上海科学家揭示家蚕爱吃桑叶奥秘 中科院 供图 摄
上海科学家揭示家蚕爱吃桑叶奥秘 中科院 供图 摄
中新网上海2月28日电 (郑莹莹 徐明睿)中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所28日发布消息，该所的谭安江研究组发现了决定家蚕食性的主效基因，揭开蚕宝宝爱吃桑叶的奥秘。相关研究论文于北京时间28日在线发表于国际学术期刊《PLOS Biology》(《科学公共图书馆·生物学》)，该研究首次揭示了一个苦味受体基因可以决定家蚕的桑叶专食性。
“陌上柔桑破嫩芽，东邻蚕种已生些。”栽桑养蚕在中国有着悠久的历史，在传统的蚕业生产上，桑叶是家蚕的唯一食物来源。为什么家蚕只取食桑叶？这是一个长久以来没有得到解答的科学问题。虽然有报道称家蚕的一些突变体可部分取食其它植物叶片，但决定家蚕桑叶专食性的分子基础及相关的基因一直没有得到揭示和鉴定。
家蚕有76个味觉受体基因，研究人员根据前期的研究线索，针对位于三号染色体上的唯一味觉受体基因GR66开展了功能分析，并利用转基因和CRISPR/Cas9等基因编辑手段获得了其纯合突变体。GR66突变体的“食性”发生了显著变化，突变体家蚕幼虫除了桑叶以外，还可以取食苹果、梨、玉米、大豆、花生甚至面包等多种野生型家蚕拒食的食物。在选择性实验中，突变体五龄幼虫可以无差别地取食桑叶和其他食物，但野生型家蚕只会取食桑叶或含有桑叶成分的人工饲料。
根据以上证据，研究人员推测GR66是家蚕针对非宿主植物的一个取食抑制因子，突变后其抑制作用消失，导致突变体可以无差别地取食桑叶及其它食物。
本研究发现了苦味受体基因GR66在家蚕食物选择中起到的决定性作用，为昆虫食性以及植物-昆虫互作研究提供了新的视角。随着现代农业的发展，由于土地资源的限制、季节性的影响以及人力成本的上升，桑叶的供应已成为制约规模化和工厂化养蚕的重要因素。本研究也为今后持续规模化养蚕的去桑叶化、大幅度降低人工饲料成本以及培育适合工厂化饲养的家蚕新品种奠定了理论基础。
据悉，实验过程中得到了中国科学院动物研究所王琛柱研究员、浙江农科院牛宝龙研究员和计东风研究员、中国农科院蚕业研究所李木旺研究员的合作支持，该研究得到了国家自然科学基金的资助。(完)
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