自然界的密碼：解碼金龜子（Holotrichia parallela）的性費洛蒙接收器

 

圖片作者：ChatGPT

金龜子（Holotrichia parallela）是一種重要的農業害蟲，在中國、日本、南韓和印度造成嚴重損失。這種金龜子的雌性每隔一晚（稱為第二個呼叫夜（calling night））從土壤中出現，到宿主植物的樹冠部位，釋放性費洛蒙來吸引雄性。以前的研究顯示，這種行為和費洛蒙釋放呈現48小時週期性，但是其分子機制尚不清楚。

最近的研究發現，金龜子的性費洛蒙接受器HparOR14，並發現它的表現具有48小時（circabidian）週期性，這與雄性對性費洛蒙的電生理反應一致。

這個性費洛蒙接受器是怎麼找到的？

研究團隊透過在非洲爪蟾（Xenopus）卵母細胞轉錄系統中對金龜子的14種氣味受體（ORs）進行了去孤立化（幫它們找相對應的分子），發現HparOR14對L-isoleucine methyl ester (LIME)和L-linalool表現出強烈反應，是一種性費洛蒙接受器，也是鞘翅目中首次被發現的性費洛蒙接受器。

接著，研究團隊利用AlphaFold模型和對接分析預測了HparOR14的結構和可能的配體結合位點。

然後，透過qPCR分析和RNAi實驗，證實HparOR14主要在雄性觸角中表現，且其表現對性費洛蒙的接收至關重要。

研究團隊發現，HparOR14的表現呈現顯著的48小時節律，HparOR14的表現在24小時內首先顯著降低，達到最低水平，然後其表達水平每8小時增加，最終在第二個呼叫夜達到最高水平。

這時候，也正是雌性的金龜子爬上樹冠「龜上柳稍頭，相約黃昏後」的時刻。於是就...這樣了。

這項研究為理解鞘翅目昆蟲的性費洛蒙接收機制提供了重要見解，特別是揭示了與性費洛蒙接收相關的基因表達具有特定的節律性，這對於未來控制這類害蟲的策略有重要意義。

參考文獻：

Wang et al., Circabidian rhythm of sex pheromone reception in a scarab beetle, Current Biology (2023), https:// doi.org/10.1016/j.cub.2023.12.057