Abstract Palm trees are of immense economic, sociocultural, touristic and patrimonial significance all over the world, and date palm-related knowledge, traditions and practices are now included in UNESCO’s list of the Intangible Cultural Heritage of Humanity. Of all the pests that infest these trees, the red palm weevil (RPW), Rhynchophorus ferrugineus (Olivier) is its primary enemy. The RPW is a category-1 quarantine insect pest that causes enormous economic losses in the cultivation of palm trees worldwide. The RPW synchronizes mass gathering on the palm tree for feeding and mating, regulated by a male-produced pheromone composed of two methyl-branched compounds, (4 RS ,5 RS )-4-methylnonan-5-ol (ferrugineol) and 4( RS )-methylnonan-5-one (ferrugineone). Despite the importance of odorant detection in long-range orientation towards palm trees, palm colonization and mating, nothing regarding the molecular mechanisms of pheromone detection in this species is known. In this study, we report the identification and characterization of the first RPW pheromone receptor, RferOR1 . Using gene silencing and functional expression in Drosophila olfactory receptor neurons, we demonstrate that RferOR1 is tuned to both ferrugineol and ferrugineone and binds five other structurally related molecules. We reveal the lifetime expression of RferOR1 , which correlates with adult mating success irrespective of age, a factor that could explain the wide distribution and spread of this pest. As palm weevils are challenging to control based on conventional methods, elucidation of the mechanisms of pheromone detection opens new routes for mating disruption and the early detection of this pest via the development of pheromone receptor-based biosensors.

Abstract The reverse chemical ecology approach facilitates sustainable plant protection by identifying odorant receptors (ORs) tuned to odorants, especially the volatile molecules emitted from host plants that insects use for detection. A few studies have explored such an approach to develop sustainable pest management programs, especially in host-specialized insect species. We revealed the molecular mechanism of host plant detection of a destructive, invasive insect pest of palm trees (Arecaceae), the Asian palm weevil ( Rhynchophorus ferrugineus ), by deorphanizing an OR (RferOR2) tuned to several palm-emitted odors. We found that RferOR2 responded explicitly to several ecologically relevant palm-emitted odors and significantly to palm esters when transgenically expressed in Drosophila olfactory neurons. We mapped RferOR2 expression in the R. ferrugineus genome and found that odor specificity is likely to develop equally in both sexes. We inferred that the semiochemicals that attract palm weevils to a palm tree might aid in weevil control efforts by improving attraction, enticing many palm weevils to the traps. We demonstrate that including synthetic palm volatiles in pheromone-based mass trapping has a synergistic effect on pheromones, resulting in significantly increased weevil catches. We proved that insect OR deorphanization could aid in the identification of novel behaviorally active volatiles for inclusion in pest management. These results suggest that targeting RferOR2 may help design receptor antagonists that can interfere with weevil host-searching behavior in sustainable pest management applications. Significance Asian and South American palm weevils are tremendously important agricultural pests primarily adapted to palm trees and cause severe destruction, threatening sustainable palm cultivation worldwide. The host plant selection of these weevils is mainly attributed to functional specialization of odorant receptors that detect palm-derived volatiles. We unraveled the intricacies of weevil–palm tree communication by deorphanizing an odorant receptor tuned to natural palm-emitted odors. We used palm ester volatiles, which produced a significant response in the functional studies, and proved their synergistic effect on the pheromone coinciding with increased weevil catches in the field. We revealed that insect odorant receptor deorphanization could help identify novel behaviorally active volatiles (reverse chemical ecology) for sustainable palm protection.