Advanced Science | 基因组所王桂荣团队联合分子植物卓越中心许军团队揭示害虫触角细胞的“模块化重塑”规律

2026年8月18日，中国农科院基因组所（大鹏湾实验室）王桂荣团队联合中国科学院分子植物科学卓越创新中心许军团队在《先进科学（Advanced Science）》上在线发表题为“Asymmetric evolution of antennal cell types underlies a derived ammonia-sensing logic for ecological adaptation in Bactrocera dorsalis”的研究论文。该研究揭示了重大农业害虫橘小实蝇触角中不同细胞的分工规律，发现结构性细胞的分子特征较为保守，而负责气味识别的神经细胞更具物种特异性。这种特异性进一步体现在其雌虫利用独特的氨气识别方式适应其特殊的营养需求。该研究为理解害虫如何感知环境并适应农业生态系统提供了新认识，也为挖掘绿色防控靶标提供了新思路。

农业生态系统是人类长期栽培、耕作和管理活动塑造的新型生态系统。面对作物驯化、农田管理和资源格局变化带来的新环境，许多昆虫通过行为、感觉和生理等性状的适应性改变，逐步适应农田并演化为重要害虫。其中，嗅觉系统在昆虫识别寄主植物、寻找食物和定位繁殖资源过程中发挥关键作用，而触角正是其接收外界气味等生态信号的核心“生物信号接收器”。长期以来，农业害虫嗅觉适应机制研究多围绕“化学物质-嗅觉受体-行为”这一链条展开，重点关注某种气味如何被害虫识别并引发行为反应；但触角由多种细胞类型组成，其内部不同功能元件如何组织并适应农业生态系统中的关键环境信号，仍缺乏系统认识。

近年来，单细胞和单核转录组测序技术的发展，使研究人员能够像绘制“细胞地图”一样，在更精细的尺度上解析复杂器官的组成和功能。研究人员利用这一技术构建了橘小实蝇触角细胞图谱，并与模式昆虫黑腹果蝇进行比较，发现触角中结构性细胞相对保守，而负责识别气味的神经细胞及相关受体更具物种特异性。进一步研究发现，橘小实蝇雌虫可通过独特的氨气识别方式定位含氮营养资源，从而满足自身的繁殖需求。该研究表明，害虫触角并非整体发生改变，而是通过部分关键细胞和感知通路的调整，形成与生态需求相匹配的气味识别方式，为害虫绿色防控靶标挖掘提供了新思路。

图 | 触角细胞“模块化重塑”支撑橘小实蝇氨气感知与生态适应

基因组所（大鹏湾实验室）王桂荣研究员和分子植物卓越中心许军研究员为论文的通讯作者，基因组所（大鹏湾实验室）刘伟研究员、分子植物卓越中心博士生张帅和湖北民族大学张杰博士为论文的并列第一作者。基因组所（大鹏湾实验室）林强副研究员和中国农业大学张立伟教授为该研究提供了宝贵建议。

该研究得到深圳市科创局杰出人才项目、可持续发展项目、国家重点研发项目、国际原子能机构协调研究项目支持。