多效性气味结合蛋白CaspOBP12在油菜茎象甲感知植物挥发物和杀虫剂中的关键作用

为解决油菜茎象甲(Ceutorhynchus asper)对杀虫剂抗性增强及宿主定位机制不明的问题，研究人员通过分子生物学与行为学实验，揭示了气味结合蛋白CaspOBP12能同时识别宿主挥发物(如苯甲酸异硫氰酸酯Ki=10.44μM)和拟除虫菊酯类农药(λ-cyhalothrin Ki=7.41μM)，并鉴定出关键结合残基VAL42/83/PHE104。该发现为开发基于嗅觉干扰的绿色防控技术提供了新靶点。

　　

在油菜田里，一种名为油菜茎象甲(Ceutorhynchus asper)的小型甲虫正悄然成为农业生产的重大威胁。这种害虫不仅通过幼虫钻蛀茎秆造成作物减产，更令人担忧的是其对常用杀虫剂日益增强的抗性。随着气候变化和耕作制度改变，该虫害的爆发频率逐年攀升，给我国西北地区油菜主产区带来巨大经济损失。传统化学防治手段逐渐失效，而隐蔽在茎秆内的生活习性又使得生物防治难以奏效。面对这一困境，科学家们将目光投向了昆虫神奇的嗅觉系统——或许破解害虫"闻香识作物"的密码，能为绿色防控打开新思路。

中国的研究团队从分子层面展开攻关，发现油菜茎象甲触角中高表达的气味结合蛋白CaspOBP12具有多重生物学功能。这项发表在《Pesticide Biochemistry and Physiology》的研究揭示，这个仅含132个氨基酸的小蛋白，竟能同时精准识别植物挥发信号和农药分子，犹如自然界设计的"多功能分子开关"。

研究人员运用基因克隆、荧光竞争结合实验、分子对接与动力学模拟、位点定向突变等技术，系统解析了CaspOBP12的结构与功能特征。通过采集甘肃陇西县田间种群建立实验室品系，比较不同组织表达谱发现该蛋白在雌虫触角特异性高表达。

昆虫饲养与组织采集

建立标准化实验种群，系统采集200对成虫各部位组织，为后续表达分析提供材料基础。

CaspOBP12鉴定与系统发育分析

克隆获得399bp的开放阅读框，编码的蛋白属于缺少两个经典半胱氨酸的minus-C OBP亚型。系统发育显示其与象甲科OBP构成独立进化枝，暗示功能保守性。

结合特性分析

荧光标记实验显示CaspOBP12对油菜特征挥发物苯甲酸异硫氰酸酯(ITC)和解醛分别具有10.44μM和9.94μM的结合力，对λ-cyhalothrin农药也展现7.41μM的高亲和力。

分子对接与突变验证

计算机模拟锁定VAL42、VAL83和PHE104三个关键结合位点，突变体实验证实PHE104突变会完全丧失与λ-cyhalothrin及解醛的结合能力。

这项研究首次阐明象甲科害虫OBP既能介导宿主定位又可参与农药感知的双重功能。特别值得注意的是，PHE104位点在进化上高度保守，可能代表象甲科昆虫应对环境压力的共同分子策略。该发现不仅为理解昆虫化学通讯与抗药性发展的分子机制提供了新视角，更启示我们：针对这类"多功能位点"设计干扰剂，或可同时实现行为调控与抗性治理的双重目标，为开发新一代"嗅觉阻断型"绿色农药奠定理论基础。未来研究可进一步探索该蛋白在不同地理种群中的多态性特征，及其与田间抗性水平的关联规律。