植物的代謝產物構成了每種植物*的味道。植食性昆蟲主要利用其發達的味覺系統來檢測植物化合物，從而識別要取食的組織和產卵的場所。味覺感器多分布在昆蟲的口器、足、觸角上，其中，表達的味覺受體（GR）決定昆蟲的味覺感受特性。在植食性昆蟲的味覺受體中，苦味受體種類多，但到目前，學界對其功能的了解仍有限。

 

小菜蛾（Plutella xylostella）是一種世界性的大害蟲，專門危害十字花科蔬菜。為揭開小菜蛾專食十字花科植物之謎，王琛柱團隊把研究重點放在對小菜蛾苦味受體的功能分析上。研究發現，在小菜蛾的GR基因中，有一個苦味受體基因——PxylGr34，其在小菜蛾四齡幼蟲的頭部及成蟲的觸角中高表達，由此，研究人員猜測這個基因可能具有重要的味覺感受功能。通過爪蛙卵母細胞表達和雙電極電壓鉗記錄實驗，發現表達該基因的細胞對植物激素油菜素內酯及其類似物24-表油菜素內酯的刺激較敏感；以這兩種植物激素刺激幼蟲口器上的味覺感器，確認二者均可誘發口器下顎葉上中栓錐感器的電生理反應。為了明確油菜素內酯對小菜蛾的行為影響，研究人員進一步設計了一系列的昆蟲取食選擇和產卵選擇實驗：在植物葉片上涂抹油菜素內酯后，小菜蛾幼蟲的取食面積明顯減小；在產卵介質上涂抹油菜素內酯后，小菜蛾成蟲在其上的產卵量也顯著變少，這表明油菜素內酯對小菜蛾幼蟲的取食及成蟲的產卵均有抑制作用。研究人員利用RNA干擾的方法，降低該受體基因在幼蟲的表達后，發現幼蟲口器下顎葉上中栓錐感器的電生理反應明顯降低，油菜素內酯對幼蟲無顯著的取食抑制作用，這證實PxylGr34的表達介導了小菜蛾對油菜素內酯的厭惡行為反應。

 

該研究表明，植食性昆蟲可利用苦味受體來探測特定的植物化合物，從而判斷是否在該種植物上取食或產卵。研究成果有助于設計以味覺受體為潛在靶標的害蟲綠色防控技術，為開發以植物激素為基礎的昆蟲行為調節劑提供了新思路。動物所行為生理與神經遺傳學研究組博士后楊科為論文第一作者，王琛柱為論文通訊作者。研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、中國博士后科學基金的支持