Drosophila suzukii is an invasive agricultural pest species that lays eggs in fruit during ripening, while most closely related Drosophila species use rotten matter as oviposition substrates. This behaviour is allowed by an enlarged and serrated ovipositor that can pierce intact fruit skin. D. suzukii combines multiple sensory systems (mechanosensation, olfaction, and taste) to select oviposition sites. Here, we test the hypothesis that the D. suzukii ovipositor is involved in these sensory modalities. We first investigate the ovipositor gene expression using a comparative framework of four Drosophila species with gradual changes in ovipositor morphology to identify evolutionary adaptations specific to D. suzukii . Results show transcription of chemoreceptors and mechanoreceptors in the four species, with a common core of sensory receptors expressed in all of them. Then, we demonstrate that sensory structures present in the distal tip of the D. suzukii ovipositor are mechanosensory-like sensilla, and that the degenerin/epithelial sodium channel ppk is expressed in homologous structures in Drosophila melanogaster . Our results suggest the D. suzukii ovipositor playing a role in mechanosensation, which might be shared with other Drosophila species.

Abstract Thanks to its well-known neuroanatomy, limited brain size, complex behaviour, and extensive genetic methods, Drosophila has become an indispensable model in neuroscience. A vast number of studies have focused on its olfactory system and the processing of odour information. Optogenetics is one of the recently developed genetic tools that significantly advance this field of research, allowing to replace odour stimuli by direct neuronal activation with light. This becomes a universal all-optical toolkit when spatially selective optogenetic activation is combined with calcium imaging to read out neuronal responses. Initial experiments showed a successful implementation to study the olfactory system in fish and mice, but the olfactory system of Drosophila has been so far precluded from an application. To fill this gap, we present here optogenetic tools to selectively stimulate functional units in the Drosophila olfactory system, combined with two-photon calcium imaging to read out the activity patterns elicited by these stimuli at different levels of the brain. This method allows to study the spatial and temporal features of the information flow and reveals the functional connectivity in the olfactory network.