动物聚集是自然界一种非常普遍的现象。聚集有利于动物的自我保护、配偶选择和食物资源的获取等。化学通讯对动物聚集的形成和维持非常重要。然而，动物聚集过程中负责感知化学信号的嗅觉通路及其分子调控机制仍很不清楚。　　蝗虫是一类重要的农业害虫，往往形成大规模的群体迁飞，造成严重农业灾害。而且，由于其独特的嗅觉系统和典型的嗅觉可塑性，蝗虫被认为是研究昆虫嗅觉及动物聚集调控机制很好的模型。这里，我们以飞蝗作为研究对象，对动物嗅觉通路中的关键分子—嗅觉受体基因，在聚集过程中的表达模式和功能进行了揭示。首先，基于飞蝗基因组和触角转录组数据，我们利用生物信息学方法鉴定了两类嗅觉受体家族:气味受体(odorant receptors，ORs)和亲离子受体(ionotropic receptors，IRs)。与其它昆虫相比，飞蝗OR家族呈现较明显的扩张(142 ORs)，但IR基因数目较少(32 IRs)。飞蝗OR基因数目显著少于触角叶嗅小球数目（约1000个），这不符合其它昆虫普遍遵守的“一个嗅小球-一个受体”规律。飞蝗绝大多数ORs在基因组上以串联分布形式排列，而且系统发育分析表明飞蝗ORs形成两大世系特异的亚家族。在飞蝗中，“变异IR”亚家族呈现显著的收缩，且大多数IRs属于“触角IR”亚家族。大多数ORs/IRs在嗅觉器官中特异表达，而一些受体成员则在多个组织或者内部组织中表达。飞蝗幼虫和成虫期的ORs/IRs表达谱非常相似，这和完全变态昆虫是不同的。通过触角转录组分析和荧光定量PCR验证，我们发现8个在散居型高表达的OR基因。卵母细胞表达试验表明，在这8个差异表达的ORs中，除了LmigOR112，其余ORs对至少一种群居型蝗虫气味成分有电生理反应。RNA干扰和行为试验表明LmigORx对散居型飞蝗的排斥行为有关键作用。嗅觉行为试验表明LmigORx的最适气味配体—PA，可引起散居型飞蝗强烈的排斥行为，且呈现明显的剂量依赖效应。原位杂交试验表明LmigORx定位于部分触角锥型感受器亚型内的嗅觉神经元内。通过单感记录方法，我们成功找到了对PA有电生理反应的锥型感受器，且反应强度呈现明显的剂量依赖效应。　　本研究的发现有助于我们理解飞蝗独特的嗅觉系统和昆虫的嗅觉进化。我们的研究还表明单个OR基因结合单个气味分子就可以显著影响密度依赖的嗅觉可塑性，增强了对动物聚集调控机制的认识。