上海科學(xué)家揭示家蠶愛(ài)吃桑葉奧秘 中科院 供圖 攝
中新網(wǎng)上海2月28日電 (鄭瑩瑩 徐明睿)中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心/植物生理生態(tài)研究所28日發(fā)布消息，該所的譚安江研究組發(fā)現(xiàn)了決定家蠶食性的主效基因，揭開(kāi)蠶寶寶愛(ài)吃桑葉的奧秘。相關(guān)研究論文于北京時(shí)間28日在線發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《PLOS Biology》(《科學(xué)公共圖書(shū)館·生物學(xué)》)，該研究首次揭示了一個(gè)苦味受體基因可以決定家蠶的桑葉專(zhuān)食性。
“陌上柔桑破嫩芽，東鄰蠶種已生些。”栽桑養(yǎng)蠶在中國(guó)有著悠久的歷史，在傳統(tǒng)的蠶業(yè)生產(chǎn)上，桑葉是家蠶的唯一食物來(lái)源。為什么家蠶只取食桑葉？這是一個(gè)長(zhǎng)久以來(lái)沒(méi)有得到解答的科學(xué)問(wèn)題。雖然有報(bào)道稱(chēng)家蠶的一些突變體可部分取食其它植物葉片，但決定家蠶桑葉專(zhuān)食性的分子基礎(chǔ)及相關(guān)的基因一直沒(méi)有得到揭示和鑒定。
家蠶有76個(gè)味覺(jué)受體基因，研究人員根據(jù)前期的研究線索，針對(duì)位于三號(hào)染色體上的唯一味覺(jué)受體基因GR66開(kāi)展了功能分析，并利用轉(zhuǎn)基因和CRISPR/Cas9等基因編輯手段獲得了其純合突變體。GR66突變體的“食性”發(fā)生了顯著變化，突變體家蠶幼蟲(chóng)除了桑葉以外，還可以取食蘋(píng)果、梨、玉米、大豆、花生甚至面包等多種野生型家蠶拒食的食物。在選擇性實(shí)驗(yàn)中，突變體五齡幼蟲(chóng)可以無(wú)差別地取食桑葉和其他食物，但野生型家蠶只會(huì)取食桑葉或含有桑葉成分的人工飼料。
根據(jù)以上證據(jù)，研究人員推測(cè)GR66是家蠶針對(duì)非宿主植物的一個(gè)取食抑制因子，突變后其抑制作用消失，導(dǎo)致突變體可以無(wú)差別地取食桑葉及其它食物。
本研究發(fā)現(xiàn)了苦味受體基因GR66在家蠶食物選擇中起到的決定性作用，為昆蟲(chóng)食性以及植物-昆蟲(chóng)互作研究提供了新的視角。隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，由于土地資源的限制、季節(jié)性的影響以及人力成本的上升，桑葉的供應(yīng)已成為制約規(guī)模化和工廠化養(yǎng)蠶的重要因素。本研究也為今后持續(xù)規(guī)模化養(yǎng)蠶的去桑葉化、大幅度降低人工飼料成本以及培育適合工廠化飼養(yǎng)的家蠶新品種奠定了理論基礎(chǔ)。
據(jù)悉，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中得到了中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所王琛柱研究員、浙江農(nóng)科院牛寶龍研究員和計(jì)東風(fēng)研究員、中國(guó)農(nóng)科院蠶業(yè)研究所李木旺研究員的合作支持，該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。(完)
