高度表达的直系同源气味受体在Trypodendron属小蠹虫中特异性检测聚集信息素Lineatin的分子机制研究

这篇研究首次在Trypodendron属小蠹虫中鉴定出高表达的气味受体（OR）直系同源对TdomOR13/TlinOR13，通过HEK293细胞功能实验证实其特异性响应聚集信息素lineatin。研究揭示了鞘翅目（Coleoptera）信息素受体（PR）在象甲科（Curculionidae）中独立进化的新证据，为理解化学通讯的分子基础及害虫防控提供了靶点。

　　

摘要

化学通讯在昆虫繁殖中至关重要，而信息素受体（PR）是感知这些信号的关键分子。本研究聚焦于两种Trypodendron属小蠹虫——针叶树寄生的T. lineatum（Tlin）和阔叶树寄生的T. domesticum（Tdom），两者均利用雌性分泌的聚集信息素lineatin进行宿主定位和求偶。通过转录组分析，研究者从T. domesticum触角中注释出53个气味受体（OR），其中TdomOR13与TlinOR13直系同源对表现出极高的表达量和序列相似性（94.4%氨基酸一致性）。

1 引言

昆虫通过信息素实现种内通讯，而PR作为特化的OR家族成员，其功能演化在鞘翅目中研究较少。Trypodendron属小蠹虫是重要的林业害虫，其lineatin信息素系统为研究PR进化提供了理想模型。此前研究显示，T. lineatum触角中lineatin响应神经元数量远超其他嗅觉神经元类型，提示其对应PR基因可能高表达。

2 材料与方法

2.1 昆虫样本

T. domesticum个体通过信息素诱捕器采集自瑞典南部混合林区，触角用于RNA提取。

2.2 转录组测序与组装

触角RNA经Illumina NovaSeq平台测序，Trinity组装后获得83,790个非冗余转录本，BUSCO评估完整性达96.7%。

2.3 OR注释与系统发育分析

通过tBLASTn比对鉴定出52个TdomORs，与T. lineatum和I. typographus的ORs构建系统发育树。结果显示TdomORs主要分布于鞘翅目OR Group 7（25个），与已知PRs分散的进化模式一致。

2.4 细胞系构建

将密码子优化的TlinOR13/TdomOR13基因克隆至pcDNA5/TO载体，转染至表达ItypOrco的HEK293细胞，Western blot验证蛋白表达。

2.5 功能表征

钙荧光实验测试38种生态相关化合物，发现两受体仅对lineatin产生显著响应（TlinOR13:13.8%荧光增幅；TdomOR13:17.8%），且呈剂量依赖性。

3 结果

3.1 OR注释与表达谱

TdomOR13表达量占Orco的32.9%，远超其他ORs（第二高表达OR仅4.9%），与T. lineatum中TlinOR13的表达模式一致。

3.2 功能保守性

两受体对lineatin的专一性响应与其触角中高丰度lineatin响应神经元的电生理数据吻合。系统发育分析表明，这些PRs独立于其他象甲科PRs（如I. typographus的ItypOR41/45/46），支持鞘翅目PRs多次独立起源的假说。

4 讨论

研究首次证实了ambrosia beetle中PR的功能保守性。lineatin特异性受体的高选择压力可能源于其交配与宿主定位的双重功能。与鳞翅目"经典PR分支"不同，象甲科PRs分散于Group 7，反映其化学多样性的适应机制。该发现为开发基于OR干扰的害虫防控策略（如拮抗剂设计）提供了分子靶点。

作者贡献与致谢

研究由瑞典研究理事会等资助，实验设计、数据分析和论文撰写由多国团队协作完成，强调开放数据共享对学科发展的推动作用。