“Mechanisms of CO2 sensing mediated by gustatory receptors in Holotrichia oblita larvae”文章发表在《Insect Science》。华北大黑鳃金龟幼虫感知CO₂的分子机制中，味觉受体基因HoblGR1和HoblGR3是其感知CO₂不可或缺且足够的核心亚基，二者形成异二聚体介导CO₂信号识别，HoblGR2仅起调控作用；该发现揭示了鞘翅目地下害虫的CO₂感知规律，为研发基于CO₂的华北大黑鳃金龟诱捕防控策略提供了关键分子基础。
研究背景
华北大黑鳃金龟幼虫是世界性地下农业害虫，依赖寄主植物根系释放的CO₂定位取食，造成作物15%-20%的产量损失，化学防治易引发残留、污染和抗药性问题，绿色防控手段研发迫在眉睫。CO₂是昆虫觅食、产卵等行为的关键化学信号，昆虫主要通过味觉受体（GR）感知CO₂，不同昆虫的GR组合及功能存在显著差异，但鞘翅目地下害虫感知根系CO₂的分子机制尚未明确，成为制约CO₂基防控技术开发的关键。
实验方法
本研究综合运用多学科技术：通过电生理记录仪和Y型嗅觉仪检测幼虫对不同浓度CO₂的电生理与行为响应；利用扫描电镜观察幼虫触角、下颚须的感知器官形态；采用分子克隆和生物信息学技术克隆并分析HoblGR1、HoblGR2、HoblGR3的序列与表达特征；借助爪蟾卵母细胞异源表达结合双电极电压钳（TEVC）验证受体的CO₂响应功能；通过RNA干扰（RNAi）沉默靶基因，结合电生理、行为学及自制地下行为装置，验证基因在CO₂感知和寄主根系定位中的体内功能。
核心结果
幼虫触角（12-14个S4感器）和下颚须（1个指形器）是CO₂感知关键器官，1.5%CO₂对其吸引性最强，高浓度CO₂会引发避性；2.克隆得到3个GR基因，均主要在三龄幼虫的触角和下颚须中高表达；3.TEVC显示仅HoblGR1与HoblGR3共表达对CO₂产生强响应，三者共表达时响应减弱；4.RNAi沉默HoblGR1或HoblGR3后，幼虫对CO₂的电生理和行为响应显著降低，沉默HoblGR2则无影响；5.地下行为实验证实，HoblGR1和HoblGR3是幼虫感知大豆根系释放CO₂并完成寄主定位的关键，CO₂对幼虫的有效吸引距离约20cm。
研究结论
本研究明确了华北大黑鳃金龟幼虫通过HoblGR1和HoblGR3形成的异二聚体实现对CO₂的特异性感知，HoblGR2不参与核心感知过程，仅可能通过调控受体构象影响响应强度；首次揭示了鞘翅目地下害虫感知根系CO₂的分子机制，丰富了昆虫-植物互作中化学信号感知的研究体系。同时，该研究为开发靶向CO₂感知通路的华北大黑鳃金龟绿色防控技术提供了分子靶点，对提升地下害虫综合防治水平、减少化学农药使用具有重要实践意义。
原文链接：
https://doi.org/10.1111/1744-7917.70261
