卫生害虫美洲大蠊（蟑螂的一种）会对气味做出敏锐的反应，但一直不清楚这种蟑螂是如何接收外界的气味分子的。福冈大学研究生院理学研究科的立石康介（2021年博士毕业）与福冈大学理学部地球圈科学科的渡边英博助教等人组成的研究团队明确了美洲大蠊的气味接收机理，通过用分子生物学方法操纵作为气味接收核心的气味受体的表达，成功制作出了感觉不到气味的蟑螂。相关内容已经发布在《iScience》的网络版上。
图1：美洲大蠊的OR型受体介导的嗅觉接收机理及其表达抑制
（A）OR型嗅觉受体介导的气味接收机理。通过触角上的嗅感器接收气味。嗅觉受体在嗅感器内部的嗅觉细胞感觉纤毛上表达，将气味信息转换为电信号。特别是OR型嗅觉受体，由与气味物质选择性结合的ORx及其辅助受体ORco组成。
（B）PameORco RNA干扰法（RNAi）。RNAi是通过给予与靶mRNA具有同源碱基序列的双链RNA（dsRNA）来与该mRNA特异性结合，抑制基因表达的现象。这样美洲大蠊的ORco（PameORco）RNAi个体就无法再通过OR型嗅觉受体接收气味，以性行为为首，基于嗅觉的行为活性将下降。（供图：福冈大学理学部 渡边英博助教）
已知动物是通过分布在嗅觉细胞上的各种气味受体来接收气味分子。昆虫主要有OR（Odorant Receptor）型和IR（Ionotropic Receptor）型两种气味受体，其中，OR型气味受体是通过跟气味分子结合的多种气味受体（OR-X）与其辅助受体（ORco）的复合体来接收外界气味分子的。OR-X蛋白在各种昆虫中种类丰富，可以接收多种气味分子，但与其形成复合体的ORco蛋白在各种昆虫中仅存在一种。因此，理论上可以通过破坏这种ORco蛋白来抑制OR型受体介导的各种气味接收。
渡边助教联合福冈大学、北海道大学和综合研究大学院大学组成的联合研究团队通过美洲大蠊的基因组确定了功能性嗅觉受体辅助受体ORco基因，全球首次明确了美洲大蠊的气味感知机理。另外，通过用名为RNA干扰法的技术抑制其基因表达，制作了无法通过OR型受体接收气味的蟑螂。
研究团队利用抑制了OR型受体表达的蟑螂记录嗅觉细胞的神经反应时发现，ORco表达抑制个体无法再感觉到醇、萜、酯等气味物质以及蟑螂繁殖行为所需的性费洛蒙。在ORco表达抑制个体中，蟑螂的性行为活性的确大为减少了。
此次研究全球首次明确了蟑螂的气味感知机理。可以利用这种气味感知机理开发更有效的蟑螂引诱剂以及模拟蟑螂气味感知能力的传感器。
过去认为采用RNA干扰法的特定基因表达抑制是暂时性的，但此次发现，RNA干扰法对美洲大蠊的ORco基因表达抑制是永久且不可逆的。这个结果表明，将来可以利用RNA干扰法防治害虫。另外，还有望利用此次的成果开发只针对蟑螂的新驱除手段。
原文：《科学新闻》
翻译编辑：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：iScience
论文：Silencing the odorant receptor co-receptor impairs olfactory reception in a sensillum-specific manner in the cockroach
URL：doi.org/10.1016/j.isci.2022.104272
