近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所聯(lián)合多家國(guó)內(nèi)外知名研究機(jī)構(gòu)，在《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》上發(fā)布了一項(xiàng)重要研究成果。他們發(fā)現(xiàn)，二氧化碳（CO2）不僅是影響全球氣候的關(guān)鍵因素，還作為一種化學(xué)信號(hào)，顯著影響棉鈴蟲的產(chǎn)卵行為。

該團(tuán)隊(duì)由植保所抗蟲功能基因研究與利用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)領(lǐng)銜，與農(nóng)業(yè)基因組研究所、挪威科技大學(xué)以及德國(guó)馬克斯·普朗克研究所的科研人員共同合作。他們通過一系列精密的實(shí)驗(yàn)，揭示了三個(gè)味覺受體在棉鈴蟲感知CO2并作出行為響應(yīng)中的關(guān)鍵作用。

研究指出，棉鈴蟲能夠感知植物釋放的CO2，并傾向于在CO2濃度較高的幼嫩葉片上產(chǎn)卵。這種行為策略有助于其后代的生長(zhǎng)發(fā)育，提高幼蟲的存活率。然而，在模擬未來大氣環(huán)境，即將CO2濃度提升至1000 ppm的條件下，棉鈴蟲對(duì)幼嫩葉片的產(chǎn)卵偏好顯著降低。這一發(fā)現(xiàn)暗示了全球氣候變化可能對(duì)昆蟲種群繁衍產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

為了深入了解這一機(jī)制的生物學(xué)基礎(chǔ)，研究團(tuán)隊(duì)成功鑒定出棉鈴蟲下唇須中特異性表達(dá)的三個(gè)味覺受體（HarmGR1、HarmGR2、HarmGR3）。這些受體共同介導(dǎo)了棉鈴蟲對(duì)CO2的感知，進(jìn)而觸發(fā)一系列神經(jīng)反應(yīng)，最終影響其行為選擇。利用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)，研究人員發(fā)現(xiàn)，敲除任一受體都會(huì)導(dǎo)致棉鈴蟲喪失對(duì)CO2的感知能力，進(jìn)而影響其產(chǎn)卵位點(diǎn)的選擇。

此項(xiàng)研究綜合運(yùn)用了生物化學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)、電生理學(xué)和行為學(xué)等多學(xué)科手段，從多個(gè)層面全面解析了CO2如何調(diào)控棉鈴蟲的產(chǎn)卵行為。這一成果不僅為氣候變化對(duì)生物多樣性影響的研究提供了有力證據(jù)，也為全球溫室效應(yīng)背景下的農(nóng)業(yè)害蟲防控策略提供了新的視角。

該論文的通訊作者為中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所的王桂榮研究員和劉楊研究員，第一作者為農(nóng)業(yè)基因組研究所和植物保護(hù)研究所聯(lián)合培養(yǎng)的博士后陳秋燕。此外，還有來自多個(gè)國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)的科研人員共同參與了這項(xiàng)研究。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目的資助。

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