本网讯（通讯员 赵晨晨 图片 何海芳）北京时间2022年12月8日，我院闫凤鸣教授团队在国际学术期刊Pest Management Science在线发表了题为“A plant virus enhances odorant-binding protein 5 (OBP5) in the vector whitefly for more actively olfactory orientation to the host plant”的研究论文。该研究以重要入侵害虫烟粉虱（Bemisia tabaci）及其半持久特异传播的瓜类褪绿黄化病毒（Cucurbit chlorotic yellows virus, CCYV）为研究对象，揭示了CCYV对介体昆虫烟粉虱嗅觉系统的调控机理。
昆虫依靠其强大的嗅觉系统识别外部环境中的各种化学物质，包括寄主植物产生的挥发性气味物质（volatile organic compounds, VOCs） 和昆虫产生的信息素 （pheromone ）等，进而引起相应的行为反应。昆虫对气味分子的识别主要由位于触角上的嗅觉感器完成，气味分子通过嗅觉感器上的小孔进入感器淋巴腔内，并与水溶性的气味结合蛋白 （odorant binding proteins, OBPs）结合，形成气味结合蛋白-气味分子复合体，随后被运送至嗅觉神经元树突膜上的气味受体（olfactory receptor, ORs ）或离子型受体 （ionotropic receptor, IRs）并使之激活，引起膜电位发生变化并刺激神经，从而引发相应的嗅觉行为反应 。OBP是昆虫嗅觉识别的第一步。在昆虫嗅觉活动中发挥重要作用 。
越来越多的研究结果显示，携带植物病毒的介体昆虫的感觉和行为均有很大的不同，植物病毒可以通过直接（修饰介体昆虫的感觉和行为）和间接（改变植物外观、次生物质、营养、防御等）的方式改变介体的适合度和对寄主植物的适应性。本研究通过行为选择实验发现，感染CCYV的烟粉虱对寄主植物黄瓜具有更高的嗅觉灵敏性，具体表现为对黄瓜植株的选择比例增加以及反应时间的减少（图1）。
Figure 1. Impact of CCYV on host location of B. tabaci.
作者利用转录组学技术筛选烟粉虱嗅觉相关基因的变化，结果表明，感染CCYV后烟粉虱气味结合蛋白基因OBP5表达量显著提高。荧光定量qRT-PCR结果与其基本一致。说明CCYV的侵染对烟粉虱的嗅觉系统产生了影响（图2）。
Figure 2. CCYV affects gene expression of B. tabaci.
随后作者通过RNAi的方法对OBP5基因进行干扰实验，结果表明，干扰OBP5基因表达降低了烟粉虱对黄瓜植株的嗅觉灵敏性（图3）。为了进一步验证OBP5基因在烟粉虱寄主选择过程中的作用，作者通过GC-MS分析鉴定了黄瓜植株的挥发物成分，并通过Y型管实验进行烟粉虱的嗅觉行为反应测定。结果表明α-蒎烯、苯甲醛、柠檬烯以及β-罗勒烯对烟粉虱均有明显的吸引作用，感染CCYV的烟粉虱对其选择性出现不同程度的增强，相反，干扰OBP5基因表达会降低烟粉虱对不同化合物的选择反应（图4）。
Figure 3. Silencing OBP5 affects the response of B. tabaci to host plants.
Figure 4. The behavioral response of non-viruliferous, dsGFP, dsOBP5, viruliferous and viruliferous + dsOBP5 strains of B. tabaci to synthetic compounds.
上述结果表明，CCYV可以调控烟粉虱的嗅觉系统。感染CCYV会提高烟粉虱气味结合蛋白OBP5基因的表达，从而增强烟粉虱的嗅觉灵敏性，导致烟粉虱具有更强的寄主定位能力，从而加速病毒在植物种群间的传播（图5）。
Figure 5. Schematic diagram of CCYV regulating the olfactory system of B. tabaci and promoting its transmission
烟粉虱B. tabaci是我国和世界范围内的重大农业害虫，不仅可以直接取食植物汁液造成危害，而且是植物病毒的重要的传播介体之一。烟粉虱的大发生，往往引起其所传播的植物病毒病的大流行。因此，对昆虫-植物-病毒互作关系的研究，是有效预测和控制危害的前提。研究病毒影响介体昆虫的机理机制，有助于在生态和进化上理解植物病毒发挥的作用，并为在实践上研发阻断病毒传播新技术提供理论基础。
博士研究生何海芳为论文的第一作者，李静静博士、闫凤鸣教授为共同通讯作者，赵晨晨博士、在读博士研究生张泽龙、闫明辉、张蓓蓓、史保争，硕士研究生祝超强、闫伟利，本科生王亚欣等参与了本项研究工作。该研究得到国家自然科学基金（31901886, 31871973, 31471776）和河南省科技重大专项（202102110417）的资助。
论文全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/share/author/RM8WB2KJMMKSBSM6FGFF?target=10.1002/ps.7313.
