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フェロモンオドラントレセプターの反応から、ヨーロッパのトウモロコシボローバー、Ostrinia nubilalisにおける秘密の冗長性フェロモン成分の存在が明らかになった
Pheromone Odorant Receptor Responses Reveal the Presence of a Cryptic, Redundant Sex Pheromone Component in the European Corn Borer, Ostrinia nubilalis.
PMID: 32676764 DOI: 10.1007/s10886-020-01196-0.
抄録
E 株および Z 株のヨーロッパカイガラムシ（Ostrinia nubilalis）の性フェロモン伝達系に存在する 2 つの臭気受容体（OR）、OnubOR3 および OnubOR6 は、それらのフェロモン成分のアナログを広く受容していた。天然の炭素数14のフェロモン成分である(Z)-11-および(E)-11-テトラデセニルアセテート(Z11-およびE11-14:OAc)に応答することに加えて、これらのフェロモンORは、より長い鎖の化合物である(Z)-11-および(E)-11-ヘキサデセニルアセテート(Z11-およびE11-16:OAc)に応答した。Z11-16:OAcは、ヨーロッパのE系統のO. nubilalisのメスのフェロモン腺の構成成分であるが、これまでオスに対する行動活性は示されていなかった。ここでは、Z11-16:OAcをマイナー成分のZ11-14:OAcに置き換えることで、E-ストレインのオスの風上飛行とソースロケーションを高レベルで誘発することを実証した。Z11-16:OAcは腺内に存在し、Z11-14:OAcが欠落しているときに行動活性を示すことから、E-系統O. nubilalisのフェロモン成分として分類されるべきである。反対の幾何学的異性体であるE11-16:OAcもまた、Z系統のO. nubilalisにおいて機能し、E11-14:OAcのマイナー成分の代わりを果たしていますが、Z系統の雌腺では発見されていません。その結果、E株とZ株のオスの触角では、OnubOR3とOnubOR6を発現する感覚ニューロンが、これらのヘキサデセニルアセテートに対して、天然のフェロモン成分（テトラデセニルアセテート）と同様の反応を示すことが明らかになった。その結果、これら2つのORの16-炭素アセテートに対する幅広い応答性は、O. nubilalisが14-炭素アセテートの代わりにこれらの化合物をマイナーな成分として使用するための事前適応である可能性があることが示唆された。あるいは、OnubOR3のE11-16:OAcに対する応答性とOnubOR6のZ11-16:OAcに対する応答性は、16-炭素アセテートが先祖代々のブレンドで機能的なマイナー成分として以前に機能していたことから、これらの受容体の弱体状態を表している可能性がある。
Two odorant receptors (ORs), OnubOR3 and OnubOR6, in the sex pheromone communication systems of E- and Z-strain European corn borers, Ostrinia nubilalis, were broadly receptive to analogs of their pheromone components. In addition to responding to their natural 14-carbon pheromone components, (Z)-11- and (E)-11-tetradecenyl acetates (Z11- and E11-14:OAc), these pheromone ORs responded to the longer-chain compounds, (Z)-11- and (E)-11-hexadecenyl acetate (Z11- and E11-16:OAc). Z11-16:OAc is a pheromone gland constituent of E-strain O. nubilalis females in Europe but has not previously been shown to have behavioral activity to males. Here, we demonstrate that Z11-16:OAc evokes high levels of upwind flight and source location in E-strain males when substituted for Z11-14:OAc (minor component) in the E-strain blend. Since Z11-16:OAc is found in the gland and has behavioral activity when Z11-14:OAc is missing, then it should be classified as a cryptic, redundant minor pheromone component in E-strain O. nubilalis. The opposite geometric isomer, E11-16:OAc, also functions in Z-strain O. nubilalis, substituting behaviorally for the E11-14:OAc minor component, but has not been found in Z-strain female glands. Single-sensillum recordings showed that sensory neurons of E- and Z-strain male antennae expressing OnubOR3 and OnubOR6 produced responses to these hexadecenyl acetates similar to those evoked by the natural (tetradecenyl acetate) pheromone components. We postulate that the wide responsiveness of these two ORs to the 16-carbon acetates could be a preadaptation for O. nubilalis to use these compounds as minor components in lieu of the respective 14-carbon acetates. Alternatively, the responsiveness of OnubOR3 to E11-16:OAc and OnubOR6 to Z11-16:OAc could represent a vestigial state of these receptors, with the 16-carbon acetates having previously acted as functional minor components in an ancestral blend.