王琛柱（中国科学院动物研究所）
1.主要研究方向及内容
昆虫如何选择寄主，如何找到自己的配偶，这是王琛柱研究员及其团队着重回答的问题。无论是昆虫觅食还是择偶，信息化学物质都起非常重要的作用。在昆虫与植物关系方面，该团队秉承我国著名昆虫生理学家钦俊德院士的思想，认为昆虫一般先以嗅觉和味觉等来辨识植物的信息物质，然后通过营养与解毒代谢以适应其化学组分而建立和维持种群。在昆虫种内化学通信方面，该团队着眼于通信系统的两个环节——信息素的产生和接收，探索通信系统的结构、功能及其演化。该团队的研究内容主要是阐明寄主植物-植食性昆虫-寄生蜂三级营养相互作用的生理基础，揭示两性间性信息素联系的分子机制，检验和发展生物协同进化理论，寻找与环境相容的持续控制害虫的新方法和新途径。
2.代表性成果
鉴定首个菜粉蝶感受黑芥子苷的味觉受体
2021年7月15日，该团队在PLoS Genetics在线发表题为Identification of a gustatory receptor tuned to sinigrin in the cabbage butterfly Pieris rapae的研究论文。该研究鉴定PrapGr28 是菜粉蝶感受黑芥子苷（sinigrin）的味觉受体，黑芥子苷是十字花科植物中最常见和最丰富的芥子油苷类化合物（glucosinolates），且是一种强有力的幼虫取食刺激物。
芥子油苷类化合物是许多十字花科专食性昆虫选择宿主的标志性刺激物，但是这些昆虫选择宿主的分子基础仍然是未知的。该团队通过结合行为学、电生理学和分子生物学方法，研究菜粉蝶中芥子油苷类化合物的受体。黑芥子苷作为一种强有力取食刺激物，能引起菜粉蝶幼虫外颚叶上的侧栓锥感器以及成虫前足跗节lateral感器的电生理反应。菜粉蝶两个味觉受体基因PrapGr28和PrapGr15在雌性跗节中高表达，随后的功能分析表明，仅表达PrapGr28的非洲爪蟾卵母细胞对黑芥子苷有特异性反应；将PrapGr28异位表达在果蝇糖感受神经元中时，PrapGr28赋予了这些神经元对黑芥子苷的敏感性。RNA干扰实验进一步表明，敲低PrapGr28降低了成虫前足跗节medial感器对黑芥子苷的敏感性。综上，PrapGr28是菜粉蝶感受黑芥子苷的味觉受体，该研究为揭示十字花科植物和它们的专食性昆虫之间关系的分子基础开辟了新的道路。
首次阐明烟青虫产卵器具有嗅觉功能，可感受寄主植物气味
2020年6月22日，该团队在eLife上发表了题为A moth odorant receptor highly expressed in the ovipositor is involved in detecting host-plant volatiles的文章，发现一个气味受体在一种蛾的产卵器中高表达，能够探测寄主植物散发的气味物质，帮助这种蛾确定产卵的准确位置。此前，有研究发现有气味受体在昆虫产卵器中表达，但一直不知道其在产卵器中的功能。eLife还专门对该文做了题为How a moth knows where to lay its eggs的文摘报道。
通过转录组测序，该团队意外地发现有一个气味受体OR31在烟青虫雌蛾的腹部末端高表达，其表达量远高于它在触角中的水平，而在棉铃虫上没有这种情况。他们首先探究OR31在产卵器中是否与ORco共表达。利用双色原位杂交方法，他们发现OR31和ORco 在产卵器细胞中存在共表达的情况，接着他们将OR31和ORco共表达于非洲爪蟾卵母细胞中，结合双电极电压钳技术，筛选出12种能够引起明显电流变化的配体化合物，其中顺-3-己烯丁酸酯（Z-3-Hexenyl butyrate）最为有效。通过扫描电镜观察，发现产卵器上存在类似触角上毛形感器的结构，它们除了有一个顶孔外，其壁上还有很多微孔，确认这些感器不仅司味觉，还具有嗅觉的功能。进一步通过单感器记录，明确这些气味化合物可以引起产卵器上一些毛形感器的电生理反应。
为验证雌蛾产卵过程中不只是触角起嗅觉作用，该团队比较了正常雌蛾和切除触角后的雌蛾对辣椒气味的产卵选择反应。结果表明，切除触角的雌蛾仍然偏好在有辣椒气味的介质上产卵，尽管其偏好指数与正常雌蛾相比有显著降低。另一个产卵选择实验则直接用顺-3-己烯丁酸酯处理产卵介质，发现切除触角的雌蛾和正常雌蛾都偏好在其上产卵，且二者的偏好指数没有差异，这说明雌蛾在感受寄主植物的气味混合物时触角和产卵器并用，而感受顺-3-己烯丁酸酯似乎主要由产卵器控制。基于以上结果，研究人员认为在产卵器中表达的OR31有助于烟青虫在为数不多的寄主植物上准确地找到产卵位置。
3.代表性论文(https://www.daowen.com)
Yang J,Guo H,Jiang NJ,Tang R,Li GC,Huang LQ,van Loon JJA & Wang CZ (2021).Identification of a gustatory receptor tuned to sinigrin in the cabbage butterfly Pieris rapae.PLoS Genetics,17,e1009527.
Jiang NJ,Mo BT,Guo H,Yang J,Tang R & Wang CZ (2021).Revisiting the sex pheromone of the fall armyworm Spodoptera frugiperda,a new invasive pest in South China.Insect Science.doi 10.1111/1744-7917.12956.
Guo H,Guo PP,Sun YL,Huang LQ & Wang CZ (2021).Contribution of odorant binding proteins to olfactory detection of (Z)-11-hexadecenal in Helicoverpa armigera.Insect Biochemistry and Molecular Biology,131:103554.doi:https://doi.org/10.1016/j.ibmb.2021.103554.
Yang K,Gong XL,Li GC,Huang LQ,Ning C & Wang CZ (2020).A gustatory receptor tuned to the steroid plant hormone brassinolide in Plutella xylostella (Lepidoptera:Plutellidae).eLife 9:e64114.doi:10.7554/eLife.64114.
Li RT,Huang LQ,Dong JF & Wang CZ (2020) A moth odorant receptor highly expressed in the ovipositor is involved in detecting host-plant volatiles.eLife,9:e53706.
Jiang NJ,Tang R,Guo H,Ning C,Li JC,Wu H,Huang LQ & Wang CZ (2020).Olfactory coding of intra- and interspecific pheromonal messages by the male Mythimna separata in North China.Insect Biochemistry and Molecular Biology,125:103439.
Tang R,Jiang NJ,Ning C,Li GC,Huang LQ & Wang CZ (2020).The olfactory reception of acetic acid and ionotropic receptors in the Oriental armyworm,Mythimna separata Walker.Insect Biochemistry and Molecular Biology,118:103312.
Jiang NJ,Tang R,Wu H,Xu M,Ning C,Huang LQ & Wang CZ (2019).Dissecting sex pheromone communication of Mythimna separata (Walker) in North China from receptor molecules and antennal lobes to behavior.Insect Biochemistry and Molecular Biology,111:103176.
Wu H,Li RT,Dong JF,Jiang NJ,Huang LQ & Wang CZ (2019).An odorant receptor and glomerulus responding to farnesene in Helicoverpa assulta (Lepidoptera:Noctuidae).Insect Biochemistry and Molecular Biology,115:103106.
Sun YL,Dong JF,Ning C,Ding PP,Huang LQ,Sun JG & Wang CZ (2019).An odorant receptor mediates the attractiveness of cis-jasmone to Campoletis chlorideae,the endoparasitoid of Helicoverpa armigera.Insect Molecular Biology,28:23-34.
Yang K,Huang LQ,Ning C & Wang CZ (2017).Two single-point mutations shift the ligand selectivity of a pheromone receptor between two closely related moth species.eLife,6:e29100.
