α-Copaene is a potent repellent against the Asian Citrus Psyllid Diaphorina citri
- 作者
- Rodrigo Facchini Magnani, Haroldo Xavier Linhares Volpe, Rejane Angélica Grigio Luvizotto, Tatiana Aparecida Mulinari, Thiago Trevisoli Agostini, Jairo Kenupp Bastos, Victor Pena Ribeiro, Michele Carmo-Sousa, Nelson Arno Wulff, Leandro Peña, Walter S. Leal
- 杂志
- Scientific Reports（2025）
- DOI
- 10.1038/s41598-025-86369-1
- 所属领域
- 化学生态学 / 昆虫行为学 / 植物保护
- 关键词
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解决的核心问题
亚洲柑橘木虱（Diaphorina citri）是柑橘黄龙病（HLB）的主要传播媒介，需要开发高效、环保的驱避剂以用于push-pull防治策略。本文旨在探究转基因拟南芥释放的倍半萜类挥发物中，除β-caryophyllene外是否还有其他强效驱避成分，并评估其应用潜力。
研究策略
利用TD-GC-MS分析过表达倍半萜合酶基因的转基因拟南芥释放的挥发性有机物，鉴定各倍半萜成分及比例；通过多臂嗅觉仪行为学实验分别测试α-copaene、α-humulene、β-caryophyllene及其混合物的驱避活性；并验证商业苦配巴油是否具有同等驱避效果。
核心内容
本研究针对柑橘黄龙病媒介亚洲柑橘木虱的高效驱避剂需求，利用TD-GC-MS分析了过表达倍半萜合酶基因的转基因拟南芥释放的挥发性成分，发现其释放的α-copaene、β-caryophyllene和α-humulene比例为0.95:100:9.82。多臂嗅觉仪行为实验表明，α-copaene在0.9~2.1 ng/μl的低剂量下即可显著驱避雌性木虱（p=0.0042~0.0210），有效浓度比β-caryophyllene（0.17 μg/μl）低约100倍，释放率仅需0.80±0.04 ng/min，而α-humulene在所测剂量下无活性。混合实验中，低剂量β-caryophyllene与α-copaene（0.13 μg/μl加1.3 ng/μl）保持驱避效果，但高剂量混合时因嗅觉饱和而失效。商业苦配巴油稀释3500倍后显著驱避木虱（处理组停留3.98±0.28 min对对照组6.02±0.28 min，p=0.0005），其有效成分释放模式与转基因植物相近。α-copaene具备远超已知驱避剂的效力，转基因植物和苦配巴油均可作为可持续驱避剂来源，为柑橘黄龙病的push-pull防控策略提供了实用方案。
创新点
['首次发现α-copaene是比β-caryophyllene强约100倍的亚洲柑橘木虱驱避剂，有效剂量低至0.9 ng/μl。', '明确了转基因拟南芥释放的倍半萜比例为α-copaene:β-caryophyllene:α-humulene ≈ 1:100:10，并证明α-humulene在所释放剂量下无驱避活性。', '证明商业苦配巴油因含有相近比例的三种倍半萜，可经简单稀释后直接用作ACP驱避剂。']
研究对象（2）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| 转基因拟南芥 | 倍半萜生物合成 | At5g44630 | 倍半萜合酶 | 催化 | 关键词中提到的倍半萜合酶基因，过表达后产生α-copaene、β-caryophyllene、α-humulene及痕量β-elemene。 |
| 转基因拟南芥 | 倍半萜生物合成 | At5g23960 | β-石竹烯合酶 | 催化 | 方法学中明确指出该过表达系为At5g23960，催化FPP环化生成多种倍半萜。 |
关键发现
- α-copaene在0.9~2.1 ng/μl源剂量下显著驱避ACP雌虫（p=0.0042~0.0210），有效浓度比β-caryophyllene（0.17 μg/μl）低约100倍，释放率仅需0.80±0.04 ng/min；β-caryophyllene动态释放装置中有效剂量为0.17 μg/μl，释放率0.044±0.013 μg/min；转基因拟南芥释放α-copaene、β-caryophyllene、α-humulene的比例为0.95±0.06 : 100 :
- 82±0.44；β-caryophyllene与α-copaene混合时（0.13 μg/μl +
- 3 ng/μl）仍显著驱避（p=0.0391），而两者高剂量混合（0.17 μg/μl +
- 7 ng/μl）时无显著驱避（p=0.6841），推测嗅觉系统饱和；苦配巴油稀释3500倍后显著驱避ACP，处理组停留3.98±0.28 min vs 对照组6.02±0.28 min（p=0.0005），其β-caryophyllene和α-copaene释放率分别为67±3 ng/min和8.4±0.1 ng/min。
研究结论
α-copaene是比β-caryophyllene更有效的ACP驱避剂，在极低剂量下即可发挥作用；转基因植物（如过表达At5g44630/At5g23960的拟南芥）及天然苦配巴油均可作为ACP驱避剂的可持续来源，可结合诱捕植物应用于push-pull综合治理策略。