Dois receptores odorantes regulam 1

Biologia da Comunicação volume 6, Número do artigo: 176 (2023) Citar este artigo

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A mosca-da-fruta oriental Bactrocera dorsalis (Hendel) é uma notória praga das fruteiras. As fêmeas grávidas localizam locais de oviposição adequados detectando voláteis da planta hospedeira. Aqui, demonstramos que o 1-octen-3-ol, um volátil da manga, orienta o comportamento de oviposição de moscas fêmeas. Dois receptores odoríferos (BdorOR7a-6 e BdorOR13a) são identificados como receptores-chave para a percepção de 1-octen-3-ol por análise qPCR, expressão heteróloga em oócitos de Xenopus laevis e células HEK 293 seguidas por ensaios de ligação in vitro, bem como CRISPR/ Edição do genoma Cas9 em B. dorsalis. O ancoramento molecular e a mutagênese direcionada ao local são usados ​​para determinar os principais locais de ligação para 1-octen-3-ol. Nossos resultados demonstram o potencial do 1-octen-3-ol para atrair fêmeas grávidas e o mecanismo molecular de sua percepção em B. dorsalis. BdorOR7a-6 e BdorOR13a podem, portanto, ser usados ​​como alvos moleculares para o desenvolvimento de atrativos femininos. Além disso, nossos dados de mutagênese direcionados ao local facilitarão a engenharia química do 1-octen-3-ol para gerar atrativos mais eficientes.

A seleção de locais adequados para oviposição por insetos herbívoros geralmente reflete a capacidade das fêmeas grávidas de detectar voláteis liberados por plantas hospedeiras preferidas. Exemplos incluem a mosca da fruta Drosophila melanogaster, que detecta terpenos liberados pela fermentação de frutas1,2, a mosca da semente de feijão Delia platura, que detecta 1-octen-3-ol e 3-octanona liberada pela germinação de sementes3, a mariposa do bicho-da-seda Bombyx mori, que detecta voláteis liberados por folhas de amoreira4, e a vespa parasita Anastatus japonicas, que detecta β-cariofileno, α-farneseno e cis-3-hexen-ol liberados por plantas hospedeiras e insetos5. A mosca-da-fruta oriental Bactrocera dorsalis (Hendel), uma das pragas mais destrutivas e invasivas das fruteiras6, prefere depositar ovos em mangas totalmente maduras7,8,9,10. Acredita-se que isso reflita a atração das fêmeas grávidas pelos voláteis. O químico 1-octen-3-ol, um volátil da fruta da manga, foi considerado uma das possíveis pistas de orientação para a seleção do local de oviposição nesta mosca11,12.

O sistema olfativo dos insetos desempenha um papel importante no uso de voláteis para guiar o comportamento de oviposição13,14,15. Os receptores olfativos (ORs) responsáveis ​​pela percepção de voláteis específicos podem ser determinados usando uma combinação de testes comportamentais baseados em exposição e mutações de perda de função, com ensaios de ligação direta e mutagênese direcionada ao local como uma estratégia para identificar locais de ligação específicos16 . Tendo caracterizado os voláteis e seus receptores, a ecologia química reversa pode ser usada para desenvolver novos atrativos que tenham como alvo os ORs-chave com mais eficiência13,17,18,19. Por exemplo, descobriu-se que DmelOR19a é responsável pela percepção de terpenos cítricos que controlam o comportamento de oviposição em D. melanogaster2. Da mesma forma, HassOR31 foi encontrado para guiar o comportamento de postura de Helicoverpa assulta em resposta ao butirato Z-3-hexenil liberado pelas plantas hospedeiras13. Além disso, descobrimos que deletar o gene do receptor co-expresso do receptor olfatório (BdorOrco) usando o sistema CRISPR/Cas9 aboliu a preferência de oviposição induzida por 1-octen-3-ol em fêmeas de B. dorsalis20. O estudo anterior também mostrou diretamente que BdorOR13a se liga a 1-octen-3-ol in vitro16, mas nenhum dado comportamental in vivo foi apresentado até agora. Uma análise mais aprofundada da percepção de 1-octen-3-ol em B. dorsalis foi dificultada por um conjunto de dados OR incompleto devido à falta de uma sequência de genoma de alta qualidade.

Para enfrentar esses desafios, anotamos de forma abrangente a família B. dorsalis OR usando um novo conjunto de genoma de alta qualidade. Identificamos dois ORs que podem estar envolvidos na resposta ao 1-octen-3-ol usando análise de expressão de ORs em fêmeas virgens e acasaladas e testando ORs candidatos por sistemas de expressão heterólogos seguidos de registro de voltagem clamp e ensaios de imagem de cálcio. Além disso, esses dois genes foram eliminados usando o sistema CRISPR/Cas9. Usamos análise do sítio de ligação e mutagênese dirigida ao sítio para determinar o mecanismo de ligação. Também comparamos o efeito de 1-octen-3-ol em mulheres grávidas e virgens. Nossos resultados indicam o mecanismo molecular de percepção do 1-octen-3-ol em B. dorsalis e fornecem alvos moleculares para o desenvolvimento de atrativos femininos mais eficientes baseados na engenharia química do 1-octen-3-ol.