王桂荣（中国农业科学院植物保护研究所）
1.主要研究方向及内容
团队主要针对我国重要农业害虫棉铃虫、玉米螟、蚜虫等，综合利用生物信息学、分子生物学、电生理学和组学技术，对其嗅觉识别的分子机制和神经机制进行研究。主要研究方向包括：①昆虫嗅觉编码的分子机制及应用；②寄主-害虫-天敌互作机制。
2.代表性成果
揭示鳞翅目害虫通过气味受体组合编码性信息素的机制，解析了性信息素拮抗剂调控害虫最优交配时机的机制
鉴定了棉铃虫、小菜蛾等多种鳞翅目害虫气味受体基因家族，通过功能研究发现，鳞翅目害虫利用6～8个保守的气味受体（称为性信息素受体，PRs）识别性信息素成分。PRs对性信息素的反应特别灵敏，虽然反应谱窄，但是PRs与性信息素之间不是以前认为的一一对应关系，几个PRs通过组合共同识别性信息素。在果蝇“空神经元”中表达棉铃虫PRs，发现原来没有功能的果蝇“空神经元”恢复了功能，该神经的功能与PRs的功能相同，证明PRs决定了神经的功能。利用这种方法解析了所有PRs的功能，结合对嗅觉受体神经功能的研究，构建了棉铃虫及近缘种的PRs和神经的分子图谱，明确了PRs和神经的对应关系，解析了棉铃虫识别性信息素的分子机制。以上研究中鳞翅目蛾类的PRs在气味受体的进化树中均聚类在同一个分支。该团队与法国E.Jacquin-Joly教授团队合作，通过比较基因组学技术从3种灰翅夜蛾属蛾类中鉴定获得了一个新的PRs分支。此PRs分支与已知的经典PRs分支在进化上明显分离，但其中的受体也能被性信息素激活。因此该团队提出蛾类的PRs在进化上并不是起源于同一祖先，扩展了对昆虫PRs进化的认识。
研究发现，棉铃虫雌蛾性信息素腺体内性信息素主成分的含量与交配高峰期不一致，但其中性信息素拮抗剂Z11-16：OH的含量与交配率呈负相关，由此推断“性信息素拮抗剂Z11-16：OH可能参与调控棉铃虫的交配”。利用CRISPR/Cas9敲除棉铃虫感受Z11-16：OH的受体HarmOR16，突变体雄虫丧失了对Z11-16：OH的电生理反应以及驱避行为反应。更重要的是，突变体雄虫不能区分性成熟和未成熟的雌虫，在性信息素主成分的作用下与未成熟的雌虫进行交配，使子代的孵化率和存活率显著降低。基于上述研究结果，提出了性信息素拮抗剂与性信息素主组分一起参与调控害虫最优交配时间及其调控的分子机制，诠释了信息素拮抗剂参与调控害虫交配的机制，为基于性信息素拮抗剂开发害虫驱避剂和交配干扰剂提供了新的思路。
阐明了鳞翅目昆虫气味受体家族对寄主挥发物组合编码的分子基础，揭示了鳞翅目昆虫与被子植物协同进化新机制
针对昆虫如何识别寄主这一重要科学问题，对棉铃虫等鳞翅目昆虫寄主识别的机制进行了深入研究。与性信息素识别只通过少数几个PRs来完成不同，昆虫对寄主植物的识别是通过其庞大的普通气味受体家族来完成的。该团队对棉铃虫气味受体基因家族的功能进行了系统研究，测定了44个气味受体对67种寄主植物挥发物的反应，鉴定了28个气味受体的配体，绘制了棉铃虫气味受体家族的功能图谱，揭示了棉铃虫气味受体通过组合编码的方式识别复杂寄主挥发物的机制。
3.代表性论文(https://www.daowen.com)
Mengbo Guo,Lixiao Du,Qiuyan Chen,Yilu Feng,Jin Zhang,Xiaxuan Zhang,Ke Tian,Song Cao,Tianyu Huang,Emmanuelle Jacquin-Joly,Guirong Wang,Yang Liu.Odorant receptors for detecting flowering plant cues are functionally conserved across moths and butterflies.Molecular Biology and Evolution,2021,38(4):1 413-1 427.
Yang Liu,Hangwei Liu,Hengchao Wang,Tianyu Huang,Bo Liu,Bin Yang,Lijuan Yin,Bin Li,Yan Zhang,Sai Zhang,Fan Jiang,Xiaxuan Zhang,Yuwei Ren,Bing Wang,Sen Wang,Yanhui Lu,Kongming Wu,Wei Fan,Guirong Wang.Apolygus lucorum genome provides insights into omnivorousness and mesophyll feeding.Molecular Ecology Resources,2021,21:287-300.
Song Cao,Yang Liu,Bing Wang,Guirong Wang.A single point mutation causes one-way alteration of pheromone receptor function in two Heliothis species.iScience,2021,24:102981.
Sai Zhang,Shuwei Yan,Zhixiang Zhang,Song Cao,Bin Li,Yang Liu,Guirong Wang.Identification and functional characterization of sex pheromone receptors in mirid bugs (Heteroptera:Miridae).Insect Biochemistry and Molecular Biology,2021,136 (2021):103621.
Lucie Bastin-He´ line,Arthur de Fouchier,Song Cao,Fotini Koutroumpa,Gabriela Caballero-Vidal,Stefania Robakiewicz,Christelle Monsempes,Marie-Christine Francois,Tatiana Ribeyre,Annick Maria,Thomas Chertemps,Anne de Cian,William B Walker III,Guirong Wang,Emmanuelle Jacquin-Joly,Nicolas Montagne.A novel lineage of candidate pheromone receptors for sex communication in moths.elife,2019,8:e49826.
Paolo Pelosi,Immacolata Iovinella,Jiao Zhu,Guirong Wang,Francesca R.Dani.Beyond chemoreception:diverse tasks of soluble olfactory proteins in insects.Biological Reviews,2018,93(1):184-200.
Weichan Cui,Bing Wang,Mengbo Guo,Yang Liu,Emmanuelle Jacquin-Joly,Shanchun Yan,Guirong Wang.A receptor-neuron correlate for the detection of attractive plant volatiles in Helicoverpa assulta (Lepidoptera:Noctuidae).Insect Biochemistry and Molecular Biology,2018,97:31-39.
Hetan Chang,Yang Liu,Dong Ai,Xingchuan Jiang,Shuanglin Dong,Guirong Wang.A pheromone antagonist regulates optimal mating time in the moth Helicoverpa armigera.Current Biology,2017,27(11):1 610-1 615.
Ruibin Zhang,Bing Wang,Gerarda Grossi,Patrizia Falabella,Yang Liu,Shanchun Yan,Jian Lu,Jinghui Xi,Guirong Wang.Molecular basis of alarm pheromone detection in aphids.Current Biology,2017,27(1):55-61.
