы восприятия 1-октен-3-ола с помощью анализа qPCR, гетерологичной экспрессии в ооцитах Xenopus laevis и клетках HEK 293 с последующими анализами связывания in vitro, а также CRISPR/ Редактирование генома Cas9 у B. dorsalis. Молекулярный докинг и сайт-направленный мутагенез используются для определения основных сайтов связывания 1-октен-3-ола. Наши результаты демонстрируют способность 1-октен-3-ола привлекать беременных самок и молекулярный механизм его восприятия у B. dorsalis. Таким образом, BdorOR7a-6 и BdorOR13a можно использовать в качестве молекулярных мишеней для разработки женских аттрактантов. Кроме того, наши данные направленного мутагенеза облегчат химическую технологию 1-октен-3-ола для создания более эффективных аттрактантов.

Выбор травоядными насекомыми подходящих мест для откладки яиц обычно отражает способность беременных самок обнаруживать летучие вещества, выделяемые предпочтительными растениями-хозяевами. Примеры включают плодовую мушку Drosophila melanogaster, которая обнаруживает терпены, выделяемые при ферментации плодов1,2, бобовую мушку Delia platura, которая обнаруживает 1-октен-3-ол и 3-октанон, выделяемые при прорастании семян3, шелкопряда Bombyx mori, который обнаруживает летучие вещества, выделяемые листьями шелковицы4, и паразитическую осу Anastatus japonicas, которая обнаруживает β-кариофиллен, α-фарнезен и цис-3-гексен-ол, выделяемые растениями-хозяевами и насекомыми5. Восточная плодовая мушка Bactrocera dorsalis (Hendel), один из наиболее разрушительных и инвазионных вредителей плодовых культур6, предпочитает откладывать яйца на полностью созревших плодах манго7,8,9,10. Считается, что это отражает влечение беременных самок к летучим веществам. Химическое вещество 1-октен-3-ол, летучее вещество плодов манго, рассматривалось как один из возможных ориентировочных сигналов для выбора места откладки яиц у этой мухи11,12.

Обонятельная система насекомых играет важную роль в использовании летучих веществ для управления поведением откладки яиц13,14,15. Рецепторы одоранта (ОР), ответственные за восприятие определенных летучих веществ, можно определить с помощью комбинации поведенческих тестов, основанных на воздействии, и мутаций с потерей функции, а также анализов прямого связывания и сайт-направленного мутагенеза в качестве стратегии выявления специфических сайтов связывания16. . Охарактеризовав летучие вещества и их рецепторы, обратную химическую экологию можно использовать для разработки новых аттрактантов, более эффективно воздействующих на ключевые ОР13,17,18,19. Например, было обнаружено, что DmelOR19a отвечает за восприятие цитрусовых терпенов, которые контролируют поведение откладки яиц у D. melanogaster2. Аналогично, было обнаружено, что HassOR31 управляет яйцекладкой Helicoverpa assulta в ответ на Z-3-гексенилбутират, выделяемый растениями-хозяевами13. Кроме того, мы обнаружили, что удаление гена рецептора, коэкспрессируемого обонятельным рецептором (BdorOrco), с использованием системы CRISPR/Cas9 устраняет предпочтение откладки яиц, индуцированное 1-октен-3-олом, у самок B. dorsalis20. Предыдущее исследование также напрямую показало, что BdorOR13a связывается с 1-октен-3-олом in vitro16, но поведенческих данных in vivo пока представлено не было. Дальнейший анализ восприятия 1-октен-3-ола у B. dorsalis был затруднен из-за неполного набора данных OR из-за отсутствия высококачественной последовательности генома.

Чтобы решить эти проблемы, мы тщательно аннотировали семейство B. dorsalis OR, используя новую высококачественную сборку генома. Мы идентифицировали два OR, которые могут быть вовлечены в ответ на 1-октен-3-ол, используя анализ экспрессии OR у девственных и спарившихся самок, а также тестируя кандидатные OR с помощью гетерологичных систем экспрессии с последующей регистрацией напряжения и анализами визуализации кальция. Кроме того, эти два гена были нокаутированы с помощью системы CRISPR/Cas9. Мы использовали анализ сайта связывания и сайт-направленный мутагенез для определения механизма связывания. Мы также сравнили влияние 1-октен-3-ола на беременных и девственных самок. Наши результаты указывают на молекулярный механизм восприятия 1-октен-3-ола у B. dorsalis и обеспечивают молекулярные мишени для разработки более эффективных женских аттрактантов на основе химической технологии 1-октен-3-ола.