黄勇平（中国科学院植物生理生态研究所）
1.主要研究方向及内容
该团队的主要研究方向之一是性别决定与行为调控，主要研究内容包括鳞翅目昆虫（家蚕、小地老虎和小菜蛾等）性别决定级联通路调控机制，性别决定基因调控行为的分子机制，行为调控的嗅觉识别的分子机制等。
2.代表性成果
家蚕性别决定基因调控性行为的嗅觉分子机制
蚕蛾交配，第一步是雄蛾通过对雌蛾发出的性信息素bombykol和bombykal的反应被雌性吸引。bombykol被认为是主要成分，在吸引雄蛾方面起着关键作用。bombykal是一个次要成分，被认为在交配行为中起着拮抗作用。在这里，我们通过两种方法检测突变体雄性对bombykol和bombykal的反应能力，EAG用于检测整个触角水平的响应性，SSR用于记录单个毛形感器的反应。与野生雄性相比，4种突变雄性在10μg剂量下对主要信息素bombykol的EAG反应显著降低。这些研究结果表明，性别决定基因BmMasc、BmPSI、Bmdsx和Bmfru的突变在整个触角水平上中断了对信息素的神经元反应。
以前的研究发现BmOR1和BmOR3是家蚕中的性信息素受体基因，并提供了对配体、受体关系的理解的证据。此外，近年来也很好地理解了家蚕性别决定途径的机制。然而，没有证据将这些受体与性别决定途径联系起来。为了进一步分析△Bmfru触角中的嗅觉系统相关基因，接下来使用RNA-Seq检测了Bmfru突变体雄蚕（与作为对照的野生型相比）中的基因表达水平。
通过使用CRISPR/Cas9系统研究了BmOR3的基因功能，结果显示BmOR3突变体雄性表现出正常的求偶行为，包括定向、翅膀振动和转身，尽管表现出一点下调，但是求偶和交配指数仍然正常。由于家蚕丧失了飞行能力，交配姿势和交配持续时间将在交配后持续数小时以上。观察到大多数野生型雄性在交配12 h后自动分离，但大多数BmOR3突变体雄性仍然保持交配。电生理学分析显示BmOR3突变体可以正常响应bombykol，但失去了对bombykal的反应，这与Bmfru突变体的结果相似。这些研究结果表明BmOR3是蚕蛾醛的受体，但它不是雄蛾识别所必需的。为家蚕提出了性行为调节途径提供遗传证据，强调Bmfru和Bmdsx的基因产物在雄性性行为中的关键作用。这些数据为性行为调节中性别决定途径的功能提供了活体证据。结果支持Bmdsx-BmPBP1-BmOR1-bombykol调节求偶行为的概念，Bmfru-BmOR3-bombykal调节交配行为（图3）（Xu等，2020）。
图3 推定的家蚕性行为的遗传调控途径
家蚕嗅觉受体蛋白的功能解析(https://www.daowen.com)
为明确家蚕嗅觉受体Orco基因在家蚕嗅觉通路中的作用，我们利用转基因介导的CRISPR/Cas9技术获得了Orco突变体，同时进行杂交筛选获得了家蚕Orco的纯合突变体品系。检测Orco突变体神经元的电生理变化，我们发现，当分别用蚕蛾醇和蚕蛾醛进行刺激时，Orco突变体对刺激的反应均比野生型家蚕显著降低（图4），说明Orco基因的突变严重干扰触角对性信息素的反应。
图4 Orco纯合突变体家蚕的触角电生理反应
A.Orco纯合突变体和野生型雄性家蚕触角长毛形感器对10μg蚕蛾醇和蚕蛾醛的单感器记录图。下方红线代表持续刺激300ms的时间；B.雄蛾长毛形感器的神经元对10μg蚕蛾醇和蚕蛾醛的平均反应结果。数据代表平均值±标准误。误差线上的数字代表15个测定感器的平均spike的数量。使用Student’s t-检验比较差异的显著性，***表示P＜0.001。BOL，蚕蛾醇；BAL，蚕蛾醛
检测Orco突变体的交配选择行为，我们发现，无论使用家蚕雌蛾，还是11∶1比例混合的蚕蛾醇与蚕蛾醛混合物，与野生型相比，Orco突变体均表现交配选择能力显著降低。蚕蛾醇单独引诱时，Orco突变体的交配选择能力下降，而Orco纯合突变体的交配行为则完全消失。且无论Orco突变体还是野生型家蚕均对蚕蛾醛无任何反应。
3.代表性论文
Xu J,Liu W,Yang DH,Chen SQ,Chen K,Liu ZL,Yang X,Meng J,Zhu GH,Dong SL,Zhang Y,Zhan S,Wang GR,and Huang YP.Regulation of olfactory-based sex behaviors in the silkworm by genes in the sexdetermination cascade.PLoS Genetics,2020,16(6):1-20.
Liu Q,Liu W,Zeng BS,Wang GR,Hao DJ,Huang YP.Deletion of the Bombyx mori odorant receptor co-receptor(BmOrco) impairs olfactory sensitivity in silkworms.Insect Biochem Mol Biol,2017,86:58-67.
Xu J,Chen SQ,Zeng BS,James AA,Tan AJ,Huang YP.Bombyx mori P-element Somatic Inhibitor (BmPSI) Is a Key Auxiliary Factor for Silkworm Male Sex Determination.PLoS Genetics,2017,13(1):1-17.
