杆状病毒感染影响甜菜夜蛾幼虫的化学感受

祝大家中秋快乐！！！

2021年9月15日，西班牙瓦伦西亚大学的团队在Insect Biochemistry and Molecular Biology在线发表题为Baculovirus infection affects caterpillar chemoperception一文。甜菜夜蛾杆状病毒SeMNPV感染在甜菜夜蛾幼虫中产生一些SexiORs的表达变化。SexiOR35是一种在幼虫期广泛表达的受体，其幼虫允许在暴露于其两个主要配体--linalool 和 estragole 时，在转录变化和感染相关的幼虫行为反应转变之间建立联系。

Baculovirus infection affects caterpillar chemoperception

Abstract

SeMNPV infection in Spodoptera exigua.

杆状病毒是双链DNA昆虫病毒，主要感染鳞翅目昆虫。过去十年的研究已经开始解开昆虫与病毒相互作用的机制，特别是关注杆状病毒感染对宿主生理的影响。在关键的生理功能中，嗅觉在繁殖、食物来源探测和避敌方面具有关键作用。本文主要关注甜菜夜蛾的核型多角体病毒（SeMNPV）在感染其自然宿主甜菜夜蛾的幼虫时，诱导一些气味受体（ORs）的表达变化，这些嗅觉受体是昆虫嗅觉的核心。在SeMNPV感染后，不同的ORs在幼虫中被上调，其中两个，SexiOR35和SexiOR23，通过在黑腹果蝇的空神经元中异源表达并结合单感觉器记录来进一步确定功能特征。SexiOR35似乎是一个广谱的受体，能够识别多种不同的化合物。SexiOR23虽然在果蝇神经元中正确表达，但对58种化合物没有显示任何明显的反应。行为实验表明，被SeMNPV感染的幼虫在食物中补充了植物挥发物linalool或estragole（SexiOR35的两个主要配体）时，表现出嗅觉驱动行为的改变，这支持了病毒感染通过改变特定ORs的表达水平引发宿主感知变化的假设。

Results

SeMNPV specifically drives expression changes of selected SexiORs

通过从感染SeMNPV的幼虫和对照幼虫头部获得的RNA-Seq数据，初步评估了SeMNPV感染对SexiORs基因表达的影响。
在大多数情况下，所观察到的SexiORs表达变化是专一性病毒SeMNPV所特有的。

AcMNPV是一种普遍性的昆虫杆状病毒。

Fig. 1. Differential analysis of selected odorant receptors (ORs) in Spodoptera exigua whole heads after infection with SeMNPV and AcMNPV.

SexiOR35 is a broadly-tuned odorant receptor

在SeMNPV感染后表达不同的SexiORs中，有两个上调最多的ORs，即SexiOR23和SexiOR35，通过在果蝇空神经元系统中表达以及针对58种气味物质的SSR，被选作功能特征分析。
分布的稀疏度值（S）（S = 0.16）说明了SexiOR35的广谱性。在测试的58种挥发性化合物中，SexiOR23没有被任何一种化合物激活。

Fig. 2. Response spectra at high-stimulus doses of SexiOR35 and SexiOR23 expressed in Drosophila melanogaster empty neuron system.

SeMNPV infection alters larval behaviour to odorant cues

在最低剂量（5微克）和最后一个时间点（10分钟），食物+ linalool对模拟感染的幼虫比单独饮食更有吸引力，而SeMNPV和AcMNPV感染的幼虫没有显示任何明显的反应。
在中间剂量（50微克）下， linalool对模拟感染的幼虫失去了吸引力，但在5和10分钟内对SeMNPV感染的幼虫有明显的忌避作用。
Estragole对暴露在低剂量和中等剂量下的模拟感染幼虫有忌避作用。在SeMNPV和AcMNPV感染的样品中，在任何剂量下都没有观察到这种效果。
1-indanone仅在一个时间点（2分钟）和单一剂量（50微克）下对SeMNPV感染的幼虫产生吸引作用。
由于SeMNPV感染可能会影响甜菜夜蛾幼虫的移动性，我们比较了所有模拟、AcMNPV和SeMNPV感染的幼虫在我们的实验装置中的所有控制运行（饮食+溶剂）中的移动距离。没有观察到任何差异，表明在我们的实验环境下，感染本身并没有促进或减少幼虫的移动性。

Fig. 3. Attraction index of Spodoptera exigua larvae to different odorant stimuli at different times and doses.

Discussion

在这项工作中，SeMNPV感染期间发生在甜菜夜蛾幼虫化学感受中的影响，结合基因表达分析、功能研究和行为实验。一些SexiOR转录物在感染SeMNPV后被强烈上调。选择了其中的两个进行功能鉴定，以揭示它们在昆虫嗅觉中的功能和激活它们的配体。结果显示，SexiOR35是一个广泛调整的气味受体，能够识别具有不同化学结构的多种气味分子，主要是芳香族和萜类。随后，用SeMNPV感染的幼虫进行的行为学实验允许在SexiOR35的表达变化与对特定气味剂的行为反应改变之间建立联系。这些变化在宿主-病原体相互作用中具有重要的生物学意义。

仍然未知的是，观察到的行为变化是否表明感染的具体影响，如病毒的直接操纵或宿主的防御策略，宿主可能改变其取食习惯，作为降低SeMNPV致病性的自我治疗的一个例子，或者它们只是与致病机制有关的副作用。接下来进一步的研究集中在了解SeMNPV感染时诱发甜菜夜蛾的嗅觉变化的生态后果，将有助于澄清化学生态学在宿主-病原体相互作用中的重要性。

Reference

https://doi.org/10.1016/j.ibmb.2021.103648