嗅觉是动物感受世界的重要途径，人类逐香味而恶恶臭，动物也是如此。而在自然界，许多昆虫都是天生的“嗅觉大师”，灵敏度远超人类，它们可以利用嗅觉觅食、求偶、躲避天敌、寻找产卵的温床……

对人类来说，如果能够掌握昆虫利用嗅觉的密码，那些给人类带来灾害的害虫，或许能更好地防治。

通过嗅觉治虫并不是幻想。近日，记者从基因组所获悉，我国科学家揭开了解昆虫气味受体离子通道门控机制，并顺利找到绿色高效的昆虫嗅觉行为调控剂。该成果发表于国际学术期刊《科学（Science）》杂志上。

昆虫气味受体离子通道门控机制的揭示，为开发高效、绿色的行为调控剂奠定了理论基础。基因组所供图

嗅觉，昆虫的利器

视觉、味觉、触觉、嗅觉……这些感官功能，把动物和自然界连接起来，让动物可以直观地感受世界。

对人类来说，在众多感官功能中，嗅觉可能不太引人关注，但如果缺失嗅觉，生活就可能受到严重的影响。而对一些特殊的昆虫来说更是如此，甚至可能因此失去生存的能力。

早在2004年，就有国外科学家因发现哺乳动物嗅觉受体，因此获得诺贝尔奖。10年后，昆虫气味受体的存在也被揭开。

对许多昆虫来说，嗅觉是它们生存的利器。基因组所研究员王桂荣介绍，利用昆虫嗅觉灵敏的特点，科学家们研发出许多防治害虫的方法，比如研发出食诱剂；利用昆虫觅食的行为来捕杀害虫，研发出性诱剂；利用昆虫求偶的行为捕杀害虫；利用昆虫寻找特定植株产卵的行为，研发出驱避剂，防止害虫在农作物上产卵等。

然而，这些方式并没有真正利用到昆虫嗅觉发挥功能的机制。王桂荣介绍，这是因为，在过去，科学家们对嗅觉受体如何识别生物体内分子的机制，仍不完全了解。

过去几十年中，如何揭开这一机制，并利用这一机制更好防控害虫，是农业害虫绿色防治中的热点领域。王桂荣和他的团队，一直致力于昆虫嗅觉受体的功能鉴定，历经十几年的研究，找到了一种高通量的方法，并成功筛选得到绿色高效的昆虫嗅觉行为调控剂。

“快跑，这里有危险”

昆虫依赖灵敏的嗅觉，感知环境中的化学信息。在嗅觉识别的过程中，气味受体扮演着核心角色，它们被激活后能够将外界的化学信号转化为生物电信号，从而介导昆虫相应的行为反应。

报警信息素受体就是其中的一种。研究发现，大多数蚜虫在遇到天敌攻击或者其他危险时，会从腹管中释放出含有报警信息素的小液滴，警告邻近的蚜虫快速逃离或掉落。

这一机制成了揭开难题的突破口。在前期工作中，王桂荣团队成功揭示了蚜虫识别报警信息素的新机制，并进一步阐明了报警信息素如何巧妙地调控天敌昆虫精准定位蚜虫的内在机制，为理解昆虫间的相互作用提供了新的视角。

这些研究成果展示了报警信息素及其类似物，作为昆虫行为调控剂的巨大潜力。在随后的研究中，科研人员借助前沿的冷冻电镜技术，深入探究了豌豆蚜报警信息素受体复合物的结构特性，成功解析了其不同状态下，高分辨率冷冻电子显微镜结构。

更多的研究以此展开，科学家们更全面地理解了报警信息素受体复合物的动态组装和功能，揭示了异源四聚体亚基化学计量的分子基础。

据介绍，这一研究首次展示了昆虫OR-Orco异源复合物在独立（封闭通道）和配体结合（开放通道）两种状态下的独特结构，而且深入揭示了昆虫气味识别通道门控的分子机制。

研制，更高效的绿色农药

昆虫嗅觉行为调控剂的应用，是全球公认的绿色防控技术，具有生物灵敏度高、选择性强、环境友好等优点，能实现害虫的长期控制。以嗅觉靶标为出发点，开发行为调控剂已成为当前研究的重要方向。

王桂荣团队突破性的发现，为基于靶标结构的先导化合物筛选，提供了分子基础，为高效、特异性绿色昆虫行为调控剂的创制，开辟了新的道路。同时，也为科学合理地开发蚜虫绿色防控技术提供了强有力的理论支撑和实践指导，具有重要的科学意义和实际应用价值。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、深圳市科技计划项目、中国农业科技创新工程等项目的资助。

中国科学院院士康乐表示，昆虫气味受体被发现已有二十多年，但OR-Orco复合物的三维结构一直是个待解之谜。这一里程碑式的突破，为基于结构生物学高通量筛选杀虫剂和驱避剂奠定了理论基础。

中国工程院院士、贵州大学校长宋宝安表示，创制靶向小分子绿色农药，是国际前沿研究课题，也是国家重大战略需求，王桂荣团队深入剖析了气味受体与配体互作机制，为开发高效、绿色的行为调控剂奠定了理论基础，将显著增强我国在昆虫行为调控剂研究领域的核心竞争力，有望催生一批绿色、高效的昆虫行为调控新产品。